[發明專利]大氣中活性氧物質在線監測儀

無效

• 申請號: 201210159432.8
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN103424383A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 張陽;張元勛;王羽琴;劉慶陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院研究生院
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種大氣中活性氧物質在線監測儀，這是一種可以直接對大氣中活性氧物質進行連續監測和分析的儀器。?

背景技術

活性氧物質(Reactive?oxygen?species，ROS)是指含有氧、且具有較高氧化反應活性的一類物質的總稱，主要以各種含氧自由基如羥基自由基HO·、過羥基自由基HO₂·、氮氧自由基NO·、烷氧自由基RO·等，離子如過氧負離子O₂·^-、次氯酸根(ClO^-)、過氧亞硝基離子ONO₂^-等，以及分子如過氧化氫(H₂O₂)、過氧亞硝酸化物以及有機過氧化物等形態存在。ROS不僅廣泛存在于大氣氣相中，還可以被顆粒物表面吸附或在芬頓反應、光化學反應、非均相反應和二次有機氣溶膠形成過程中生成，以氣溶膠的形態存在。環境毒理學和病理學研究表明，大氣污染物進入機體后，會使機體內ROS累積并引起氧化應激反應，從而導致對健康的不利影響。?

目前國內外尚沒有專門用于大氣中ROS測量的商業化在線監測儀。國外僅見于Clarkson大學的Venkatachari課題組提出了大氣顆粒相ROS的在線測量方法，并在實驗室進行了初步的裝置組裝和測試。由于這種大氣顆粒相ROS的在線測量采用蜂窩狀的干式擴散管來消除氣態污染物干擾，而干式擴散管容易吸附飽和，尤其是在污染較重的天氣下，氣態污染物會進入氣溶膠捕集系統，造成檢測結果的偏差。不僅如此，該儀器無法實現ROS在線定標以及空白樣品對比。因此，Clarkson大學研制的儀器響應不穩定，測量結果的重復性較差，從而不能有效、實時地分析大氣中氣相和顆粒相ROS濃度的時空變化。我們研制的這種大氣ROS在線測量儀，可以實現對大氣氣相和顆粒相ROS濃度同步觀測，并加入了旁路空白系統和ROS在線標定系統，它可以更加準確分析和測量大氣中ROS的濃度。?

發明內容

為了彌補現有的大氣中ROS濃度在線測量儀的不足，本發明揉合了氣溶膠在線捕集與分析裝置中的先進技術，提供了一種新的大氣中氣相和顆粒相ROS濃度在線測量儀。該ROS濃度測量儀采用了氣溶膠粒徑分選技術、環形濕式擴散管技術、蒸汽冷凝和蒸汽噴射技術，熒光反應技術，旁路空白技術，在線標定技術和熒光測量技術。?

本發明專利采用的技術方案是：1.氣溶膠粒徑的分選，氣溶膠顆粒在大氣環境下由旋風切割器分選出待測粒徑范圍內的氣溶膠樣品；2.氣體干擾物和氣溶膠擴的分離，環形濕式擴散管吸附氣溶膠樣品中的氣態污染干擾物，凈化氣溶膠樣品；3.氣溶膠樣品進入氣溶膠長大?腔后，因過飽和蒸汽冷凝在氣溶膠表面，氣溶膠粒徑增大；4.粒徑增大后的氣溶膠樣品噴射在收集板上被捕集；5.被捕集的氣溶膠樣品和環形濕式擴散管捕集的氣態樣品分別與熒光指示劑發生熒光反應；6.熒光反應生成物發出熒光信號強度被熒光監測器探測；7.在線標定信號強度，得到真實大氣環境中ROS濃度；8.由旁路空白樣品系統收集的空白樣品進行熒光反應，后被熒光監測器探測，得到該裝置運行的背景。?

本發明的有益效果是，對空氣的氣相和顆粒相中ROS濃度進行在線測量，使用了環形濕式擴散管和蒸汽冷凝噴射技術在線捕集氣相和顆粒相樣品，采用了熒光反應、熒光監測技術以及ROS濃度在線標定技術，可以有效地對大氣中氣相和顆粒相的ROS進行分析和檢測。?

附圖說明

圖1為本發明的儀器原理圖，主要部件有：1.旋風切割器，2.零空氣發生器，3.旋轉濕式擴散管，4.高效空氣過濾器，5.蒸汽發生器，6.氣溶膠長大腔，7.噴嘴，8.氣溶膠捕集腔，9.多通道蠕動泵，10.多通道進樣閥，11.熒光監測器，12.信號收集與處理器，13.氣體吸收液，14.蒸汽發生液，15.熒光反應液，16.標準樣品，17.廢液，18.真空泵，19.熒光反應瓶。?

具體實施方式

大氣活性氧物質在線監測儀的主體部分由進樣系統、氣體捕集系統、氣溶膠捕集系統、空白樣品系統、在線標定系統和監測系統六個部分構成。具體實施方式是：一.空氣進入旋風切割器(1)后，分選出待測粒徑范圍的氣溶膠；二.隨后待測粒徑范圍的氣溶膠顆粒和污染氣體進入旋轉濕式擴散管(3)，由于污染氣體組分和氣溶膠在濕式擴散管中的擴散系數不同，污染氣體組分被吸收液(13)吸收并進入熒光反應瓶(19)與熒光反應液(15)反應，而氣溶膠穿過旋轉濕式擴散管(3)；三.穿過的氣溶膠顆粒和蒸汽發生器(5)加熱蒸汽發生液(14)產生的蒸汽一同進入氣溶膠長大腔(6)，過飽和的蒸汽會在氣溶膠顆粒表面冷凝，使氣溶膠粒徑增大，隨后氣流通過噴嘴(7)，在噴嘴(7)的作用下氣流流速速瞬間加快，氣溶膠顆粒在慣性力的作用下碰撞在收集板上被熒光反應液(15)捕捉，并在氣溶膠捕集腔(8)內進行熒光反應；四.被收集的氣體樣品和氣溶膠樣品通過多通道進樣閥(10)被熒光監測器(11)依次進行監測，監測信號被信號收集與處理器(12)處理；五.由零空氣發生器(2)和通過高效空氣過濾器(4)氣流分別被氣體捕集系統和氣溶膠捕集系統捕集生成氣體和氣溶膠空白樣品，空白樣品與熒光反應液(15)反應后經多通道進樣閥(10)被熒光監測器(11)進行監測，實現了對儀器運行背景的實時檢測；六.標準樣品(16)由多通道蠕動泵(9)泵?入熒光反應瓶(19)與熒光反應液(15)反應后經多通道進樣閥(10)被熒光監測器(11)進行監測，實現了對熒光信號強度的標定，從而得到了真實大氣中氣相和顆粒相活性氧物質的濃度。?