1. Suitability of different methods for measuring black carbon emissions from marine engines
- Author
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Päivi Aakko-Saksa, Laura Salo, Panu Karjalainen, Ismael K. Ortega, David Delhaye, Kati Lehtoranta, Hannu Vesala, Pasi Jalava, Topi Rönkkö, Hilkka Timonen, Niina Kuittinen, Timo Murtonen, Päivi Koponen, Minna Aurela, Anssi Järvinen, Kimmo Teinilä, Sanna Saarikoski, Luis M. F. Barreira, VTT Technical Research Centre of Finland (VTT), University of Tampere [Finland], Finnish Meteorological Institute (FMI), DMPE, ONERA, Université Paris Saclay [Palaiseau], ONERA-Université Paris-Saclay, University of Eastern Finland, This research was funded by Business Finland (SEA-EFFECTS BC No 40356/14 and BC footprint No 1441/31/2019), Traficom (198717/02.03.00/2020), the European Union’s Horizon 2020 programme (H2020 TUBE No 814978), Academy of Finland Flagship funding (grant nos. 337552, 337551), and from industrial partners., European Project: 814978,TUBE, Tampere University, and Physics
- Subjects
[PHYS]Physics [physics] ,Atmospheric Science ,Smoke meter ,LII ,Environmental Science (miscellaneous) ,114 Physical sciences ,Aethalometer ,Black carbon ,[SPI]Engineering Sciences [physics] ,Marine engine emissions ,Meteorology. Climatology ,EC TOA ,Instrumental comparison ,MAAP ,SDG 14 - Life Below Water ,QC851-999 ,FSN ,PAS - Abstract
International audience; Black carbon (BC) emissions intensify global warming and are linked to adverse health effects. The International Maritime Organization (IMO) considers the impact of BC emissions from international shipping. A prerequisite for the anticipated limits to BC emissions from marine engines is a reliable measurement method. The three candidate methods (photoacoustic spectroscopy (PAS), laser-induced incandescence (LII), and filter smoke number (FSN)) selected by the IMO were evaluated with extensive ship exhaust matrices obtained by different fuels, engines, and emission control devices. A few instruments targeted for atmospheric measurements were included as well. The BC concentrations were close to each other with the smoke meters (AVL 415S and 415SE), PAS (AVL MSS), LII (Artium-300), MAAP 5012, aethalometers (Magee AE-33 and AE-42), and EC (TOA). In most cases, the standard deviation between instruments was in the range of 5–15% at BC concentrations below 30 mg Sm−3. Some differences in the BC concentrations measured with these instruments were potentially related to the ratio of light-absorbing compounds to sulphates or to particle sizes and morphologies. In addition, calibrations, sampling, and correction of thermophoretic loss of BC explained differences in the BC results. However, overall differences in the BC results obtained with three candidate methods selected by the IMO were low despite challenging exhaust compositions from marine diesel engines. Findings will inform decision making on BC emission control from marine engines.; Les émissions de noir de carbone (BC) intensifient le réchauffement climatique et sont liées à des effets néfastes sur la santé. L'Organisation maritime internationale (OMI) examine l'impact des émissions de CB provenant du transport maritime international. Une méthode de mesure fiable est une condition préalable aux limites anticipées des émissions de CB des moteurs marins. Les trois méthodes candidates (spectroscopie photoacoustique (PAS), incandescence induite par laser (LII) et indice de fumée de filtre (FSN)) sélectionnées par l'OMI ont été évaluées avec de vastes matrices d'échappement de navires obtenues par différents carburants, moteurs et dispositifs de contrôle des émissions. Quelques instruments ciblés pour les mesures atmosphériques ont également été inclus. Les concentrations en BC étaient proches les unes des autres avec les Smoke meter (AVL 415S et 415SE), PAS (AVL MSS), LII (Artium-300), MAAP 5012, aethalometers (Magee AE-33 et AE-42) et EC (TOA ). Dans la plupart des cas, l'écart type entre les instruments était de l'ordre de 5 à 15 % à des concentrations de BC inférieures à 30 mg Sm-3. Certaines différences dans les concentrations de BC mesurées avec ces instruments étaient potentiellement liées au rapport des composés absorbant la lumière aux sulfates ou aux tailles et morphologies des particules. De plus, les étalonnages, l'échantillonnage et la correction de la perte thermophorétique de BC ont expliqué les différences dans les résultats de BC. Cependant, les différences globales dans les résultats de BC obtenus avec trois méthodes candidates sélectionnées par l'OMI étaient faibles malgré les compositions d'échappement difficiles des moteurs diesel marins. Les résultats éclaireront la prise de décision sur le contrôle des émissions de BC des moteurs marins.
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- 2022
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