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Atmospheric aerosol measurements in the German Ultrafine Aerosol Network (GUAN) - part 2: Comparison of measurements techniques for graphitic, light-absorbing, and elemental carbon, and non-volatile particle volume under field conditions.

Gefahrstoffe Reinhalt. Luft 69, 469-474 (2009)
as soon as is submitted to ZB.
Since the end of 2008, four experimental methods have been applied in the German Ultrafine Aerosol Network (GUAN) to characterize the light-absorbing and low-volatile components in the atmospheric aerosol known as "soot". These methods include: a) Multi-Angle Absorption Photometry (MAAP), b) Raman spectroscopy, c) thermographic analysis of samples from Berner impactors, and d) determination of the particle volume of the non-volatile fraction (at 300 °C) from number size distributions. The mass concentration of Graphitic Carbon (GC) measured by Raman spectroscopy correlated well with the light absorption coefficient measured by MAAP, and yielded GC absorption efficiencies in the range of 4.7 to 4.9 m² g-1. The comparison between elemental carbon (EC) mass concentrations from the thermographic method applied on Berner impactor samples and the light absorption measurement yielded a median EC absorption efficiency of 7.5 m2 g-1, but showed a considerable scattering within the data set. The particle volume of the non-volatile fraction compared relatively well with the light absorption measurement when assuming an effective particle density in the range of 0.8 to 1.1 g cm-3. The results suggested that the non-volatile particle residues in the sub-µm range are closely associated with light-absorbing carbon (LAC) and GC. Zusammenfassung Seit Ende 2008 werden im Deutschen Beobachtungsnetz für Ultrafeine Aerosolpartikel (GUAN - German Ultrafine Aerosol Network) kontinuierlich mehrere Messverfahren eingesetzt, die die Konzentration von Ruß in der Außenluft bestimmen. Diese sind im Einzelnen a) die Mehrwinkel-Absorptionsphotometrie (MAAP) als Lichtabsorptionsmessung, b) die Ramanspektroskopie, c) die thermographische Analyse von Partikelproben aus Berner-Impaktoren und d) die Bestimmung des Volumens aus Partikelanzahlgrößenverteilungen nach Verdampfung der bei 300 °C flüchtigen Verbindungen. Die ramanspektroskopisch gemessene Massenkonzentration von grafitischem Kohlenstoff (GC) korrelierte sehr gut mit dem MAAP-Absorptionskoeffizienten, woraus sich Absorptionseffizienzen zwischen 4,7 und 4,9 m² g-1 ergaben. Der Vergleich zwischen thermographisch bestimmten Massenkonzentrationen von elementarem Kohlenstoff (EC) für Berner-Impaktor-Proben und den MAAP-Absorptionskoeffizienten lieferte, bei beträchtlicher Streuung im Gesamtdatensatz, einen Medianwert der Absorptionseffizienz von 7,5 m2 g-1. Der Vergleich zwischen der Lichtabsorptionsmessung und dem Volumen der nichtflüchtigen Fraktion zeigte wieder eine relativ gute Korrelation, was zum vorläufigen Schluss führt, dass nicht flüchtige Bestandteile in Partikeln < 1 µm im engen Zusammenhang mit lichtabsorbierendem Kohlenstoff (LAC) und GC stehen.
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Publication type Article: Journal article
Document type Scientific Article
Keywords Absorption photometry; Raman-spectrosccopy; Black carbon; Soot; Air
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