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【应用】压载水合规性监测:STAF还是PAM

压载水荧光监测方法有两种类型:STAF(单周转活性荧光测定法)和PAM(多周转脉冲振幅调制测定法)。在本文中,我们将研究使这两种技术有所区别的一些关键差异,以及这些差异如何影响压载水合规性监测的结果。压载水监测:为什么?压载水是指为控制船舶纵倾、横倾、吃水、稳性或应力而携带到船上的水。压载水操作对于船舶的安全运行至关重要,也是船舶的一个完美标准部分——压载水在航行和装卸操作期间提供稳定性和可操作性。船舶的设计和建造是为了在水中运输货物(即重量),但如果船舶没有货物,或者在一个港口卸下了一些货物,并且正在前往下一个停靠港的途中,则可以在船上装载压载水,使船舶在水中保持足够的深度,以确保舵和螺旋桨安全有效的操作,并确保满足安全操作条件。                           也就是说,受污染的压载水是一种生物危害,因为船舶的航行可能涉及在距离压载水排放点1000英里的位置吸入压载水,从而可能将压载水中的有害物种转移到新环境中。国际社会已经通过国际海事组织(IMO)采取了一项措施,该组织起草了指导方针,以控制对所有国家的这种威胁。《压载水管理公约》规定了国际海事组织成员国将采用的这些准则。《2004年国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》(BWM公约)于2017年9月8日在全球生效。从2017年9月8日起,船舶必须管理其压载水,以便在压载水排放到新地点之前,清除水生生物和病原体或使其无害化,这就意味着压载水监测成为必不可少的一部分。为了遵守《国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》,现在船舶携带了监测压载水的设备,包括压载水荧光监测仪器,如CTG公司的FastBallast压载水合规监测系统,它采用STAF技术(单周转活性荧光测定法)。压载水荧光监测压载水荧光监测是一种相对较新的技术,与以前的工作方式相比,对船东来说更直接、更方便。以前的工作方式是将压载水样本带到陆基实验室进行显微镜检查和染色,然后等待人工计数的结果出来。而压载水荧光监测可实时给出结果,自BWM公约生效以来,压载水荧光监测一直是世界各地船东们所热门的创新技术。传统的显微镜和染色技术有许多缺点:l  耗时——导致船舶延迟l  样品在进入实验室的过程中存在污染风险l  全球实验室数量有限l  仅限于小样本量l  非客观细胞计数l  需要熟练的实验室工作人员l  容量                                                                                                           显微镜检查和压载水染色试验使用显微镜和染色法进行压载水测试。速度慢、成本高,且依赖于具有所需能力的本地测试设施。设计荧光法压载水监测围绕着一个相对简单的想法:即对水样发射蓝光,如果水中含有浮游植物,就会从叶绿素中发出红光,可以通过监测这种红光从而给出可靠指示它们的存在或其他。压载水荧光监测——两种方法作为压载水荧光监测的核心,STAF(单周转活性荧光测定法)和PAM(多周转脉冲振幅调制测定法)都是荧光监测的变体,但STAF(单周转活性荧光测定法)的核心是解释和汇总来自大量标准化短期测量的数据,而PAM(多周转脉冲振幅调制测定法)则是汇总数据量远远小于STAF的长时间测量数据。“最终,不幸的是,这意味着PAM测试中采用的标准程序需要再次通过实验室验证,而FastBallast的STAF技术及其分配方法提供了可靠的第2阶段符合性测试以及第1阶段指示性测试”。PAM——测试慢由于PAM采用了荧光问询机制,导致数据样本之间至少需要10秒才能实现可靠的测量。而STAF每几百微秒返回一次数据,因此每秒钟可以进行大量的测量。这很重要,因为采集的样本越多,任何形式的测试就越准确,STAF每秒可提供10个样本,而PAM被限制为每分钟6个样本左右。PAM——样本少样本量一直是提高准确性的一个关键考虑因素。更多的样本(即频率)提供了更准确的平均值,并识别出可能在较小样本中扭曲数据的异常值。这反过来会产生更小的误差,这是我们在CTG公司比较STAF 和 PAM时发现的。样本量直接关系到统计数据的误差范围,或者统计数据的计算精度。对于“是”或“否”问题,例如测试是否通过,我们可以通过将1除以样本量的平方根并乘以100来确定统计数据的误差范围。                                            压载水荧光监测:STAF还是PAM?其核心是,可靠的数据取决于信号与噪声(S/N信噪比)。信号是我们实际上试图检测到的有意义的信息,而噪声是干扰信号的随机、不必要的变化或波动。这种对细节的关注确保了数据的准确性,这就是为什么我们的FastBallast 压载水合规监测系统的2级测试包括内置的噪声分析和补偿。PAM——仅限静态样品PAM无法做到在流动的水中进行可靠的测量。原因非常简单——对于流动的水,PAM测量非常缓慢,以至于在测量周期开始时检测到的样品到最后会流出测量区域,从而导致不准确的测量; 而使用 STAF 短快照脉冲(大约 100 微秒)可确保在整个测量周期中测量相同的样本,从而获得更准确的结果。这意味着可以考虑使用 FastBallast 连续监测压载水排放。PAM——Fv数据问题PAM测试中采用的标准程序需要再次通过实验室验证,而STAF技术及其在 FastBallast中的分布方法可提供可靠的第2阶段合规性测试和第1阶段指示性测试PAM压载水荧光测试设备,如HachBW680手持荧光计,Turner Ballast-Check 2 和 BBE Moldaenke 10细胞压载水测试设备都仅仅只依赖于测量Fv(可变荧光),因为这是PAM压载水监测设备的内在限制。问题是细胞产生的可变荧光量与其大小有关。这意味着高密度的小细胞可以提供与低密度的大细胞相同的 Fv 值,这可能导致细胞计数非常不准确。例如,“FastBallast - single turnover approach”图表显示,与高密度小细胞相比,低浓度大细胞(蓝色)记录了相同的可变荧光。由于 PAM 技术需要假设细胞大小来得出细胞计数结果,因此,在数量级上是不准确的。相比之下,FastBallast 不是根据 Fv 的大小而是根据其统计分布来评估细胞计数,这是独一无二的,因此使用 STAF 可以实现高采样率。 题为“Problem with measuring just Fv”的图表图表进一步说明了仅使用 Fv 值可能产生的不准确性。此处,红色和绿色图分别对应于大细胞和小细胞的剂量响应,仅使用 Fv 进行评估,其不准确性会被放大到 10到100 倍。相比之下,FastBallast 的统计方法(灰色)与使用显微镜评估的细胞计数相关性非常好。最终,PAM 测试相关的不准确性将要求将样品送到实验室以获得接近监管规定的结果,而 STAF 技术及其在 FastBallast 中的分配方法提供可靠的第 2 阶段合规性测试以及第 1 阶段指示性测试。FastBallast 压载水测试用于海运的CTG系列产品包括 FastBallast,它允许对处理过的压载水进行快速船上测试,以确保符合 IMO D-2 和 USCG 排放标准。所有船舶现在必须符合 IMO D-2 性能标准,该标准规定压载水排放不得超过10 cells/mL,最小尺寸为10~50 µm。什么是 FastBallast?l  针对IMO D2标准提供快速的船上合规性监测l  合规性监测仅需 2~10 分钟l  不使用化学品;耗材少,无需昂贵的试剂或实验室测试l  细胞大小在 10-50 微米范围内进行准确的细胞计数l  搅拌样品可进行准确的统计分析l  超低水平的假阴性和可忽略的假阳性结果,避免误报和不必要的港口延误l  维护周期长(大于两年)                 产品链接:https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102145/C492251.htm

