Abstract A differential mobility analyzer along with a centrifugal particle mass analyzer was employed to study the effect of fuel type on effective density for nascent and non-volatile particles generated by a marine diesel engine. The engine was operated at 1500 rpm at loads between 10% and 100%. Three different fuels were evaluated: diesel fuel, distillate marine oil Grade A, and intermediate fuel oil. A combination of a thermodenuder and a catalytic stripper was used to remove semi-volatile materials in order to measure the denuded particulate effective densities. Particle mass concentrations were quantified using thermal-optical analysis as well as integrated particle size distribution. Relatively good agreement between IPSD and TOA was observed for undenuded particle mass concentrations, however IPSD underestimated the mass concentrations measured for denuded particles by approximately 76%. The results revealed that more than 93% of undenuded particles from diesel and DM-A fuels were composed of semi-volatile materials. The denuded effective density values at some test conditions were significantly higher than the effective density of soot particle from other sources specifically for particles smaller than 100 nm generated from IFO. We hypothesized that the high effective density values are in part due to large proportion of metal-containing tarballs. By comparing the measured effective densities with a literature effective density function for soot, we were able to predict the metal mass concentrations measured by ICP-MS with reasonable accuracy in most cases.

中文翻译：

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在不同船用燃料下运行的柴油发动机产生的颗粒排放物的有效密度和金属含量

摘要 采用微分迁移率分析仪和离心式颗粒质量分析仪研究了燃料类型对船用柴油机产生的新生颗粒和非挥发性颗粒有效密度的影响。发动机在 10% 和 100% 之间的负载下以 1500 rpm 的速度运行。评估了三种不同的燃料：柴油、A 级馏分船用油和中间燃料油。使用热脱除器和催化汽提器的组合来去除半挥发性材料，以测量脱除后的颗粒有效密度。使用热光学分析以及综合粒度分布来量化颗粒质量浓度。对于未净化的粒子质量浓度，观察到 IPSD 和 TOA 之间相对较好的一致性，然而，IPSD 低估了裸露颗粒的质量浓度大约 76%。结果表明，柴油和 DM-A 燃料中超过 93% 的未净化颗粒由半挥发性物质组成。在某些测试条件下的净有效密度值显着高于其他来源的烟尘颗粒的有效密度，特别是对于由 IFO 产生的小于 100 nm 的颗粒。我们假设高有效密度值部分是由于含有大量金属的 tarball。通过将测得的有效密度与文献中的烟尘有效密度函数进行比较，我们能够在大多数情况下以合理的精度预测 ICP-MS 测量的金属质量浓度。结果表明，柴油和 DM-A 燃料中超过 93% 的未净化颗粒由半挥发性物质组成。在某些测试条件下的净有效密度值显着高于其他来源的烟尘颗粒的有效密度，特别是对于由 IFO 产生的小于 100 nm 的颗粒。我们假设高有效密度值部分是由于含有大量金属的 tarball。通过将测得的有效密度与文献中的烟尘有效密度函数进行比较，我们能够在大多数情况下以合理的精度预测 ICP-MS 测量的金属质量浓度。结果表明，柴油和 DM-A 燃料中超过 93% 的未净化颗粒由半挥发性物质组成。在某些测试条件下的净有效密度值显着高于其他来源的烟尘颗粒的有效密度，特别是对于由 IFO 产生的小于 100 nm 的颗粒。我们假设高有效密度值部分是由于含有大量金属的 tarball。通过将测得的有效密度与文献中的烟尘有效密度函数进行比较，我们能够在大多数情况下以合理的精度预测 ICP-MS 测量的金属质量浓度。在某些测试条件下的净有效密度值显着高于其他来源的烟尘颗粒的有效密度，特别是对于由 IFO 产生的小于 100 nm 的颗粒。我们假设高有效密度值部分是由于含有大量金属的 tarball。通过将测得的有效密度与文献中的烟尘有效密度函数进行比较，我们能够在大多数情况下以合理的精度预测 ICP-MS 测量的金属质量浓度。在某些测试条件下的净有效密度值显着高于其他来源的烟尘颗粒的有效密度，特别是对于由 IFO 产生的小于 100 nm 的颗粒。我们假设高有效密度值部分是由于含有大量金属的 tarball。通过将测得的有效密度与文献中的烟尘有效密度函数进行比较，我们能够在大多数情况下以合理的精度预测 ICP-MS 测量的金属质量浓度。