CN103424383A - 大气中活性氧物质在线监测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可以对大气中活性氧物质进行连续分析和检测的仪器，该装置仪器采用旋转式环形湿式扩散管对大气中气相活性氧物质进行连续捕集，并同时采用蒸汽冷凝和蒸汽喷射技术对大气中颗粒相活性氧物质进行连续捕集；捕集后的气相和气溶胶样品经过荧光反应、荧光检测以及活性氧物质浓度的在线标定，即可得到大气中气相和颗粒相活性氧物质的浓度；该仪器的研制可以有效地对大气中气相和颗粒相的活性氧物质进行分析和检测。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种大气中活性氧物质在线监测仪，这是一种可以直接对大气中活性氧物质进行连续监测和分析的仪器。
背景技术
活性氧物质(Reactive oxygen species，ROS)是指含有氧、且具有较高氧化反应活性的一类物质的总称，主要以各种含氧自由基如羟基自由基HO·、过羟基自由基HO2·、氮氧自由基NO·、烷氧自由基RO·等，离子如过氧负离子O2·-、次氯酸根(ClO-)、过氧亚硝基离子ONO2 -等，以及分子如过氧化氢(H2O2)、过氧亚硝酸化物以及有机过氧化物等形态存在。ROS不仅广泛存在于大气气相中，还可以被颗粒物表面吸附或在芬顿反应、光化学反应、非均相反应和二次有机气溶胶形成过程中生成，以气溶胶的形态存在。环境毒理学和病理学研究表明，大气污染物进入机体后，会使机体内ROS累积并引起氧化应激反应，从而导致对健康的不利影响。
目前国内外尚没有专门用于大气中ROS测量的商业化在线监测仪。国外仅见于Clarkson大学的Venkatachari课题组提出了大气颗粒相ROS的在线测量方法，并在实验室进行了初步的装置组装和测试。由于这种大气颗粒相ROS的在线测量采用蜂窝状的干式扩散管来消除气态污染物干扰，而干式扩散管容易吸附饱和，尤其是在污染较重的天气下，气态污染物会进入气溶胶捕集系统，造成检测结果的偏差。不仅如此，该仪器无法实现ROS在线定标以及空白样品对比。因此，Clarkson大学研制的仪器响应不稳定，测量结果的重复性较差，从而不能有效、实时地分析大气中气相和颗粒相ROS浓度的时空变化。我们研制的这种大气ROS在线测量仪，可以实现对大气气相和颗粒相ROS浓度同步观测，并加入了旁路空白系统和ROS在线标定系统，它可以更加准确分析和测量大气中ROS的浓度。
发明内容
为了弥补现有的大气中ROS浓度在线测量仪的不足，本发明揉合了气溶胶在线捕集与分析装置中的先进技术，提供了一种新的大气中气相和颗粒相ROS浓度在线测量仪。该ROS浓度测量仪采用了气溶胶粒径分选技术、环形湿式扩散管技术、蒸汽冷凝和蒸汽喷射技术，荧光反应技术，旁路空白技术，在线标定技术和荧光测量技术。
本发明专利采用的技术方案是：1.气溶胶粒径的分选，气溶胶颗粒在大气环境下由旋风切割器分选出待测粒径范围内的气溶胶样品；2.气体干扰物和气溶胶扩的分离，环形湿式扩散管吸附气溶胶样品中的气态污染干扰物，净化气溶胶样品；3.气溶胶样品进入气溶胶长大 腔后，因过饱和蒸汽冷凝在气溶胶表面，气溶胶粒径增大；4.粒径增大后的气溶胶样品喷射在收集板上被捕集；5.被捕集的气溶胶样品和环形湿式扩散管捕集的气态样品分别与荧光指示剂发生荧光反应；6.荧光反应生成物发出荧光信号强度被荧光监测器探测；7.在线标定信号强度，得到真实大气环境中ROS浓度；8.由旁路空白样品系统收集的空白样品进行荧光反应，后被荧光监测器探测，得到该装置运行的背景。
本发明的有益效果是，对空气的气相和颗粒相中ROS浓度进行在线测量，使用了环形湿式扩散管和蒸汽冷凝喷射技术在线捕集气相和颗粒相样品，采用了荧光反应、荧光监测技术以及ROS浓度在线标定技术，可以有效地对大气中气相和颗粒相的ROS进行分析和检测。