应用实例

2022.07.15

【应用】水质实时监测人工智能系统

Czyczula Rudjord, Z., Reid, M., Schwermer, C., & Lin, Y. Ai System for Real Time Monitoring of Water Quality. Available at SSRN 4103356.随着不断增长的全球经济不断增长的人口应对气候变化的影响,水质和可用性将面临巨大挑战。水质对人类发展和生态系统服务至关重要,为了保证适当的资源管理,需要低成本的水质监测系统。同时监测吸光度和荧光变化是在线和实时分析水质的有效方法。这项研究希望构建一个人工智能(AI)工具,以警告水质发生的变化,并研究这种系统在对水质变化的原因进行分类的效率。也就是说,不仅检测异常,而且指示异常的性质。实验方法传感器OPUS UV高光谱物质光度计,光谱范围:200~360 nm; enviroFlu水中油荧光计,激发/发射波长:254/360 nm;matrixFlu 多参数荧光计,选择激发/发射波长:375/460 nm。所有传感器都浸没在水箱中,水以每小时2~4个循环的补充速率连续流过。安装了三个小型潜水泵改善循环并防止气泡积聚在传感器镜头上。整个装置都覆盖着厚厚的黑色塑料盖,以避免周围的光线干扰。OPUS测量间隔1min,enviroFlu与matrixFlu测量间隔30s。我们将吸光度变异性Δ𝐴𝑏𝑠𝑜定义为在给定时间点测量的吸光度与整个数据收集期间的平均吸光度之间的差异。荧光变异性Δ𝐹𝑙是在给定时间点测量的荧光与整个数据收集期间的平均荧光之间的差异。 6种模型污染物:6-氯烟酸(6CNA, CAS 5326-23-8)是新烟碱类杀虫剂吡虫啉和啶虫脒的降解产物。 2-巯基苯并噻唑(MBT, CAS 149-30-4)是一种可能的致癌物,用于橡胶硫化,可能与饮用水接触,并可能来自与车辆轮胎磨损相关的污染。肌酐(CTN, CAS 60-27-5)与蛋白质代谢一起在人尿中排泄。它为尿液污染提供了极好的生物标志物。色氨酸(TPN,CAS 54-12-6)是一种氨基酸,存在于许多富含蛋白质的食物中。一些有机物也会发出与色氨酸相同波长的荧光。水中有机物的存在,如污水和农场废物,与“类色氨酸”荧光有关。芘(PYR, CAS 129-00-0)和苯并(a)芘(BAP, CAS 50-32-8)是在广泛的燃烧反应中产生的多环芳烃(PAH)。通过依次添加六种污染物中的每一种来测试检测水中异常的灵敏度。为了确保每种污染物的浓度稳定,在每次加标事件期间停止补充水,通过水族泵的连续运行始终保持水体流动(并因此混合)。在随后的峰值之前收集数据大约 10 分钟。为了消除数据中的多重共线性并促进分析过程,文章应用主成分分析(PCA)来降低维度。为了构建异常检测和识别系统,使用了 UV-vis 的五个主要 PCA 组件(占数据方差的99%)和两个荧光通道,系统依赖总共7个提取的变量进行异常检测。使用 scikit-learn实施多项逻辑回归(LR)来确定异常属于哪一类化学品。列出的六种模型污染物用来训练和测试模型。实验结果            图1  两个选定的吸光度(顶部)和特定波长的两个荧光               图 2  添加到饮用水中的六种物质的𝑆𝐴𝑏𝑠𝑜光谱,高(黑          (底部)波长随时间的基线变化。 浅蓝色显示原始                          线)和低(蓝线)可检测浓度(𝜇𝑔 /L)。Δ𝐴𝑏𝑠𝑜          数据,而深蓝色显示 10 分钟间隔内的数据平均值。                      的±𝜎的不确定性被叠加。                 图3   训练集中吸光度基线的前两个 PC 以及置信椭球                 图 4   基于测试集创建的合成时间序列异常估计器                  图5   训练组中的前三个组件用于基线和三种非                             图6    使用六种感兴趣的污染物作为测试集中                  荧光污染物 6CNA、CTN 和 MBT。                                              的信号进行异常识别的混淆矩阵。本研究中使用的光学传感器为检测各种有机物质提供了足够的灵敏度。通过延长用于定义“正态性”基线的时间范围和基线数据的数量,也可以获得额外的灵敏度增益。基线可变性将取决于应用领域和传感器的部署位置。它还可能显示季节性趋势或与天气或浊度等外部测量值相关。包含此类基线知识将提供异常检测的高灵敏度。一次识别几种添加的化合物是ML中的多标签分类问题。增强决策树 (BDT) 或神经网络(NN)分类器可用于异常识别系统来执行此任务。需要更多的研究来确定在这种情况下多个来源对异常检测和识别有效性的影响。多传感器系统可用于各种应用,包括河流监测、食品和工业过程用水,以及水被使用和再利用的各种其他领域。这种低成本的人工智能驱动系统可能是有价值的工具以促进对资源的充分管理。 相关传感器信息1、OPUS UV高光谱物质光度计https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102145/C264861.htmOPUS UV是TriOS公司最新生产的光谱传感器,用于在线测量碳以及氮组分。通过光谱分析,OPUS可获得可靠的NO3-N数值、NO2-N数值、有机成分(CODeq、BODeq、DOCeq、TOCeq)以及一些其它参数。OPUS具有创新的TriOS G2接口,内置数据存储器,可通过浏览器实现快速简单地配置传感器。灵活的协议和数据输出使其便于与第三方控制系统以及外置数据存储器集成。搭配可选电池包,可实现移动应用。WIFI连接可使笔记本、平板电脑或者智能手机无需安装额外的应用软件或应用程序就能更方便地控制传感器。                                                  OPUS UV高光谱物质光度计2、enviroFlu-HC 水中油荧光计https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102145/C119153.htmenviroFlu-HC是新一代浸没式测量水中油的传感器。该传感器采用紫外荧光法,使得enviroFlu能追踪到ppb水平的PAH,包括饮用水与冷凝水冷凝物的检测。传感器可用于竖井固定测量、流线、管道以及手持式移动测量。采用创新型纳米涂层技术,可使光学镜头保持清洁,避免油膜污染,保证enviroFlu-HC 可以长期稳定的测量,几乎无需维护。根据需求,可以通过改变过滤器组合来满足某些特殊应用要求,例如为了解决单环芳香烃类(例如:苯, 二甲苯等)的水体污染物测量,特推出enviroFlu- BT(Benzene Tonune)传感器。这个传感器的开发,将能够检测人畜饮用水中的低浓度的单环芳香烃类(例如:苯, 二甲苯等),确保饮用水安全。                                                       enviroFlu-HC 水中油荧光计3、matrixFlu-VIS 多参数荧光计https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102145/C264864.htm高端matrixFlu荧光计将多个用于荧光测量的激发和检测波长结合在单个设备中,设计紧凑。激发和检测通道的特殊光学装置不仅能测量单个参数,而且可以根据类型进行3×4或4×4矩阵波长组合。这样可以原位近似同步原位测量多种参数。MatrixFlu有2个基本版本,包括UV和VIS版本。UV版本主要设计用于检测PAH's(多环烃)、BTX(苯、甲苯、二甲苯)、CDOM(有色溶解有机物)和TRP(色氨酸)。而VIS版本针对藻类(蓝藻、绿藻类等)的在线检测以及扩展的FDOM检测。选用国家的最先进LED用于荧光激发。通过内部温度校正保证仪器测量值的稳定性。配备了具有网络浏览器配置,内部数据采集,灵活的协议和数据输出的创新Trios G2接口,MatrixFlu 广泛的用途大幅度超越了目前市场上的同类产品。先进的G2接口不仅可以确保快速集成到第三方系统,而且可以在较宽范围内匹配TriOS其他的设备配件。                                                                                matrixFlu-VIS荧光计 

