Hygroscopic behavior of substrate-deposited particles studied by micro-FT-IR spectroscopy and complementary methods of particle analysis

Analytical Chemistry

Volumn 80, Issue 3, 2008, Pages 633-642

  Liu, Yong ^a   Yang, Zhiwei ^b,d   Desyaterik, Yury ^a   Gassman, Paul L ^a   Wang, Hai ^c   Laskin, Alexander ^a  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF DELAWARE   (United States)

^c University of Southern California ^*  (United States)

^d Princeton University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ATMOSPHERIC HUMIDITY; FOURIER TRANSFORM INFRARED SPECTROSCOPY; HYDRATION; PHASE TRANSITIONS; SUBSTRATES;

ENVIRONMENTAL PARTICLES; PARTICLE ANALYSIS; PARTICLE HYDRATION STUDIES;

PARTICLES (PARTICULATE MATTER);

AMMONIUM SULFATE; SODIUM CHLORIDE; SODIUM NITRATE;

AQUEOUS SOLUTION; ARTICLE; HUMIDITY; INFRARED SPECTROSCOPY; PHASE TRANSITION; QUANTITATIVE ANALYSIS; RELIABILITY; REPRODUCIBILITY; SOLUTE; WETTABILITY;

EID: 38849168227     PISSN: 00032700     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ac701638r     Document Type: Article

References (117)

