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TClab數據處理

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數據處理說明

AE33

BC1054

NEPH

Aurora

TEOM

raw data

  1. raw data (.csv) 選取欄位 以及 更改之欄位名稱 :
    • Time Stamp
    • System status
    • PM-2.5 base MC -> PM1.0_NV
    • PM-2.5 MC -> PM1.0_Total
    • PM-2.5 TEOM noise -> noise
  2. QC
    • System status <
      10−7
    • PM1.0_NV and PM1.0_Total > 0
    • noise <0.01
    • 每小時資料比數 > 8
  3. 輸出時間 : 6 分鐘平均

data process

  • Volatile fraction
    • Volatile fraction = (PM1.0_Total-PM1.0_NV)/PM1.0_Total
    • Volatile fraction > 0
  • PM1.0/PM2.5
    • PM1.0_NV/PM2.5(外部資料)
    • 1 > PM1.0/PM2.5 > 0
    • 加上 PM2.5 status 欄位
      • PM1.0/PM2.5 > 1

OCEC

raw data (兩個讀檔程式)

  1. LCRES (.csv) 欄位
    • Thermal/Optical OC (ugC/LCm^3) -> Thermal_OC
    • Thermal/Optical EC (ugC/LCm^3) -> Thermal_EC
    • OC=TC-BC (ugC/LCm^3) -> Optical_OC
    • BC (ugC/LCm^3) -> Optical_EC
    • Start Date/Time -> time
    • Sample Volume Local Condition Actual m^3 -> Sample Volume
  2. QC
    • Thermal_OC, Optical_OC > 0.3
    • Thermal_EC, Optical_EC > 0.015
  3. 輸出時間 : 1 小時平均
  1. RES (.csv)
    • OCPk1-ug C -> OC1
    • OCPk2-ug C -> OC2
    • OCPk3-ug C -> OC3
    • OCPk4-ug C -> OC4
    • Pyrolized C ug -> PC
  2. QC
    • 全部 > 0
  3. 輸出時間 : 1 小時平均

data process

  • OC1, OC2, OC3, OC4, PC
    • OC1 = OCPk1-ug C(RES)/Sample Volume(LCRES)
    • OC2 = OCPk2-ug C(RES)/Sample Volume(LCRES)
    • … 五項數據皆做相同處理
  • SOC, POC, OC/EC
    • 最小平方法 (相關係數最小處)
    • 一個月為單位進行計算
    • SOC=ThermalOC−(OC/EC)×ThermalEC
      • OC/EC 比例為假設
      • 範圍 0.1 ~ 2.5 間隔 0.1 (皆為預設值 可更改)
      • SOC 跟 Thermal_EC 最小R2之 OC/EC 即為答案
    • POC = Thermal_OC-SOC
    • 輸出 SOC, POC, OC/EC
  • other ratio (PM2.5 為外部資料)
    • Thermal_OC/PM2.5
    • Thermal_EC/PM2.5
    • OC1-4/Thermal_OC
    • PC/Thermal_OC
    • OC1-4/PM2.5
    • PC/PM2.5
    • SOC/Thermal_OC
    • POC/Thermal_OC
    • SOC/PM2.5
    • POC/PM2.5

SMPS

  1. 拿到資料後留下粒徑分布、mode、total concentration的資料
  2. 將數據平均成一小時，一小時內沒有超過7筆(包含7筆)數據，那個小時就當成缺值
  3. 平均完後，400nm以上粒徑的bin，dN/dlogdp大於4000(#/cm3)，全部刪掉
  4. 留下來的數據再算成dN、dS/dlogdp、dS、dV/dlogdp、dV，包含dN/dlogdp，總共有6種資料
  5. 輸出最小單位時間資料
  6. 移除 total concentration<2000
  7. 後處理
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      ，使用先前算出來的時平均數據額外算GMD
    • 將GMD、mode、total concentration放成一個表格，之後會放上大表數據中
    • GMD > 350 刪掉

APS

  1. 拿到資料後留下粒徑分布、mode、total concentration的資料，小於523nm的那行資料也不要
  2. 將數據平均成一小時，一小時內沒有超過21筆(包含21筆)數據，那個小時就當成缺值
  3. 平均完後，全部刪掉；每小時總濃度超過700顆的資料也刪掉
  4. 留下來的數據再算成dN、dS/dlogdp、dS、dV/dlogdp、dV，包含dN/dlogdp，總共有6種資料
  5. 將先前的mode、total concentration這兩種數據也平均成一小時(21筆以上再留下來)
  6. Image Not Showing Possible Reasons
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    ，使用先前算出來的時平均數據額外算GMD
  7. 將GMD、mode、total concentration放成一個表格，之後會放上大表數據中

ALWC

NH3(ppb)換算至NH3(mol/m3)過程需使用理想氣體方程式，以下為推導

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NOR、SOR and NHR

Parameter

  • umol 轉換公式
    • np( particle ) = particle(ug/m3) / molecular weight (ug/umol)
      • particle (ug/m3)
        • NO3- : 62.00
        • SO42- : 96.06
        • NH4+ : 18.04
        • Cl- : 35.45
    • ng( gas ) = (pressure * gas) / [ (AT + 273.15) * 0.082 ]
      • AT (degree C)
      • gas (ppb)
        • NO2
        • HNO3
        • SO2
        • NH3
        • HCl
      • pressure (atm)
        • default = 1