应用实例

2022.07.15

【应用】使用Coriolis生物气溶胶采样器采集病毒、细菌、真菌

在三个生物圈:岩石圈(土壤)、水圈(水)和大气(空气)中,大气微生物一直是研究的最少的。多年来,大气作为微生物栖息生态系统的研究一直在技术上存在挑战性。自 2010 年以来,Coriolis生物气溶胶采样器越来越多地应用于多个领域(从学术研究到兽医、医疗保健和职业危害评估等), 用于检测病毒、细菌和真菌,Coriolis可以与绝大多数分析方法兼容:培养、多重 PCR、qPCR 和 RT-ddPCR、宏基因组学、显微镜检查、微流控细胞术和 LC-MS/MS。尽管如此,检测空气中微生物的应用场景仍在不断增加,仍有优化空间。得益于来自世界各地用户的 300 多篇科学出版物,我们能够确定一些最佳采样策略和协议,并改进我们的技术和技术支持。从他们的贡献中,我们选择了三篇开源研究论文,我们认为这些论文对于优化采样协议,最大化Coriolis生物气溶胶采样器在检测病毒、细菌和真菌领域的应用。1.病毒检测Evidence of Air and Surface Contamination with SARS-CoV-2 in a Major Hospital in Portugal(DOI:https://doi.org/10.3390/ijerph19010525)采样器: Coriolis µ 和 Coriolis Compact收集液: 无菌磷酸盐缓冲液 (PBS)采样程序:Coriolis Compact: 50 L/min, 60 minCoriolis µ: 100 L/min, 10 min – 200 L/min, 10 min and 300 L/min, 10 min分析: RNA 提取和RT-qPCR 2.细菌检测Relationship between the Microbiome and Indoor Temperature/Humidity in a Traditional Japanese House with a Thatched Roof in Kyoto, Japan(DOI:https://doi.org/10.3390/d13100475)采样器: Coriolis µ收集液: 无菌磷酸盐缓冲液 (PBS)采样程序: 300 L/min, 10 min分析: DNA extraction and sequencing3.真菌检测Relationships between Exposure to Bioaerosols, Moldy Surface and Symptoms in French Mold-Damaged Homes(DOI:https://doi.org/10.3390/atmos11030223) 采样器: Coriolis µ收集液: 0.02%吐温80无菌水采样程序: 300 L/min, 10 min分析: 平板培养相关产品:Coriolis® μ 液体生物气溶胶采样器https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102145/C176649.htmCoriolis C 干式气旋生物气溶胶采样器https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102145/C324804.htm

应用实例

2022.07.15

【应用】深海高分辨率原位监测硝酸盐:OPUS 光学传感器

研究背景硝酸盐是天然水中初级生产的必需营养素,被包括浮游植物在内的微生物用于初级生产,其供应会对海洋生态系统的健康产生直接和间接的影响:传统上,通过收集离散水样进行实验室分析来测定海水中的硝酸盐。但是长时间的采样间隔无法实现在高时间和空间分辨率下进行监测,从而导致硝酸盐浓度出现重要的时间和空间变化。因此,需要在自主平台上进行高频原位观察,以实时捕捉硝酸盐浓度的变化,克服样品污染和降解的风险,降低高采样/分析成本以及相对较长的分析时间。而光学传感器基于紫外波长区域的直接分光光度法测定 NO3–,并且具有高测量频率、无需化学试剂,实现了深海实时、高分辨率的硝酸盐原位测量。实验过程Münevver等人在受控的实验室条件下,通过配置含有梯度浓度的Br– 和NO3–的校准液,在温度控制的情况下评估温度效应并推导出Br– (ε Br- ,cal) 和 NO3– (ε NO3-,cal) 的摩尔消光系数,改进了 OPUS 的校准和数据处理程序,以便对海水中的 NO3–进行高分辨率原位监测。在受控的实验室条件下同时部署了总共五个 OPUS 传感器,并评估了传感器之间的异同。基于Modbus-RTU 协议新开发了控制器将 OPUS 传感器的 NO3– 测量时间分辨率提高到 3 秒,实现了在移动海洋平台(如 CTD 剖面仪)上的高分辨率监测。在 (1) 北海东南部和 (2) 热带大西洋的研究考察中,进一步使用了 OPUS 传感器进行硝酸盐监测。同时在现场收集参考离散水样,并在实验室中使用常规化学方法进行分析以进行验证。实验室及现场测试1)实验室测试:在受控实验室条件下,使用五个 OPUS UV高光谱物质光度计((TriOS GmbH,德国,编号OPUS1 — OPUS5)传感器,光程长度均为 10 mm,测试配置的校准液。水浴温度设定为 5 到 20°C 之间的总共四个固定温度,并给予足够的时间来稳定样品温度。其中OPUS1 传感器是深海版本,设置采样频率为 3 秒;其他的是浅水版本,设置为 30 秒,共测量约 30 分钟。使用配备有 Pt100 温度探头的 Kelvimat 4323 温度计 (Burster Präzisionsmessstechnik GmbH, 2010) 测量容器中的原位温度,精度为 ±0.01°C。图1. OPUS UV高光谱物质光度计 图2. 用于测试 OPUS 传感器的实验室装置2)现场测试一:2019 年4 月16 日至 17 日,在北海东南部使用 OPUS深海版传感器。测量位置从 Büsum 到 Helgoland.,沿海水域是河流和含盐的北海水域的混合物。OPUS深海版传感器完全浸入放置在船甲板上的测试水箱(体积为 160 L)中,并以 80 L/min 的流速连续供应2 m 深处的地表水。使用深海版OPUS 以 1分钟的采样间隔记录海水的紫外光谱测量值。使用 CTD 系统 (Seabird SBE 37-SMS-ODO) 以1分钟的间隔记录原位盐度和温度值。以大约 30 分钟的间隔定期收集离散水样,并使用自动分析仪 (Seal QuAAtro) 和标准湿化学比色技术在 1 个月内进行分析以验证传感器测量值。图3. 实地测量区域一 3)现场测试二:第二次现场测试在热带大西洋进行,将深海版OPUS安装在 CTD 框架上,并部署在深度达 4000 m 的铸件上(00°00.00′S,30°00.00′W,2019 年 10 月 15 日,CTD71 , M158 研究巡航, R/V Meteor)进行深海硝酸盐剖面测量。部署期间从不同深度获得以下辅助数据(包括溶解氧和无机养分;NO3-、亚硝酸盐、硅酸盐和磷酸盐)。实验结果1)温度对溴化物吸光度的影响:20°C 下,在840 μM Br– (相当于盐度为 35 )和 40 μM NO3–校准液中实验得到的OPUS的摩尔消光系数 (ε) 值与 SUNA 校准文件高度一致。 840 μM Br– 溶液的吸光度随温度升高呈指数增加(图 5A),随着波长的增加逐渐降低(图 5B)。 图 4. OPUS 和 SUNA 校准文件中的摩尔消光系数 (ε) 值 图 5. (A) 840 μM Br– 溶液的 ln(吸光度)值与溶液温度的关系图;2) OPUS 传感器校准:传感器间比较。本文中忽略了 OPUS 的工厂校准,通过测量标准液获得了每个OPUS单独的校准系数。结果表明,各个数据集之间的相关性非常好,相关系数接近 1.0, 不同OPUS 传感器对于 εBr-_cal 和 εNO3-_cal 值都非常一致(≥0.95)。 图6. 不同OPUS 传感器的εBr-_cal 和 εNO3-_cal 的 Pearson 相关矩阵。从 OPUS 传感器获得的NO3-–浓度与离散水样的平均值和实验室分析符合线性回归(y = 1.021x–0.641,r2 = 0.99;图7)。  图 7. OPUS 传感器的平均 NO3– 浓度与离散水样的实验室分析之间的线性回归拟合3)现场部署 图 8. 北海东南部NO3– (μM)、温度 (°C) 和盐度的时间序列黑点是指经过后处理的 OPUS NO3– 数据输出,红色圆圈是在实验室中通过化学分析的离散水样的 NO3– 浓度。蓝点和绿点分别表示样品的原位温度和盐度。OPUS测量值与实验室分析值及以往报告的北海南部地区 NO3– 值一致;  图 9.热带大西洋 NO3–  浓度 (μM) 垂直剖面分布2019 年 10 月,在热带大西洋 M158 研究考察期间,进行了深海现场演示。OPUS 安装在 CTD 框架上,以 1 m/s 的垂直剖面速度展开,垂直分辨率为 2 – 3 米。红色圆圈代表实验室分析的离散水样,与离散水样相比,传感器的快速采样间隔有利于水柱中 NO3– 浓度的更好空间分辨率。 OPUS 传感器成功捕获了水柱中的 NO3– 动态,与实验室在两次现场测试中分析的离散水样值一致;  图 10. 使用 OPUS 传感器原位测定的 NO3– 浓度与通过自动分析仪在实验室中测定的 NO3– 浓度的回归图总体而言,整个研究过程中提供的实验室和现场数据验证了 OPUS 校准和数据处理程序改进工作的成功。结论这项工作强调了 OPUS 传感器是一种有用的工具,可通过提供高分辨率的原位数据实时确定剖面水柱中的 NO3– 动态,因此与传统的离散水样实验室分析相比具有强大的优势。本研究中描述的 OPUS 的数据处理策略极大地提高了传感器 NO3– 数据输出的质量,并产生了与 ISUS 和 SUNA 传感器相当的质量,精度约为 2 μM,短期精度为 0.4 μM NO3–。在相同实验室条件下并行部署的五个 OPUS 传感器之间的相互比较表明传感器之间没有显着差异。在沿海地表水和深海中的部署表明,OPUS 传感器可以捕获短空间尺度上的空间变化,其结果与实验室分析的离散水样非常一致。 OPUS 传感器的固件设计不适合剖面超过3秒的采样频率。尽管 3 s 的采样率转化为 2-3 m 的垂直分辨率,但该传感器的优势在于 6,000 m 的深度范围,并且它是研究界可用的最深的光学硝酸盐传感器。OPUS 的另一个优点是灯泡更换周期长。OPUS 传感器使用氘灯,在温度为 20°C,采样间隔为 1 分钟的情况下预期寿命超过 10 年。此外,OPUS 传感器的成本与其他商用 UV 硝酸盐传感器(如SUNA)相比要低得多,因此在经济上更实惠。 OPUS 传感器有望用于未来的海洋学研究。

