大気中超微小粒子(UFP) モニタリングシステム

1.各国の大気質モニタリング状況

欧州

+測定局位置とデータ
 +大気汚染物質濃度測定局
  +PM2.5 計1438局、年平均25 μg/m³を超える箇所は58局
 +Air Quality e-Reporting
  +2018年には、人口250k以上の443区域でPM2.5のデータが
   報告された。
 +European City Air Quality Viewer
2021年国別の大気汚染ファクトシート


日本・ 韓国・ 台湾

日本
+1073測定局(PM2.5)※2019年
東京都は83測定局

韓国
+K-ECO
 +大気モニタリングネットワークの運用(209局)
 +Airkorea(リアルタイム)のオペレーション(600)局

台湾
Taiwan Air Quality Index
+~75 測定局


Aerosols, Clouds and Trace gases Research InfraStructure ACTRIS

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+22カ国
+79の観測プラットフォーム
+データ https://actris.nilu.no/
 +粒子数(PN)測定 42サイト
 +粒子径分布(PSD)測定 58サイト
+統一の測定法で計測された整合性のあるデータ

Global Atmosphere Watch(GAW)
https://public.wmo.int/en/programmes/global-atmosphere-watch-programme
+Plan 2016-2023(Link)
+大気汚染や気候変動に関連するデータを生成することを目的とし、現在32の国と地域から400を超える地域の大気監視局、および約100の協力測定局の活動
 とデータの調整を行います。
+データアクセス:https://www.ncdc.noaa.gov/gaw data access
+エアロゾルデータセンター(イタリア・イスプラ):https://www.gaw-wdca.org/(Link)
+コントリビュータ(PN):
 +ドイツのAWIとDWD
 +オーストラリアのCSIRO
 +フィンランドのFMIとUHEL
 +米国NOAA
 +アイルランドのNUIG
 +スイスのPSI
 +UOC,Crete

なぜUFPモニタリングシステムが必要なのか

●UFPの重要性が認識されている(欧州、中国など)

●国・地方自治体の環境局:
 +将来規制を見据えた実態調査
 +自動車排ガス計測法やナノ材料計測法との調和

●ACTRIS:
 +ミッション:長期間の統一測定法による計測 、トレーサブルデータ、
  フリー&オープンアクセス

●研究者:
 +地域の 発生源の特定 発電所、廃棄物焼却、空港他 、短期計測
 +低濃度化する PM2.5 の補完データとして




超微小粒子 測定局外観

測定局内部

2.超微小粒子の計測器選定

■適切な粒子サンプリングシステム

Model 3750200

+同等の結果を得るための前処理
+環境計測での長期安定運転
+CEN技術仕様書への対応
 +CEN/TS 16976 for particle number(PN)&
 +CEN/TS 17434 for particle size distribution(PSD)
+設定オプション
 +4台までCPC/SMPS接続可能:
  例えば、CPC+SMPSを連続作動中の比較計測用に他CPC/SMPSを
  追加可能

■粒子計数の選択

CPC
+Model 3750-CEN7
 ・現行基準に準拠(CEN/TS16976:)
 ・D50は7 nm+/0.7 nm(校正粒子:銀粒子)
 ※Model3750-CEN10:1-2年以内に変更が予想される
   基準に準拠。D50は10 nm。

+Model 3750
 D50は7 nm+/0.7 nm(校正粒子:スクロース)
+Model 3756:10 nm以下の計測が可能
+Model 3789:CEN準拠ではない。WCPC

■希釈の選択

+CPC用の新型希釈器Model3333-10
+100,000#/cm3の濃度を頻繁に超える場合に使用
+CEN/TSでは必要に応じて希釈を許容
+DMA分級器のシースフローブロワーで信頼性の高い部分フロー希釈
+CPC通信で希釈率制御

■粒径計測の選択
新型のWR-DMA(3083) を用いることで、ワイドレンジ粒径 (10-800 nm) を1設定でスキャン可能。



CEN準拠 粒径計測装置
+SMPS3938W50-CEN7(または-CEN10)
+SMPS3938W50:校正を別途実施する場合



その他研究オプション
+SMPS3938W89: WCPC が必須の場合
+SMPS3938N56…:10 nm 以下の 計測



オプション:CPC用ソフトウェア

モニタリングパッケージ:AIM11CPCMONITORING
+接続を維持-停電対応
+測定局識別
+ 24時間の自動エキスポートフォーマット(装置ステータス情報を含む)