1. Andreae, M. O.; Crutzen, P. J. Science 1997, 276, 1052-1058.
2. Baker, M. B. Science 1997, 276, 1072-1078.
3. Charlson, R. J.; Schwartz, S. E.; Hales, J. M.; Cess, R. D.; Coakley, J. A.; Hansen, J. E.; Hofmann, D. J. Science 1992, 255, 423-430.
4. Pandis, S. N.; Wexler, A. S.; Seinfeld, J. H. J. Phys. Chem. 1995, 99, 9646-9659.
5. Pilinis, C.; Pandis, S. N.; Seinfeld, J. H. J. Geophys. Res., [Atmos.] 1995, 100, 18739-18754.
6. Chow, J. C.; Bachmann, J. D.; Wierman, S. S. G.; Mathai, C. V.; Malm, W. C.; White, W. H.; Mueller, P. K.; Kumar, N.; Watson, J. G. J. Air Waste Manage. Assoc. 2002, 52, 973-999.
7. Malm, W. C.; Molenar, J. V. J. Air. Pollut. Control Assoc. 1984, 34, 899-904.
8. Seinfeld, J. H.; Pandis, S. N. Atmospheric Chemistry and Physics: from Air Pollution to Climate Change; Wiley and Sons, Inc.: New York, 1998.
9. Finlayson-Pitts, B. J.; Pitts, J. N., Jr. Chemistry of the Upper and Lower Atmosphere; Academic Press: San Diego, 2000.
10. ten Brink, H. M. J. Aerosol Sci. 1998, 29, 57-64.
11. Liu, Y.; Cain, J. P.; Wang, H.; Laskin, A. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 10026-10043.
12. Tolocka, M. P.; Saul, T. D.; Johnston, M. V. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 2659-2665.
13. Saul, T. D.; Tolocka, M. P.; Johnston, M. V. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 7614-7620.
14. Liu, Y.; Gibson, E. R.; Cain, J. P.; Wang, H.; Grassian, V. H.; Laskin, A. J. Phys. Chem. A, 2008, in press.
15. Vlasenko, A.; Sjogren, S.; Weingartner, E.; Stemmler, K.; Gaggeler, H. W.; Ammann, M. Atmos. Chem. Phys. 2006, 6, 2147-2160.
16. Krueger, B. J.; Grassian, V. H.; Laskin, A.; Cowin, J. P. Geophys. Res. Lett. 2003, 30 Art. No. 1148.
17. Martin, S. T. Chem. Rev. 2000, 100, 3403-3453.
18. Tang, I. N. In Aerosol Chemical Processes in the Environment; Spurny, K. R., Ed.; CRC Press, LLC: Boca Raton, FL, 2000; pp 61-80.
19. Tang, I. N.; Fung, K. H.; Imre, D. G.; Munkelwitz, H. R. Aerosol. Sci. Technol. 1995, 23, 443-453.
20. Tang, I. N.; Munkelwitz, H. R. J. Geophys. Res., [Atmos.] 1994, 99, 18801-18808.
21. Tang, I. N.; In Generation of Aerosols and Facilities for Exposure Experiments; Willeke, K., Ed.; Ann Arbor Science Publishers, Inc.: Ann Arbor, MI, 1980; pp 153-167.
22. Tang, I. N.; Tridico, A. C.; Fung, K. H. J. Geophys. Res., [Atmos.] 1997, 102, 23269-23275.
23. Tang, I. N. J. Aerosol Sci. 1976, 7, 361-371.
24. Tang, I. N. J. Geophys. Res., [Atmos.] 1997, 102, 1883-1893.
25. Tang, I. N.; Munkelwitz, H. R.; Davis, J. G. J. Aerosol Sci. 1978, 9, 505-511.
26. Gibson, E. R.; Hudson, P. K.; Grassian, V. H. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 11783-11799.
27. Cziczo, D. J.; Abbatt, J. P. D. J. Geophys. Res., [Atmos.] 1999, 104, 13781-13790.
28. Cziczo, D. J.; Abbatt, J. P. D. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 2038-2047.
29. Cziczo, D. J.; Nowak, J. B.; Hu, J. H.; Abbatt, J. P. D. J. Geophys. Res., [Atmos.] 1997, 102, 18843-18850.
30. Han, J. H.; Martin, S. T. J. Geophys. Res., [Atmos.] 1999, 104, 3543-3553.
31. Fortin, T. J.; Shilling, J. E.; Tolbert, M. A. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2002, 107, Art. No. 4088.
32. Onasch, T. B.; Siefert, R. L.; Brooks, S. D.; Prenni, A. J.; Murray, B.; Wilson, M. A.; Tolbert, M. A. J. Geophys. Res., [Atmos.] 1999, 104, 21317-21326.
33. Pant, A.; Fok, A.; Parsons, M. T.; Mak, J.; Bertram, A. K. Geophys. Res. Lett. 2004, 31, Art. No. L12111.
34. Pant, A.; Parsons, M. T.; Bertram, A. K. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 8701-8709.
35. Peng, C. G.; Chan, C. K. Atmos. Environ. 2001, 35, 1183-1192.
36. Wise, M. E.; Biskos, G.; Martin, S. T.; Russell, L. M.; Buseck, P. R. Aerosol Sci. Technol. 2005, 39, 845-856.
37. Dougle, P. G.; Veefkind, J. P.; ten Brink, H. M. J. Aerosol Sci. 1998, 29, 375-386.
38. Badger, C. L.; George, I.; Griffiths, P. T.; Braban, C. F.; Cox, R. A.; Abbatt, J. P. D. Atmos. Chem. Phys. 2006, 6, 755-768.
39. Garland, R. M.; Wise, M. E.; Beaver, M. R.; DeWitt, H. L.; Aiken, A. C.; Jimenez, J. L.; Tolbert, M. A. Atmos. Chem. Phys. 2005, 5, 1951-1961.
40. Xu, Q.; DeWitte, M.; Sloan, J. J. Atmos. Environ. 2003, 37, 911-919.