应用实例

2022.06.26

【应用】颗粒物监测指南

大气颗粒物(Atmospheric Particulate Matters)是大气中存在的各种固态和液态颗粒状物质的总称。各种颗粒状物质均匀地分散在空气中构成一个相对稳定的庞大的悬浮体系,即气溶胶体系,因此大气颗粒物也称为大气气溶胶(Atmospheric Aerosols)气溶胶是多相系统,由颗粒及气体组成,平常所见到的灰尘、熏烟、烟、雾、霾等都属于气溶胶的范畴。在许多文献中,大气颗粒物和大气气溶胶都是指大气中的颗粒物。 那我们耳熟能详的PM2.5、PM10指的是什么呢? PM是上文提到的Particulate Matters(颗粒物)的首字母缩写,2.5、10这些数字是指颗粒物的空气动力学直径。空气动力学直径是将实际的颗粒粒径换成具有相同空气动力学特性的等效直径(或等当量直径),指某一种类的粒子,不论其形状,大小和密度如何,如果它在空气中的沉降速度与一种密度为1的球型粒子的沉降速度一样时,则这种球型粒子的直径即为该种粒子的空气动力学直径。这样可使具有不同形状、密度、光学与电学性质的颗粒粒径有了统一的量度。由于颗粒物能够在大气中停留很长时间,并可随呼吸进入体内,积聚在气管或肺中,甚至进入血液,影响身体健康。粒径小于10微米的颗粒物(PM10),可被人体吸入,统称为“可吸入颗粒物”。 粒径小于4微米的颗粒物(PM4)称为“胸腔颗粒物”。粒径小于2.5微米的颗粒物(PM2.5)称为“可入肺颗粒物”。更好的了解颗粒物成分有助于针对性防治,大气颗粒物的主要成分包括无机物、有机物(如多环芳烃)和有生命物质。细颗粒物粒径小,表面积大,活性强,易吸附有毒、有害物质(例如,重金属、微生物等)。常规的颗粒物测定方法包括重量法,光散射法等。那么面对不同测定需求时该如何选择测量仪器呢?Tisch TE-6070系列大流量采样器,流量可达1.133m³/min,包含PM2.5和PM10两种切割头,其中PM10切割头可选配4-6级分割粒径,8” x 10”大面积滤膜可满足同一时间地点样品进行多项实验分析的需求。  Tisch TE-Wilbur 便携式采样器,可选择PM2.5或PM10粒径,标准流速16.67LPM(范围0~25LPM),使用47mm直径滤膜。可选用石英玻璃纤维滤膜进行称重和无机离子分析,选用特氟龙滤膜进行称重及金属成分分析。Digitel DHA-80气溶胶连续采样器,可自动更换滤膜,系统备有15个滤膜托盘,无人值守自动连续采样半个月,适合野外及超级站等有无人值守需求的测量站点。EcoChem PAS-2000 碳气溶胶多环芳烃分析仪采用准分子灯技术实时检测颗粒吸附的 PAH,响应时间短,灵敏度高,根据使用场景可配加热探针。Tisch安德森系列生物气溶胶分级采样器用于环境中的需氧细菌和真菌浓度和颗粒大小分布测量。每级可放置一个装有琼脂培养基的培养皿,用于收集采样空气中的微生物粒子,微生物粒子会随气流的撞击留在培养基上。采样结束后,将培养皿取出,进行培养,并用菌落计数器计数。Bertin Coriolis 系列生物气溶胶采样器基于湿式气旋技术,高流速采样,可在10分钟内提供最高效的颗粒收集。收集生物颗粒包括毒素、病毒、细菌、霉菌、花粉和孢子,并将其浓缩在收集液中,收集到的样品可进一步进行荧光显微镜和PCR检测。以上方案仅供参考,欢迎交流探讨,详细需求可咨询工程师。

应用实例

2022.04.10

【应用】水色遥感专题系列(一)

