Development and Evaluation of a LightWeight Electronic Device for the Sampling of Volatile Organic Compounds in the Vertical Coupled to a Captive Metorological Globe
Fecha
2018-11-23
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
Descripción
An understanding of the vertical profile of the composition of volatile organic compounds (VOCs) in polluted urban areas can help to better understand the impact of these compounds on air quality and in the development of better control strategies. To facilitate these types of measurements and they have the necessary reliability, a programmable, lightweight and lowcost VOCs miniaturized sampling device was designed and integrated, that allows to anchor several of them at different heights in the string of a captive instrumented meteorological balloon and also a start/stop control of the samplers that can be operated from the ground. Simultaneous sampling ensures that the vertical profile of the captured VOCs, represents with better certainty the expected differences in the concentration of these compounds due to the influence of the urban canopy layer and urban activity. Each sampling device consists of an electronic circuit that receives the start or stop signal of the air suction mini-pump from a master control system that is on the surface and that allows radio frequency operation. The capture of VOCs is carried out by packed cartridges with an appropriated adsorbent medium for this purpose. The feasibility of the miniaturized system was demonstrated in a short sampling campaign at the levels 0 m, 50 m, and 100 m above ground at a site southwest of the Metropolitan Area of Mexico City during April 2017. The profiles of the determined VOCs concentrations were compared with previous records obtained at the surface level and in vertical profiles using less dynamic sampling methods, demonstrating the benefit of knowing the concentration at different heights in the interpretation of atmospheric chemistry associated with these profiles.
El conocimiento del perfil vertical de la composición de los compuestos orgánicos volátiles (COVs) en áreas urbanas contaminadas puede ayudar a un mejor entendimiento del impacto de estos compuestos en la calidad del aire y en el desarrollo de mejores estrategias de control. Con el fin facilitar este tipo de mediciones y de que éstas tengan la confiabilidad necesaria, se diseñó e integró un dispositivo de muestreo miniaturizado programable de COVs ligero de bajo costo, que permite el anclaje de varios de ellos a diversos niveles de altura en el cordel de un globo meteorológico cautivo instrumentado, y cuyo arranque y paro de los muestreadores es controlado desde superficie. El muestreo simultáneo asegura que el perfil vertical de los COVs capturados representen con mejor certeza las diferencias esperadas en la concentración de estos compuestos debido a la influencia del dosel urbano y de la actividad urbana. Cada dispositivo de muestreo consiste en un circuito electrónico que recibe la señal de arranque y/o paro de la minibomba de succión de aire de un sistema maestro de control que se ubica en superficie y que comanda la operación por radiofrecuencia. La captura de los COVs es realizada por medio de un cartucho empacado con un medio adsorbente apropiado para este objeto. La aplicabilidad del sistema miniaturizado fue demostrada en una campaña corta de muestreos a los niveles 0 m, 50 m, y 100 m sobre la superficie en un sitio al suroeste de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México durante abril de 2017. Los perfiles de las concentraciones de COVs determinadas fueron comparados tanto con registros previos obtenidos a nivel superficie como en perfiles verticales utilizando métodos de muestreo menos dinámicos demostrando así el beneficio de conocer la concentración a diferentes alturas en la interpretación de la química atmosférica asociada a estos perfiles.
El conocimiento del perfil vertical de la composición de los compuestos orgánicos volátiles (COVs) en áreas urbanas contaminadas puede ayudar a un mejor entendimiento del impacto de estos compuestos en la calidad del aire y en el desarrollo de mejores estrategias de control. Con el fin facilitar este tipo de mediciones y de que éstas tengan la confiabilidad necesaria, se diseñó e integró un dispositivo de muestreo miniaturizado programable de COVs ligero de bajo costo, que permite el anclaje de varios de ellos a diversos niveles de altura en el cordel de un globo meteorológico cautivo instrumentado, y cuyo arranque y paro de los muestreadores es controlado desde superficie. El muestreo simultáneo asegura que el perfil vertical de los COVs capturados representen con mejor certeza las diferencias esperadas en la concentración de estos compuestos debido a la influencia del dosel urbano y de la actividad urbana. Cada dispositivo de muestreo consiste en un circuito electrónico que recibe la señal de arranque y/o paro de la minibomba de succión de aire de un sistema maestro de control que se ubica en superficie y que comanda la operación por radiofrecuencia. La captura de los COVs es realizada por medio de un cartucho empacado con un medio adsorbente apropiado para este objeto. La aplicabilidad del sistema miniaturizado fue demostrada en una campaña corta de muestreos a los niveles 0 m, 50 m, y 100 m sobre la superficie en un sitio al suroeste de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México durante abril de 2017. Los perfiles de las concentraciones de COVs determinadas fueron comparados tanto con registros previos obtenidos a nivel superficie como en perfiles verticales utilizando métodos de muestreo menos dinámicos demostrando así el beneficio de conocer la concentración a diferentes alturas en la interpretación de la química atmosférica asociada a estos perfiles.