その他
+希釈器3333-10のデータ(UI、エクスポート)
+RHT3000のデータを統合(UI、エクスポート)

■オプション:SMPS 用ソフトウェア

モニタリングパッケージ

+接続を維持停電対応
+新しい拡張ソフトウェアのエクスポート
+ACTRISへの報告に必要な生データなど
+詳細な装置診断
+アップダウンスキャン遅延時間の校正に使用可
+サンプリングシステムにおける粒子ロスの補正

標準バージョンで利用可能なその他の改良点
+ワイドレンジなスキャン
+RHT3000データ

■オプションエアロゾル温湿度センサ

Model RHT3000
+基準で要求される計測
+サンプルフローの温湿度を測定
+USBケーブルをCPC375x/3789とDMAプラットフォーム3082に接続し、
 個数濃度または粒径分布と並行してデータを取得
+詳細な装置診断
+記録にはSMPSをAIM11ソフトウエアで作動が必要

■ポンプのオプション

+ポンプ 選択には以下の条件が必要
 +十分な流量を吸引できる
 +ナフィオンドライヤを設置しても十分な真空状態である
 +1つのポンプで最低でも1台のCPC、1台のSMPSを含む
  サンプリングシステム全体を動作できる
+TSI standard pump(carbon vane).
+Vacuubrand:membrane pumps.

Model 3032(110V用),VBME8NT,VBME16NT



■オプション: ブタノール蒸気除去
+ブタノール=有機溶媒ガス・VOCセンサが測定局にある場合に必須
+ブタノールのCO2&H2Oへの触媒転換
+ソリューション:Catalytic Instruments社のCatalytic Vapor Filter
+Model CVF100,CVF500



■継続した作動-24時間/7日間/365日

+メインテナンス・ スケジュール
 +例えば、月毎、四半期毎、年次毎など
 +流量校正月毎
 +ゼロチェック(月毎)
 +濃度検出効率&直線性(年毎)
+サービス
 +TSIよりご提案
  +安心複数年のサービス契約
  +導入設置&トレーニング
+DIY:メンテナンスガイドキット



■ご購入者ガイド

3.計測例

■粒子サンプリングシステム

粒子損失は避けられない
+各所の流量と管の長さで粒子損失を計算。また試験実証済み。
+粒径補正に有効

Tritscher et al. (EAC 2021)

ドライヤー性能
+例えば、20℃の露点を有する大気サンプルは、下流の装内6℃の露点まで乾燥される、すなわち、エアロゾル環境は<40%RHとなる。


■粒子希釈

+CEN/TSで推奨される希釈方法に対応
+10:1の希釈率
+CPC3750 (1L/min)プラグインでステータスのモニタリング



■PSL標準粒子による粒径精度確認

認証粒径: 125 nm

認証粒径: 203 nm



■試験粒子(多分散粒子)の確認

SMPSの粒径分布 (new) vs 基準 SMPS

基準SMPS(DMA3081&CPC3750)と
新SMPS(新DMA3083)の比較

SMPSの全個数 (new) vs CPC

新SMPSは基準CPCの5%以内



■都市エアロゾルの 粒径分布計測

■発生源付近の大気エアロゾル

粒子総数は?SMPS または CPCどちらから読み取るべき? ■CPCの総数を使用
•各点が粒径分布スキャン時
•粒子核生成、排気などの瞬間的な変化SMPS と CPC の比較で把握できる

詳細は以下をご参照ください。
www.tsi.com/ultrafines
https://www.t dylec.net/smps-3938w50-cen/



大気中超微小粒子(UFP) モニタリングシステムについては 東京ダイレックにご相談ください。
※本資料はこちらをクリックしていただくとダウンロードできます。

TEL: 03-3355-3632(代表) 075-672-3266(西日本営業所)
mail: info@tokyo-dylec.co.jp
 

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