地球表面开放水体约占全球面积的74%,其中海洋面积最大,约占95%。水也是研究地表物质能量交换的重要载体和关键因子。浩瀚的海洋中蕴含着包括矿产资源和生物资源在内的数目庞大的资源储备。水色遥感可以通过卫星监测提供海面附近的生物分布情况、温度状况及其他一些基本信息,对于我们进一步的了解海洋拥有着非常关键的作用。研究表明,浮游生物能够有效的吸收二氧化碳,并且转化为有机沉淀,从而减少温室气体的含量,降低地球温度,从而改善一个区域的气候。因此,通过水色遥感技术获得的叶绿素的数据的分析,可以得到叶绿素的分布情况,即浮游生物的生存状况,对于海洋初级生产力有一个大致的估算,从而能够更加合理的开发和利用海洋资源,预测未来的气候变化。在海洋水色遥感领域中,为了研究方便,通常将海洋水体分为Ⅰ类水体和Ⅱ类水体。Ⅰ 类水体的光学性质主要由浮游植物及其伴生物决定的,即大洋开阔水体。在传统算法中,推测结果对于第一类水体基本上是适用的,而对于第二类水体,由于影响因素复杂,并且存在着浮游生物对于无机悬浮物和有机黄色物质的沉淀和分解作用,难以预测一个区域的未来发展。我国科学家根据多年对于东海、南黄海的实测海洋生产力与环境数据的分析,基于P-E(生产力与光照强度)曲线,利用叶绿素浓度、海水透明度和光合作用有效辐射率等数据,建立了适合我国海区特点的初期生产力遥感模型,相比于国外的初级生产力模型,能够更好地与我国海域实际情况相契合。  FastOcean APD 藻类荧光剖面测量系统(左)     LabSTAF 单周转活性叶绿素荧光计(右)Ⅱ 类水体的光学性质主要由浮游植物、悬浮物质和可溶性有机物决定,既海岸带水体和受陆源排放物质影响十分强烈的河口水体。Ⅱ 类水体位于与人类关系最亲切、受人类活动影响最强烈的海域,其水色因子—悬浮泥沙、叶绿素和黄色物质等是影响海水水质的关键因素,也是影响海水光学特性的重要参数。其中,悬浮泥沙含量的多少直接影响水体中光照分布、水体透明度、浑浊度等光学性质,进而影响水生生态过程。悬浮泥沙也会影响河口海岸带冲淤变化过程。悬浮泥沙的运移特征是沿海河口形态和演变规律的核心问题。了解和掌握河口悬浮泥沙的来源,可以分析河口演变的动力特征,这是对于我们日常生活非常重要的问题。并且通过预测泥沙的趋势,可以避免灾害,同时帮助人们更加合理的开发海洋土地资源。遥感数据本身具有周期短、空间分辨率高和覆盖范围广的优势。随着国内外多种海洋水色传感器的发射和多次海上实测活动的进行,获取的大量海洋遥感影像数据和海洋同步实测数据为悬浮泥沙浓度反演提供了可能。基于遥感数据的海洋悬浮泥沙监测能够反映不同时空尺度的浓度动态变化。因此,利用常规遥感数据、海洋水色卫星数据、高光谱数据和实测数据的悬浮泥沙浓度反演引起了众多学者的普遍关注,对于悬浮泥沙浓度定量反演方法的研究成为海洋学领域研究的热点问题。实验表明不同含沙量水体光谱曲线存在较大差异。悬浮泥沙浓度较小时,遥感反射率光谱仅存在一个位于黄光波段(560~590 nm)的峰值。当悬沙浓度较高时,遥感反射率光谱出现两峰值,位于黄光波段(560~590  nm)的主峰和位于近红外波段(760~1100 nm)的次主峰。且随着悬沙浓度的增加,光谱曲线会出现“红移现象”。因此,对于反射率光谱曲线深入的研究,对于模型反演波段选择和波段之间的组合关系的选取具有重要意义。充分利用多种遥感数据源,多源遥感数据分析和实地同步实验数据相结合,对悬浮泥沙定量化提取模式和定量估算模型进行研究,可以综合多元数据的空间信息和波谱信息,提高模型反演的精度。   SC6后向散射仪 (左上)         OSCAR 积分球式高光谱吸收计(右上)AC-S水体吸收衰减测量仪(下)由于海洋是复杂多变的,对于海洋表面情况的研究有利于我们较为全面而快捷的对于一些突发性状况进行观测及反应,增加了人们应对海洋灾害的应变能力。例如赤潮的发生是由于水体的富营养化导致了浮游生物的大量的繁殖和聚集。赤潮既可能会发生在深海,也可能会发生在海口等其他一些海域,对于人类的生产和生活也有着很大的影响。对于赤潮的研究,虽然不是对于海洋资源的开发问题,但是涉及到海洋灾害的预防,可以在经济生产中帮助我们趋利避害,更好的适应海边生活。而且大量的浮游生物的生长和腐败会导致水体缺氧,还会改变海洋系统的生态平衡,降低海水周边的环境质量。 水色遥感在赤潮的预测中发挥了重要的作用。以丹麦细柱藻为例,赤潮水体的反射光谱存在着两个明显的特征,一是在红光的680纳米左右有明显的反射峰,二是在509nm,616nm,668nm波段有不同于正常水体的变化率。近岸海水在红光和蓝光波段上,无赤潮的海水是平直的或者是向上凸的,有赤潮的海水在此波段上是向下凹陷的。因此可以通过水色遥感来监测赤潮的发生。 AWRAMS 水面辐射固定云台测量系统(左一)        MatrixFlu-VIS 多参数荧光计(右一) 鱼群经常沿锋面和特殊的温度和生物量的等值线运动,所以可以通过水色遥感技术实时监测鱼群的运动,并且可以对于鱼情进行预测。同时渔业部门可以通过卫星提供海域的海温与叶绿素等信息,掌握相应的渔场环境状态,采取相对应的对策,提高人工鱼场的产量。 NICO plus多参数分析仪(左一)                AP-7000 水质多参数分析仪(右一)利用海洋水色图像,可以直接观测气候及其他大尺度气候问题对于叶绿素分布的影响,进而能够通过叶绿素的改变来预测海洋环境的改变。并且可以进行海洋上层热平衡计算。浮游生物具有吸收和固定二氧化碳的作用,而在整个水体中,浮游生物的数量是惊人的。可以通过对于水色遥感技术的研究,预测海洋中浮游生物的数量,从而研究生物对于温室气体的吸收能力,并且通过浮游生物对于周边环境的改善,对于地表温度的降低作用来预测未来的气候发展。 AWRMMS 水面辐射移动测量系统                MS9-LPT 自容式多光谱传感器 参考文献[1]崔廷伟. 赤潮光谱数据获取与特征规律分析研究[D].中国海洋大学,2003.[2]孟灵,屈凡柱,毕晓丽.二类水体悬浮泥沙遥感反演算法综述[J].浙江海洋学院学报(自然科学版),2011,30(05):443-449. [3]陈军,付军,盛辉等著.海岸带环境遥感原理与应用=THE PRINCIPLE AND APPLICATION OF THE COASTAL ENVIRONMENTAL REMOTE SENSING:海洋出版社,2013