41. Gao, Y. G.; Chen, S. B.; Yu, L. E. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 7602-7608.
42. Clegg, S. L.; Brimblecombe, P.; Wexler, A. S. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 2155-2171.
43. Li, X. H.; Wang, F.; Lu, P. D.; Dong, J. L.; Wang, L. Y.; Zhang, Y. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 24993-24998.
44. Biskos, G.; Malinowski, A.; Russell, L. M.; Buseck, P. R.; Martin, S. T. Aerosol Sci. Technol. 2006, 40, 97-106.
45. Biskos, G.; Paulsen, D.; Russell, L. M.; Buseck, P. R.; Martin, S. T. Atmos. Chem. Phys. 2006, 6, 4633-4642.
46. Biskos, G.; Russell, L. M.; Buseck, P. R.; Martin, S. T. Geophys. Res. Lett. 2006, 33, Art. No. L07801.
47. Fung, K. H., Tang, I. N. In Aerosol Chemical Processes in the Environment; Spumy, K. R., Ed.; CRC Press, LLC: Boca Raton, FL, 2000; pp 177-195.
48. Tang, I. N.; Munkelwitz, H. R. J. Appl. Meteorol. 1994, 33, 791-796.
49. Widmann, J. F.; Aardahl, C. L.; Davis, E. J. TrAC, Trends Anal. Chem. 1998, 17, 339-345.
50. Davis, E. J. Aerosol Sci. Technol. 1997, 26, 212-254.
51. Aardahl, C. L.; Vehring, R.; Davis, E. J.; Schweiger, G.; Swanson, B. D. J. Aerosol Sci. 1997, 28, 1491-1505.
52. Peng, C. G.; Chow, A. H. L.; Chan, C. K. Pharm. Res. 2000, 17, 1104-1109.
53. Choi, M. Y.; Chan, C. K. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 1042-1048.
54. Choi, M. Y.; Chan, C. K. Environ. Sci. Technol. 2002, 36, 2422-2428.
55. Chan, C. K.; Kwok, C. S.; Chow, A. H. L. Pharm. Res. 1997, 14, 1171-1175.
56. Chan, M. N.; Chan, C. K. Environ. Sci. Technol. 2003, 37, 5109-5115.
57. Schlenker, J. C.; Malinowski, A.; Martin, S. T.; Hung, H. M.; Rudich, Y. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 9375-9383.
58. Schlenker, J. C.; Martin, S. T. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 9980-9985.
59. Cruz, C. N.; Pandis, S. N. Environ. Sci. Technol. 2000, 34, 4313-4319.
60. Hameri, K.; Laaksonen, A.; Vakeva, M.; Suni, T. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2001, 106, 20749-20757.
61. Hameri, K.; Vakeva, M.; Hansson, H. C.; Laaksonen, A. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2000, 105, 22231-22242.
62. Joutsensaari, J.; Vaattovaara, P.; Vesterinen, M.; Hameri, K.; Laaksonen, A. Atmos. Chem. Phys. 2001, 1, 51-60.
63. Stanier, C. O.; Khlystov, A. Y.; Chan, W. R.; Mandiro, M.; Pandis, S. N. Aerosol Sci. Technol. 2004, 38, 215-228.
64. Weingartner, E.; Gysel, M.; Baltensperger, U. Env. Sci. Technol. 2002, 36, 55-62.
65. Hegg, D. A.; Covert, D. S.; Crahan, K. K.; Jonsson, H. H.; Liu, Y. Geophys. Res. Lett. 2006, 33, Art. No. L21808.
66. Parsons, M. T.; Knopf, D. A.; Bertram, A. K. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 11600-11608.
67. Parsons, M. T.; Mak, J.; Lipetz, S. R.; Bertram, A. K. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2004, 109, Art. No. D06212.
68. Ebert, M.; Inerle-Hof, M.; Weinbruch, S. Atmos. Environ. 2002, 36, 5909-5916.
69. Hoffman, R. C.; Laskin, A.; Finlayson-Pitts, B. J. J. Aerosol Sci. 2004, 35, 869-887.
70. Zuberi, B.; Johnson, K. S.; Aleks, G. K.; Molina, L. T.; Molina, M. J.; Laskin, A. Geophys. Res. Lett. 2005, 32, Art. No. L01807.
71. Laskin, A.; Cowin, J. P.; Iedema, M. J. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2006, 150, 260-274.
72. Laskin, A.; Gaspar, D. J.; Wang, W.; Hunt, S. W.; Cowin, J. P.; Colson, S. D.; Finlayson-Pitts, B. J. Science 2003, 301, 340-344.
73. Semeniuk, T. A.; Wise, M. E.; Martin, S. T.; Russell, L. M.; Buseck, P. R. J. Atmos. Chem. 2007, 56, 259-273.
74. Wise, M. E.; Semeniuk, T. A.; Bruintjes, R.; Martin, S. T.; Russell, L. M.; Buseck, P. R. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2007, 112, Art. No. D10224.
75. Matsumura, T.; Hayashi, M. Aerosol Sci. Technol. 2007, 41, 770-774.
76. Zhao, L. J.; Zhang, Y. H.; Wang, L. Y.; Hu, Y. A.; Ding, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 2723-2730.
77. Zhao, L. J.; Zhang, Y. H.; Wei, Z. F.; Cheng, H.; Li, X. H. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 951-958.
78. Shilling, J. E.; Tolbert, M. A. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 11314-11320.
