Un método novedoso para el análisis en línea de la composición de gases y partículas: descripción y evaluación de un Filtro de Entrada para Gases y Aerosoles (FIGAERO)

Resumen. Describimos una entrada novedosa que permite la medición de la composición molecular de gases y partículas cuando se acopla a sensores de espectrometría de masas, cromatografía u ópticos: el Filtro de Entrada para Gases y Aerosoles (FIGAERO). Los objetivos de diseño del FIGAERO son permitir la observación no perturbada del aire ambiental mientras se analizan simultáneamente los gases y se recolecta materia particulada en un filtro de Teflón® (de aquí en adelante Teflón) a través de un puerto de muestreo completamente separado. El filtro se analiza periódicamente por el mismo sensor en escalas temporales horarias o más rápidas utilizando desorción térmica programada por temperatura. Evaluamos el rendimiento del FIGAERO acoplando a un espectrómetro de masas por ionización química de tiempo de vuelo de alta resolución (HRToF-CIMS) en estudios de cámara de laboratorio sobre la oxidación de α-pineno y mediciones de campo en una ubicación de bosque boreal. Bajos antecedentes instrumentales dan límites de detección de ppt o menos para compuestos en fase de gas y en el rango de picogramos m−3 para compuestos en fase de partículas. El FIGAERO-HRToF-CIMS proporciona información molecular sobre la composición de gases y partículas en escalas de tiempo de 1 Hz y horarias, respectivamente, para cientos de compuestos. Las desorciones térmicas de FIGAERO son altamente reproducibles (mejor que 10%), lo que permite una evaluación calibrada de la volatilidad efectiva de los compuestos que se desorban y el papel de la descomposición térmica durante el proceso de desorción. Mostramos que los termogramas de desorción a menudo multimodales que surgen del aerosol orgánico secundario (SOA) proporcionan información adicional sobre la composición molecular y/o la morfología de las partículas, y exhiben cambios con las variaciones en la formación o envejecimiento de SOA.