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2021.12.12

【应用】无人船与海洋监测

无人船的前世今生1858年人类首次提出将波浪能转化为推进动力推动船只前进,并于十九世纪90年代首次在实践中获得成功。此后,几位实验者在模型和全尺寸上证明了波浪动力船的可行性。波浪动力无人船制造技术在油价上涨期间发展最为迅速,在现阶段也正好满足节能减排以及减少海洋污染的环保需求。2008年,日本海员和环保主义者Kenichi Horie驾驶波浪驱动的双体船“三得利美人鱼二号”从夏威夷檀香山驶往日本的Kii海峡。该船的推进系统由Yutaka Terao设计。由于异常好的天气和平静的海面,这次旅行耗时110天,比计划的时间长。这次航行是迄今为止已知最长的载人波浪动力船航行。Kenichi Horie于2008年乘“三得利美人鱼二号”由夏威夷航行至日本。“三得利美人鱼二号”的推进装置最常见的波浪动力船是带有翼片的船,该翼片将波浪中的垂直运动转化为推进动力。除了节省燃料外,这些翼片的另一个好处是可以显著减少剧烈船舶抖动。AutoNaut 无人船2013年,MOST(AV)有限公司成立并开发了AutoNaut 无人船,并于那时起开始销售。2016年7月,在Seiche Group的投资下,该公司更名为AutoNaut 有限公司。AutoNaut无人船在波浪方向上由四个安装在位于船首和船尾龙骨上的翼片向前推进。在平静的海面上,系统可由螺旋桨辅助推进。充分的水动力测试完善了该技术,现场试验和海洋任务证实了其在海洋风暴中的稳定性。AutoNaut在风暴条件下能够自我扶正并复原,在65kt风暴及10米海浪条件下、倾覆和扶正4次,并成功地继续执行任务。AutoNaut预先编程设置好路线,在任务期间由控制器监控。远程控制器监督输入数据,并能够在必要时调整任务,监控船载系统的健康状况,并对船载功能进行远程控制。无人船的维护成本非常低,仅需要在任务之间清理船体污垢,并确保所有系统和设备有效运行。与铱星通信系统连接的系统控制软件可安装在所选的服务器上(根据需要提供该服务)。用于驾驶AutoNaut的GUI可在任何具有网络连接的笔记本或台式电脑上运行。3m AutoNaut平台上太阳能光伏板的峰值输出功率为175W,而5m平台上的峰值输出功率为300W。实际发电量取决于作业纬度、季节和天气。在冬季月份,远程控制器可以根据数据采集的优先级,通过远程开关传感器/设备来平衡可用电池电量和系统负载(如有必要)。当传感器安装和任务位置确认后,我们可以通过发电情况提供负载平衡方面的指导。AutoNaut 3.5设计用于安全、简单的部署和回收。单一吊点,用于从船舶上布放与回收。(适用于船台布放的低吃水深度型号可选)AutoNaut 5.0旨在实现多功能性。它对传感器、电池和太阳能电池板的承载能力更大。模块化的设计提供了灵活的有效载荷,为便于运输,船体可分为两半。 

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2021.11.29

【新闻】21年中国环境科学学会科学技术年会10月20日召开

2021年中国环境科学学会科学技术年会10月20日在天津召开。生态环境部副部长赵英民、天津市副市长孙文魁出席会议并讲话,来自生态环境领域的院士、专家、学者、企业代表参加会议。奕枫携多款大气环境与水环境相关仪器设备参会,受到好评。本届年会以“开局‘十四五’助力深入打好污染防治攻坚战”为主题,共设置130多个学术主题,旨在推动科技资源整合和协同创新,促进产学研用深度合作,共同推动我国生态环境科技创新和环保产业发展,为深入打好污染防治攻坚战、促进经济社会绿色低碳转型发展贡献新的更大的力量。  奕枫仪器作为一家从事科学研究及环境监测领域专业仪器销售和技术推广的科技公司,长期致力于国外先进仪器技术的引进与推广,并提供系统的解决方案。公司代理的产品涉及海洋遥感与地质研究、水文水质及地下水监测、大气环境及气溶胶监测等多领域。迄今为止,已被许多世界知名科学仪器厂商授权为其产品在中国区域的 du 家代理商或一级代理商。  本次会议奕枫仪器展出多款大气环境与水环境相关的仪器设备,引起了与会专家的广泛兴趣并得到一致赞赏。

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2021.10.31

2021年中国环境科学学会科学技术年会召开

2021年中国环境科学学会科学技术年会10月20日在天津召开。生态环境部副部长赵英民、天津市副市长孙文魁出席会议并讲话,来自生态环境领域的院士、专家、学者、企业代表参加会议。(开幕式 生态环境部副部长赵英民发表重要讲话)本届年会以“开局‘十四五’助力深入打好污染防治攻坚战”为主题,共设置130多个学术主题,旨在推动科技资源整合和协同创新,促进产学研用深度合作,共同推动我国生态环境科技创新和环保产业发展,为深入打好污染防治攻坚战、促进经济社会绿色低碳转型发展贡献新的更大的力量。  (图 生态环境部领导视察年会情况)奕枫仪器作为一家从事科学研究及环境监测领域专业仪器销售和技术推广的科技公司,长期致力于国外先进仪器技术的引进与推广,并提供系统的解决方案。公司代理的产品涉及海洋遥感与地质研究、水文水质及地下水监测、大气环境及气溶胶监测等多领域。迄今为止,已被许多世界知名科学仪器厂商授权为其产品在中国区域的du 家代理商或一级代理商。  本次会议奕枫仪器展出多款大气环境与水环境相关的仪器设备,引起了与会专家的广泛兴趣并得到一致赞赏。

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2021.10.25

研究案例——内陆和沿海水体漫衰减系数估算模型的高光谱实测数据验证

下行辐照度的漫射衰减系数是一个重要的表观光学量(AOP),它取决于两个方面,即固有光学性质(IOPs,如吸收、散射)和环境光场的几何结构。目前对其空间、光谱、垂直和时间变化的理解由于缺乏有效预测模型而受到限制,这些模型无法完全解释光和水成分的复杂相互作用。缺乏现场测量数据和解释海洋颜色数据的方法,进一步阻碍了光衰减的预测。Arthi Simon等人争对内陆和沿海水体发展了一种新的预测模型,通过更精确的参数来逼近原位Kd,以解释其对深度的依赖以及浑浊富营养的内陆和沿海水体中复杂成分混合物的贡献。它计算整个可见光波长范围(400-700 nm)的垂直漫射衰减系数,该模型的一般形式表示为水深、太阳天顶角、水体固有光学量的函数。利用大量不同水体的实测数据对模型进行了验证,并与现有模型进行了对比,验证了模型的适用性和有效性。研究区域位于印度东南部的Chennai(清澈和中等浑浊的水域)、Muttukadu(浑浊的富营养水域)和Point Calimere(浑浊的水域)。图1 研究区域地图,深色点显示样本位置表1 现场水体固有光学量和水质参数测量现场的高光谱数据使用RAMSES高光谱辐射计(TRIOS)采集。并用此数据计算出In-situ原位Kd值。图2 现场Ed测量值图3 新模型与现有的3种模型和原位测量值比较结果表明,其他模型预测的Kd值与新模型预测的Kd值相比有更大的误差。此外,目前的模型在整个可见光和近红外波长范围,以及具有不同的光学性质的不同类型的水体也表现良好。虽然需要从不同的区域水域进行更多的测量,进一步的评价是必要的,但本文实验的结果表明,新模型在海洋和内陆环境的所有类型的水域都有一致的高精度。改进后的模型对监测污染治理效果、分类水体类型、评估生物地球化学通量和水下光学环境具有重要意义。 参考文献:Arthi Simon., Palanisamy Shanmugam., 2016. Estimation of the spectral diffuse attenuation coefficient ofdownwelling irradiance in inland and coastal waters fromhyperspectral remote sensing data: Validation with experimental data. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 49, 117–125.