79. Parsons, M. T.; Fok, A.; Mak, J.; Lipetz, S. R.; Pant, A.; Haddrell, A.; Agnes, G. R.; Bertram, A. K. Eos Trans. AGU; 2003, 84(16) Fall Meet. Supl., Abstract A51F-0758.
80. Wang, F.; Zhang, Y. H.; Li, S. H.; Wang, L. Y.; Zhao, L. J. Anal. Chem. 2005, 77, 7148-7155.
81. Schuttlefield, J.; Al-Hosney, H.; Zachariah, A.; Grassian, V. H. Appl. Spectrosc. 2007, 61, 283-292.
82. Hopkins, R. J.; Lewis, K.; Desyaterik, Y.; Wang, Z.; Tivanski, A. V.; Arnott, W. P.; Laskin, A.; Gilles, M. K. Geophys. Res. Lett. 2007, 34, L18806.
83. Desyaterik, Y.; Zaveri, R. A.; Berkowitz, C. M.; Laskin, A.; Hopkins, R. J.; Tivanski, A. V.; Tyliszczak, T.; Gilles, M. K. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2007, doi:10.1029/2007JD008954.
84. Hand, J. L.; Malm, W. C.; Laskin, A.; Day, D.; Lee, T.; Wang, C.; Carrico, C.; Carrillo, J.; Cowin, J. P.; Collect, J.; Iedema, M. J. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2005, 110, Art. No. D21210.
85. Laskin, A.; Wang, H.; Robertson, W. H.; Cowin, J. P.; Ezell, M. J.; Finlayson-Pitts, B. J. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 10619-10627.
86. Laskin, A.; Iedema, M. J.; Ichkovich, A.; Graber, E. R.; Taraniuk, I.; Rudich, Y. Faraday Discuss. 2005, 130, 453-468.
87. Koop, T.; Ng, H. P.; Molina, L. T.; Molina, M. J. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 8924-8931.
88. Salcedo, D.; Molina, L. T.; Molina, M. J. Geophys. Res. Lett. 2000, 27, 193-196.
89. Salcedo, D.; Molina, L. T.; Molina, M. J. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 1433-1439.
90. FDM Electronic Handbook. Fiveash Data Management, Inc., 2007. www.fdmspectra.com.
91. Al-Abadleh, H. A.; Grassian, V. H. Langmuir 2003, 19, 341-347.
92. Harvie, C. E.; Weare, J. H.; Hardie, L. A.; Eugster, H. P. Science 1980, 208, 498-500.
93. Lide, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 81st ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2000.
94. Ge, Z.; Wexler, A. S.; Johnston, M. V. J. Colloid Interface Sci. 1996, 183, 68-77.
95. Ziemann, P. J.; McMurry, P. H. J. Colloid Interface Sci. 1997, 193, 250-258.
96. Gebel, M. E.; Finlayson-Pitts, B. J.; Ganske, J. A. Geophys. Res. Lett. 2000, 27, 887-890.
97. DeHaan, D. O.; Finlayson-Pitts, B. J. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 9993-9999.
98. Finlayson-Pitts, B. J.; Hemminger, J. C. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 11463-11477.
99. Gysel, M.; Weingartner, E.; Baltensperger, U. Environ. Sci. Technol. 2002, 36, 63-68.
100. Lee, C. T.; Hsu, W. C. J. Aerosol Sci. 2000, 31, 189-197.
101. McInnes, L. M.; Quinn, P. K.; Covert, D. S.; Anderson, T. L. Atmos. Environ. 1996, 30, 869-884.
102. Tang, I. N.; Fung, K. H. J. Chem. Phys. 1997, 106, 1653-1660.
103. Weis, D. D.; Ewing, G. E. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 4865-4873.
104. Frost, R. L.; James, D. W. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1982, 78, 3249-3261.
105. Frost, R. L.; James, D. W. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1982, 78, 3223-3234.
106. Vollmar, P. M. J. Chem. Phys. 1963, 39, 2236-2248.
107. Chang, T. G.; Irish, D. E. J. Phys. Chem. 1973, 77, 52-57.
108. Irish, D. E.; Walrafen, G. E. J. Chem. Phys. 1967, 46, 378-384.
109. Hester, R. E.; Plane, R. A.; Walrafen, G. E. J. Chem. Phys. 1963, 38, 249-250.
110. Liu, J. H.; Zhang, Y. H.; Wang, L. Y.; Wei, Z. F. Spectrochim. Acta, Part A 2005, 61, 893-899.
111. Al-Abadleh, H. A.; Grassian, V. H. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 10829-10839.
112. Sporleder, D.; Ewing, G. E. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 1838-1846.
113. Zhang, Y. H.; Choi, M. Y.; Chan, C. K. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 1712-1718.
114. Ha, Z. Y.; Chan, C. K. Aerosol Sci. Technol. 1999, 31, 154-169.
115. Lightstone, J. M.; Onasch, T. B.; Imre, D.; Oatis, S. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 9337-9346.
116. Weis, D. D.; Ewing, G. E. J. Geophys. Res., [Atmos.] 1996, 101, 18709-18720.
117. Gao, Y.; Chen, S. B.; Yu, L. E. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 7602-7608 and references therein.