附图说明
图1为本发明的仪器原理图，主要部件有：1.旋风切割器，2.零空气发生器，3.旋转湿式扩散管，4.高效空气过滤器，5.蒸汽发生器，6.气溶胶长大腔，7.喷嘴，8.气溶胶捕集腔，9.多通道蠕动泵，10.多通道进样阀，11.荧光监测器，12.信号收集与处理器，13.气体吸收液，14.蒸汽发生液，15.荧光反应液，16.标准样品，17.废液，18.真空泵，19.荧光反应瓶。
具体实施方式
大气活性氧物质在线监测仪的主体部分由进样系统、气体捕集系统、气溶胶捕集系统、空白样品系统、在线标定系统和监测系统六个部分构成。具体实施方式是：一.空气进入旋风切割器(1)后，分选出待测粒径范围的气溶胶；二.随后待测粒径范围的气溶胶颗粒和污染气体进入旋转湿式扩散管(3)，由于污染气体组分和气溶胶在湿式扩散管中的扩散系数不同，污染气体组分被吸收液(13)吸收并进入荧光反应瓶(19)与荧光反应液(15)反应，而气溶胶穿过旋转湿式扩散管(3)；三.穿过的气溶胶颗粒和蒸汽发生器(5)加热蒸汽发生液(14)产生的蒸汽一同进入气溶胶长大腔(6)，过饱和的蒸汽会在气溶胶颗粒表面冷凝，使气溶胶粒径增大，随后气流通过喷嘴(7)，在喷嘴(7)的作用下气流流速速瞬间加快，气溶胶颗粒在惯性力的作用下碰撞在收集板上被荧光反应液(15)捕捉，并在气溶胶捕集腔(8)内进行荧光反应；四.被收集的气体样品和气溶胶样品通过多通道进样阀(10)被荧光监测器(11)依次进行监测，监测信号被信号收集与处理器(12)处理；五.由零空气发生器(2)和通过高效空气过滤器(4)气流分别被气体捕集系统和气溶胶捕集系统捕集生成气体和气溶胶空白样品，空白样品与荧光反应液(15)反应后经多通道进样阀(10)被荧光监测器(11)进行监测，实现了对仪器运行背景的实时检测；六.标准样品(16)由多通道蠕动泵(9)泵 入荧光反应瓶(19)与荧光反应液(15)反应后经多通道进样阀(10)被荧光监测器(11)进行监测，实现了对荧光信号强度的标定，从而得到了真实大气中气相和颗粒相活性氧物质的浓度。
Claims (7)
1.大气中活性氧物质在线监测仪由进样系统、气体捕集系统、气溶胶捕集系统、空白样品系统、在线标定系统和监测系统六个部分构成。其特征是由旋风切割器构成进样系统；由旋转湿式扩散管、多通道蠕动泵和吸收液构成气体捕集系统；由蒸汽发生器、气溶胶长大腔、气溶胶捕集腔、多通道蠕动泵和蒸汽发生液构成气溶胶捕集系统；由零空气发生器、高效空气过滤器结合气体捕集系统和气溶胶捕系统构成空白样品系统；由标准样品和多通道蠕动泵构成在线标定系统；有荧光反应液、荧光反应瓶、多通道进样阀、荧光检测器和信号收集处理器构成监测系统。
2.根据权利要求1所述的大气中活性氧物质在线监测仪，其特征是：真实大气通过旋风切割器进行粒径分选，可选择大气中不同粒径范围的气溶胶进入仪器。
3.根据权利要求1所述的大气中活性氧物质在线监测仪，其特征是：旋转湿式扩散管可以实现在线分离气体和气溶胶，并捕集大气气态活性氧物质样品。
4.根据权利要求1所述的大气中活性氧物质在线监测仪，其特征是：基于蒸汽喷射原理的气溶胶捕集系统可以在线捕集大气颗粒物中的活性氧物质。
5.根据权利要求1所述的大气中活性氧物质在线监测仪，其特征是：收集到的气体样品和气溶胶样品发生荧光反应后被监测系统检测，得到大气活性氧物质浓度值。
6.根据权利要求1所述的大气中活性氧物质在线监测仪，其特征是：空白样品系统和监测系统实现了对仪器背景信号的测量。
7.根据权利要求1所述的大气中活性氧物质在线监测仪，其特征是：在线标定系统实现了对活性氧物质信号在线实时进行标定。
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2012
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