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2021.09.25

后向散射系数的测量与应用

1. 背景介绍光照在水体传输过程中, 受到悬浮物、叶绿素和有色可溶性有机物(CDOM) 的吸收和散射的影响。吸收系数和散射系数是衡量水体各组分对光照的吸收和散射程度的物理量, 其大小只与水体中各组分的浓度有关, 是水体重要的固有光学特性。水体后向散射信息由颗粒群密度、粒径以及折射率决定,通过颗粒物后向散射系数即可推导颗粒群的粒度分布和构成等相关信息。此外,后向散射部分的光线穿透水面形成离水辐亮度, 是遥感传感器获取水体信息的来源和物理基础, 是生物光学模型的重要输入参数。因此其研究对水质反演和监测以及水体保护和管理具有重要意义.2. 测量方法获取水体后向散射系数的方法主要有3 种:1.基于物理模型的方法(缺点:水体颗粒物分布不均,表面不规则)     散射理论——散射系数——后向散射系数2.基于辐射传输理论的模拟方法(水域限制)结合辐射传输理论和水体的生物光学特性,进行固有光学特性反演3.直接测量法(HS-6P , AC-9 , BB9)直接得到水体的后向散射系数,应用广泛3. 产品原理 HS-6P拥有6个独立的通道,每个通道都对不同宽度范围的光学波段具有敏感性。仪器光源在水中发射光束,接收探头则接收光束在水中产生的散射光。每个通道的源光束来自于LED,通过一系列选择来得到所需的测量波长。光束从LED发射出来以后通过一个透镜来调整其发散,然后在入水前通过一个棱镜来弯曲光束。接收探头包含一个相同的棱镜来弯曲朝向光源的视场,一个带通滤波器确定了确切的测量波长范围,然后是一个透镜将接收到的光聚焦到一个硅探测器上。源光束的发散、棱镜的角度以及光源窗口和接收探头窗口之间的距离确定了测量时散射角度的范围。HS-6P的几何设计致使测量时的中心散射角度为140度。HS-6P有两个部分的通道,它们的光束和视场相交。比如442nm和700nm通道,700nm的接收探头能同时接收700nm光源产生的后向散射以及442nm LED光源激发的700nm荧光。这是因为在某个特定的时间内,每个接收探头都会被调整到一个单一的频率(对应于一个单一的激发源)。4. 产品特点HS 6P为自容式设计, 具有体积小、使用方便等特点。波段配置分别为412, 488, 532, 589, 676, 852 nm 。其测量原理是通过测量 140°角处的体散射函数来计算得到后向散射系数的。为什么角度为140 °?Maffione 和Dana发现各种颗粒物在140°散射角时的散射相函数与后向散射系数的线性关系比在120°更好,关系常数V ( H) 为1. 08,并据此制造出 HydroScat系列后向散射系数测量仪。仪器优势:1、自带可充电电池,内置内存,可做自容式测量。也可通过外置电池或交流电供电2、可做sigma校正,用来校准因信号衰减产生的测量误差3、5段增益自适应,根据测量环境自行调节光学信号大小,使仪器适应不同浊度水体4、可自行实验室定标5、可同时测量后向散射和荧光。  5. 产品应用1)水体悬浮颗粒物含量反演悬浮颗粒物作为海水的主要组成成分对海水的光学特性有着重要作用,因此学者们针对不同粒径、不同折射率的悬浮颗粒物的后向散射特性进行了模拟,建立水体中颗粒物后向散射系数的光谱模型,通过该模型即可反演水体的悬浮颗粒物分布情况.Stramski和Kiefer通过对均匀球形颗粒物后向散射特性模拟研究发现,粒径小且折射率高的颗粒物对后向散射的贡献相对较大;此外,Stramski对水体总悬浮颗粒物的后向散射特性进行了理论模拟,结果发现矿物颗粒物的平均后向散射系数值是有机颗粒物的30倍之多。可见,悬浮泥沙等无机颗粒物是水体后向散射的主要来源.2.水体后向散射比率研究我国学者周雯等在对海水中矿物颗粒物的后向散射特性模拟研究中得到了相似的结论,并认为颗粒群中小于1um的粒子是主要的后向散射源;且水体后向散射特征随颗粒群构成的不同而改变.2)水体后向散射比率研究后向散射比率估算的颗粒散射相函数是水体辐射传输方程的关键输入参量之一;另外,后向散射比率的变化还包含了水体颗粒的组分及粒级信息。李铜基等通过对黄东海实验研究得出黄东海海区总悬浮颗粒物后向散射比率介于0.01~0.05 之间,对波长的依赖性很小;周雯等通过对大亚湾水体后向散射比率研究得出:后向散射比率在600nm的变化范围在0.0040~0.0245之间,且实测的后向散射比率光谱波段间相对变化约为15%;中科院南京地理与湖泊研究所和国家海洋局第二海洋研究所通过使用 HS-6 的野外测量数据来获得太湖水体的颗粒物后向散射概率,结果表明太湖水体的颗粒物后向散射概率不是一个定值。1)浮游植物的后向散射特性对于以浮游植物为后向散射主体的富营养水体和赤潮水体,浮游植物的粒径大小、细胞色素组分及浓度等都会显著影响其后向散射特性.近年来国内外近岸赤潮频发,赤潮藻类丰富多样,而且水体后向散射与水体组分又具有密切联系,因此探寻浮游藻类的后向散射特性可为赤潮藻种的遥感识别及两类水体水色算法精度提高提供依据。Whitmire等利用HS-6和AC 9对3个藻属类别的15种藻类的后向散射光谱和吸收光谱进行测量,发现每种藻类具有独特的后向散射光谱.这为探寻富营养水体和赤潮水体的后向散射特性提供了理论依据,并为日后赤潮水体的遥感反演和藻种识别奠定了良好的理论基础。2)叶绿素浓度反演在开阔大洋的水体中,叶绿素a是海洋中重要的水色组分之一,而后向散射系数与水色组分有着密切联系,因此许多学者开始研究颗粒物后向散射系数和叶绿素浓度之间的关系,试图通过叶绿素浓度建立后向散射系数的遥感反演算法。Huot和Morel对南太平洋的东部8000km长海域进行跟踪监测和研究,并采用HS-6对大洋的后向散射系数测量发现,一类水体中颗粒物的后向散射系数和叶绿素浓度之间存在一定的相关性。Stramska等在对北极太平洋的研究中发现,后向散射比率随叶绿素浓度的增加而增大,并认为两者之间的关系随着季节变化而不断变化。