Calculation

  1. NOR = [ np(NO3-) ] / [ np(NO3-) + ng(NO2) ]
  2. NOR_diff = [ np(NO3-) + ng(HNO3) ] / [ np(NO3-) + ng(NO2) + ng(HNO3) ]
  3. SOR = np(SO42-) / [ np(SO42-) + ng(SO2) ]
  4. NTR = [ np(NH4+) ] / [ np(NH4+) + ng(NH3) ]
  5. Measured ε(NO3-) = np(NO3-) / [ np(NO3-) + ng(HNO3) ]
  6. Measured ε(NH4+) = np(NH4+) / [ np(NH4+) + ng(NH3) ]
  7. Measured ε(SO42-) = np(SO42-) / [ np(SO42-) + ng(SO2) ]
  8. Measured ε(Cl-) = np(Cl-) / [ np(Cl-) + ng(HCl) ]

PM2.5 重建

Reconstructed PM2.5 (Rec-PM2.5) =
[Inorganic ions] + [OM] + [EC] +[Soil] + [Sea Salt] + [Trace elements] + [Others]

  • [Inorganic ions]= = 1.375[SO42-] + 1.29[NO3-]
  • [OM] = 1.8[OC] =1.8 ( [OC1] + [OC2] + [OC3] + [OC4] + [PC])
  • [EC] = [EC1] + [EC2] + [EC3] – [PC]
  • [Soil] = 23.57 [Fe]
  • [Sea Salt] = 1.8[Na+]
  • [Trace elements] = 忽略不計

ISORROPIA

Formula

  • umol 轉換公式
    • np( particle ) = particle / molecular weight
      • particle (ug/m3)
        • Na+ : 22.99
        • SO42- : 96.06
        • NH4+ : 18.04
        • NO3- : 62.00
        • Cl- : 35.45
        • Ca2+ : 40.078
        • K+ : 39.098
        • Mg2+ : 24.305
    • ng( gas ) = (pressure * gas) / [ (AT + 273.15) * 0.082 ]
      • AT (degree C)
      • gas (ppb)
        • NH3
        • HNO3
        • HCl
      • pressure (atm)
        • default = 1

Input data

  • 化學物種
    • Na (µmol)
      • np(Na+)
    • SO4 (µmol)
      • np(SO42-)
    • NH3 (µmol)
      • ng(NH3) + np(NH4+)
        • 只有 NH3 : ng(NH3)
        • 只有 NH4+ : nan
    • NO3 (µmol)
      • ng(HNO3) + np(NO3-)
        • 只有 HNO3 : nan
        • 只有 NO3- : np(NO3-)
    • Cl (µmol)
      • ng(HCl) + np(Cl-)
        • 只有 HCl : nan
        • 只有 Cl- : np(Cl-)
    • Ca (µmol)
      • np(Ca+)
    • K (µmol)
      • np(K+)
    • Mg (µmol)
      • np(Mg2+)
  • others
    • RH (ratio)
      • RH / 100
        • Ratio range : 0-1
    • TEMP (K)
      • AT + 273

DataFrame

  • 副檔名 (.txt 或 .csv 等等)
  • 以 tab 分隔 
    ​​​​Input units (0=umol/m3, 1=ug/m3)
​​​​0

​​​​Problem type (0=forward, 1=reverse); Phase state (0=solid+liquid, 1=metastable)
​​​​0, 1

​​​​Na  SO4    NH3    NO3  Cl  Ca    K    Mg   RH    TEMP 
​​​​-   0.379  0.758  -    0   0.01  0.01 0.0  0.90  298.0
  • 以 , 分隔 
    ​​​​Input units (0=umol/m3, 1=ug/m3)
​​​​0

​​​​Problem type (0=forward, 1=reverse); Phase state (0=solid+liquid, 1=metastable)
​​​​0, 1

​​​​Na,SO4,NH3,NO3,Cl,Ca,K,Mg,RH,TEMP
​​​​-,0.027,0.616,0.002,0.019,0.003,0.001,-,0.79,302.6

output data

  • output file
    • 單位
      • ug/m3
  • Name
    • HLIQ
    • WATER
    • GNH3
    • GHNO3
    • GHCL
    • NH4AER
    • CLAER
    • NO3AER

parameter

  • H(mol/L)
    • HLIQ (ug/m3) / [WATER / 1000]
  • pH
    • -Log10 (H(mol/L))
      • 保留 SO42- 、 NH4+ 、 NO3- 同時存在之資料
      • 保留 RH 20% ~ 95% 之資料
  • ALWC
    • WATER
      • 與 pH 適用相同保留條件
  • Predicted (or Simulation)
    • Gas
      • NH3 : GNH3
      • HNO3 : GHNO3
      • HCl : GHCL
    • Particle
      • NH4+ : NH4AER
      • NO3- : NO3AER
      • Cl- : CLAER
    • Partition Ratio
      • ε(NO3-) : NO3- / [ NO3- + HNO3 ]
      • ε(NH4+) : NH4+ / [ NH4+ + NH3 ]
      • ε(Cl-) : Cl- / [ Cl- + HCl ]
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