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广州禾信SPAMS :PM2.5在线源解析的高效、可靠手段

2014.5.30
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贾杉

致力于为分析测试行业奉献终身

  2014年5月19-22日,第七届世界颗粒学大会(The 7th World Congress of Particle Technology,简称WCPT7)在北京国际会议中心隆重召开。“世界颗粒学大会”是由美国、英国、德国、日本、澳大利亚等多国科学家联合发起的世界颗粒学研究及技术领域最主要的会议之一,自1990年开始举办,每四年举办一次,分别在欧洲/非洲、亚洲/澳洲、美洲三个地区轮流举办。本次会议为该系列会议首次在中国举办,大会由中国颗粒学会、中科院过程工程研究所承办,来自颗粒学和颗粒技术研究与开发领域的学者、工程技术人员、企业界代表及研究生等参加了本次大会,参会人数达1000余人。

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第七届世界颗粒学大会现场

  本届大会以特邀报告、专题研讨会、分会场报告、墙报展等多种形式进行交流。会议围绕包括颗粒粉体制备的各种物理、化学、机械方法;超微及纳米颗粒的制备工艺、应用技术及其有关的物理、化学问题;流态化现象和流态化技术;粉体处理各单元操作;气溶胶及其对环境、天气、气候的影响;颗粒和气溶胶的性能测试和表征等15个分会场。广州禾信分析仪器有限公司携其最新推出的PM2.5在线源解析质谱监测系统参与本届大会,并在气溶胶分会场期间,带来题为《PM2.5在线源解析的质谱应用》的精彩报告。

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广州禾信分析仪器有限公司 黄渤博士

  广州禾信分析仪器有限公司的黄渤博士带来的报告题为《PM2.5在线源解析的质谱应用》,报告中黄博士分析了PM2.5在线源解析系统的技术特点与优势,并介绍了其在全国的应用情况。

离线源解析方法

  传统的离线源解析方法通常包括三种:源清单法、扩散模型法和受体模型法,其中受体模型法自1970年以来得到了快速的发展,例如化学质量平衡模型(Chemical Mass Balance,CMB)和正定矩阵因子分析模型(Positive Matrix Factorization,PMF)已被大量应用于各种源解析研究中。为了得到更加准确的源解析结果,这些方法通常结合使用,互相补充验证。而中国对细颗粒物的源解析也已经做了大量的工作,2000年至今,已发表了超过100篇论文,至少有56个城市进行过细颗粒物的源解析,大约有55个单位主持过细颗粒物的源解析工作。经过多年的发展,离线源解析方法已经比较成熟,如使用得当的话能得到较为准确的结果。然而,这些方法是耗时且昂贵的,获得一个有意义的结果通常需要耗费数月的时间和大量的人力物力财力。此外,传统的离线源解析无法捕捉到污染过程中污染源的变化,不能在污染应急事件处理中发挥作用。

在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)

  近年来,中国经济的快速发展,大气细颗粒物的污染日趋严重,频繁发生的灰霾不但妨碍了人们的日常生活,也给他们的健康带来不良影响,因此,及时弄清不同地市的污染来源显得十分重要,急需一种操作简单、快速和高分辨率的源解析方法满足监测要求。广州禾信推出的在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)很好的解决了这个问题。仪器由进样系统、测径系统、激光电离系统和飞行时间质量分析器组成,首先气溶胶颗粒通过空气动力学透镜加速聚焦进入真空系统,在测径区域,由两束测径激光测量其空气动力学直径并触发电离激光。电离产生的正离子和负离子通过飞行时间质量分析器检测其化学成分。黄博士介绍,通过SPAMS系统,我们能获得气溶胶中单个颗粒物的大小及化学成分。然后利用ART-2a算法将颗粒谱图分类,用于进一步的研究。

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SPAMS系统

SPAMS可监测PM2.5源的时空变化,并可结合气象数据和其它模型,对污染源进行追踪

  黄博士介绍,目前SPAMS已应用在研究PM2.5源的时空变化以及来源追踪上。例如,2013年的秋季和冬季,在河北某市的源解析结果表明,冬季煤炭燃烧产生的PM2.5显著增加,这一现象也反映了冬季燃煤取暖对PM2.5的影响。SPAMS也被用于同一个城市不同站点PM2.5源的表征,例如,2014年1月华南某市的9个站点,生物质燃烧的平均贡献率为20%,明显高于其它城市的监测结果(燃烧季10-15%,非燃烧季小于10%),最终确认是由此城市蔗渣燃烧的缘故导致。再比如,从2013年10月份到2014年1月份,完成了江苏省10个城市PM2.5源的监测工作,摸清楚了每个城市的PM2.5来源组成基本情况,为江苏省灰霾监测网络的建设布点做实地验证,也为为江苏省的《江苏省大气污染防治行动计划实施方案》的制定提供数据支持。

SPAMS还可用于捕捉环境污染过程的特征

  SPAMS还可用于捕捉空气污染过程的特征。例如,2012年9月份,连续监测中SPAMS捕捉到了多次环境污染事件。在其中一个灰霾形成阶段,机动车尾气贡献明显增加,而在另外一个污染时期燃煤的贡献增加,这也意味着这两个污染过程的原因可能不同。SPAMS还被应用于某市两次灰霾天气下PM2.5的来源追踪。在两次灰霾期间生物质燃烧的贡献都超过了40%,这相对于非灰霾天气的10%是一个非常高的比例。事实上,结合气团后向轨迹和卫星数据的分析,发现在到达监测站点的气团经过的路径上有着很多火点,这表明这两个霾事件可能受到在来自西北方向生物质燃烧的长距离传输的影响。

  2014年4月份,北京环保局发布了基于过去一年半监测的PM2.5传统离线源解析结果,结果表明,机动车尾气、燃煤和工业排放是北京PM2.5最重要的三大来源,其中单是车辆排放就贡献了31.1%。2013年3月和9月,北京环境监测站也使用了SPAMS进行了PM2.5在线源监测,基于这两个月数据的源解析结果,和传统源解析的结果较为一致。

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  黄博士最后指出目前在全中国进行在线源工作的城市已超过了30个,未来还将进行更多的工作。

  查看产品信息:SPAMS 05系列在线气溶胶质谱仪

  查看相关专题:PM2.5在线源解析质谱监测系统


关于广州禾信分析仪器有限公司

  禾信公司成立于 2004 年,是集质谱仪器研发、制造、销售及技术服务为一体的国家级高新技术企业和中组部“千人计划”创业企业。注册资金4000 万元,研发场地6000 平方米。

  通过八年努力,掌握高分辨垂直引入式飞行时间质谱分析器、电喷雾离子源、电子轰击离子源、真空紫外光电离源、大气压基质辅助激光解析离子源、大气压差 分真空接口、膜进样以及质谱专用高速数据采集卡等具有自主知识产权的质谱核心技术和飞行时间质谱仪器全套装配工艺;通过ISO9001:2008质量管理 体系认证。产品研发得到国家“863”计划、国家重大科学仪器设备开发专项、国家火炬计划以及多项省市级科技攻关重点项目的支持。在国内率先实现质谱仪器 产品自主正向开发。

  禾信公司向环境科学、冶金工业、气象、科学研究等领域提供商品化质谱仪器以及技术服务,并打破国外技术封锁,为国防、核工业等国家战略部门提供定制质 谱仪器,2012年实现首台质谱仪器出口美国。近年来,质谱仪器销售额连创新高实现数量级增长,入选 2012年中国优秀创业投资项目。

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