应用实例

2021.09.25

光反馈腔增强吸收光谱法(OF-CEAS)和气相色谱法(GC)对地面及高空大气CO浓度测量的比较

一、研究背景 一氧化碳(CO)是一种反应性微量气体,是对流层羟基自由基(·OH)的主要汇,在全球大气化学中发挥着重要作用。羟基自由基是对流层的主要氧化剂,因此其丰度影响甲烷等重要辐射气体的寿命。在氮氧化物条件下,·OH对CO的氧化也为对流层臭氧提供了源或汇。因此,大气中的CO浓度对气候和空气质量问题都有着至关重要的影响,在利用全球耦合模型模拟气候-化学间的相互作用时,对流层中CO的准确测量非常重要。 二、研究目的 传统检测方法,如气相色谱法,多年来一直用于CO的表面监测。配备氧化汞还原气体检测器(RGD)的气相色谱仪(GC)可以进行高灵敏度的实验室测量,但是需要每小时使用校准气体并由专业人员进行校准,才能获得统一的高质量结果。此外,氧化汞还原检测器以其非线性响应而闻名,每年需要定期校准数次。另一方面,光谱学方法的发展为现场CO监测带来了新的选择。非常灵敏的光学技术允许在ppb级及更低检测限检出。其中,光反馈腔增强吸收光谱(OF-CEAS)利用高精细度的光腔,其中激光源被耦合以增强光子与腔内气体分子的相互作用。OF-CEAS为定量和定性痕量气体分析提供了许多优势:允许实时测量,不需要使用经认证的混合气体进行定期校准,采样体积小(20 cm3),响应时间可以快于1s,并且结构简易紧凑,无需经过专业训练的人员即可操作。 三、研究方法 本实验分别使用应用了光反馈腔增强吸收光谱(OF-CEAS)技术的便携式激光光谱仪Pro-CEAS与应用氧化汞还原气体检测器(RGD)的高效自动气相色谱仪(GC)PP1测量一氧化碳(CO),并对测量结果进行了对比。先是在巴黎(法国)郊区连续收集了超过1周的大气CO摩尔分数测量数据,结果显示两种仪器在2 ppb(体积的十亿分之一)内表现出良好的一致性,满足世界气象组织(WMO)关于实验室间比较的推荐值;OF -CEAS仪器的紧凑尺寸和坚固性使其能够放置在小型飞机上运行,该飞机用于法国奥尔良森林地区的常规对流层空气分析,随后将对流层空气中的实时CO测量结果与经气相色谱仪分析的烧瓶采集样品结果进行比较,再次获得了非常好的一致性。研究证明OF-CEAS激光光谱仪可以在无人值守的情况下以极高的灵敏度( 四、仪器工作原理及校准 首先对非线性GC还原气体检测器进行校正,然后按照世界气象组织(WMO CO X2004)提供的相同标准验证两台仪器准确性。 l GC工作原理及校准 GC使用NOAA全球监测部门(GMD)按照WMO CO X2004量表认证的气瓶进行CO校准,一组五个气瓶CO浓度范围为57±1.0 ppb至523±10.9 ppb),每年校正一次获得非线性校正函数,如下所示:  每半小时通入68ppb标气检测重复性,测量标准偏差小于0.4 ppb。GC分析过程如下:采集的样气在还原氧化汞和通过紫外吸收检测汞蒸气后,使用配备还原气体检测器的PP1色谱仪对CO进行分析。每次分析所需时间不超过6分钟,允许两到六次环境空气注射,与校准气体和烧瓶样品交替进行。空气在注射前分两步干燥。首先将空气通入玻璃捕集器以去除大部分水蒸气,该捕集器位于恒温5℃的冰箱中,再将空气通第二个玻璃捕集器进一步干燥,第二个玻璃捕集器在低温冷却器(冷阱)中经乙醇浴冷却至-55℃。操作人员每周需更换冷阱2-3次,并重新开启采集。 l Pro-CEAS工作原理及校准 Pro-CEAS分析仪同样使用WMO CO X2004量表认证的气瓶进行校准,与之前英联邦科学和工业研究组织(CSIRO)校准值差异在2ppb。使用Pro-CEAS仪器进行现场CO测量,20秒内检测限为0.2 ppb。下面简单介绍一下Pro-CEAS的基本原理。痕量气体浓度的光谱测量需要较长的光吸收路径。与其他光谱技术一样,Pro-CEAS基于使用带有光学腔的样品池,以增强光与气体样品的相互作用。特别是在用于CO监测的光谱仪中,由高反射率反射镜(反射镜反射率约为99.995%)组成的谐振光学腔可达20 km的有效吸收长度,且具有紧凑的设计:该腔只有1m长,折叠成0.5m的外部尺寸。Pro-CEAS的独创性在于,光学腔由三个V形放置的反射镜构成,在光学腔中的一部分光经由腔的谐振模式选择频率,返回到激光器,随后得到更精确的激光发射频率。在本研究中,气体持续流动,通过下游压力调节器将样品室压力稳定在200 mbar。使用样品室入口处的针阀手动调节流量,地面测量为250 sccm(标准立方厘米/分钟),空中测量为50 sccm左右。相应的气体更新时间分别为0.9秒和4.3秒。如有需要,可通过降低样品室压力或提高流速以获得较短的响应时间。 五、实验结果与讨论 l 实验一:地面测量实验 通过GC和Pro-CEAS在一周内(11月8日至14日)对巴黎西南20公里处大气CO浓度进行比较测量。GC取样口位于LSCE大楼顶部,离地面7米;Pro-CEAS仪器设置在同一建筑物内,但有一条独立的采样线。约20米的采样线由直径为3/8英寸的Dekabon管制成。样品沿管道从屋顶到Pro-CEAS仪器的传输延迟约为6分钟(气流为250 sccm)。由于使用冷阱,在GC数据上观察到较大的延迟,捕集器的体积与GC约15分钟内收集的样品体积相对应。为了消除两台仪器之间的时间延迟,将时间偏移设定为14分钟。图1显示了GC和Pro-CEAS分析仪在工作日(图a)、周日(图b)和周日晚上(图c)测量的大气CO浓度变化趋势。总的来说,Pro-CEAS和GC测量结果显示出极好的一致性。当CO浓度缓慢变化时,例如在图中所示的夜间和周日测量期间,浓度值范围为100至300 ppb的几个小时内,一致性在2 ppb范围内。这种差异与之前报告的两种仪器的校准精度完全一致。当CO浓度发生如图a所示的快速变化时,GC和Pro-CEAS测量中的强烈差异可能是由冷阱的缓冲效应导致GC仪器的响应时间变慢而引起的。空气样品在冷阱中持续流动,GC对CO浓度的测量不等同于简单的时间平均值。可以在更快的Pro-CEAS测量上执行更复杂的加权移动平均,以尝试模拟GC测量,但关于此平均问题的研究似乎超出了本实验的范围,在此不做进一步验证。  、图1  GC和Pro-CEAS分析仪在工作日(图a)、周日(图b)和周日晚上(图c)测量的大气CO浓度变化趋势 l 实验二:空中测量实验 同年11月15日,Pro-CEAS分析仪安装在飞机内部,用于在整个飞行过程中对大气CO浓度进行现场测量。Pro-CEAS分析仪安装在一个19英寸的机架上,固定在座椅的位置。在飞机发动机排气的上风处取对流层空气样品:通过飞机的定制窗口伸入一条2m的Dekabon进气管,将外部空气输送到烧瓶采样装置及Pro-CEAS分析仪入口。烧瓶采样装置由隔膜泵组成,隔膜泵通过充满Mg(ClO4)2的化学干燥筒吸入空气。空气收集在用PTFE材料的O形圈密封的1L玻璃烧瓶中。两只烧瓶平行取样并加压至2 bar绝对压力。填充步骤耗时30秒至1分钟,在此期间飞机的水平飞行距离为5公里。图2显示了飞机由Toussus-le-Noble机场至Orléans森林地区往返飞行的样品浓度,包括在10个预定高度处收集的烧瓶样品。在Orléans森林上空飞行期间,CO浓度保持在约90 ppb(1000米以上为10 ppb),而在100米处,由于交通和供暖等地表CO源,在较低海拔显著增加到150 ppb。值得注意的是,Pro-CEAS分析仪足够坚固,能够在小型飞机的恶劣环境中运行,包括在起飞和着陆阶段。在停机坪上,由于飞机排出的废气,CO浓度上升到16 ppm。可见仪器测量范围之广,可跨越4个数量级。在整个飞行过程中,仪器无人值守,唯一需要人员手动操作的是用针阀调节样品室采样的流量。鉴于该阀门位于仪表入口,流量随压力线性变化,因此会随高度而降低。在恒定高度段进行测量以便于与GC进行比较,采样流量50 sccm左右,平均采样时间远大于样品更新时间。使用数控流量调节器实现自动化流量调节,在飞行过程中,流量在40到70立方厘米之间缓慢变化。Pro-CEAS数据的平均值为5.5 s,与响应时间的最大值一致。根据飞机速度,它对应于300米的空间分辨率。由于飞机上的恶劣环境,测量的标准偏差通常增加到2 ppb(图2放大部分),而地面测量平均时间2 s的标准偏差为0.6 ppb(图1c)。图2底部绘制了Pro-CEAS和GC 测量CO浓度值之间的差异。为了与烧瓶的填充持续时间一致,选取在烧瓶填充时间前后平均1分钟的Pro-CEAS测量值。对于在不同高度记录的10组测量值,均获得了良好的一致性,差值的平均值为2.2 ppb,标准偏差为1.7 ppb。这一数值与 2015年世界气象组织的CO兼容性目标±2 ppb非常接近。图2  GC和Pro-CEAS分析仪测量的a)飞机由Toussus-le-Noble机场至Orléans森林地区往返飞行的样品浓度和b) 浓度值的差异六、结论 AP2E公司基于OF-CEAS技术开发的灵敏、紧凑、坚固可靠的Pro-CEAS分析仪,可进行现场痕量气体分析。使用参考标准物进行单一校准后的Pro-CEAS分析仪实时提供CO绝对浓度,该浓度在1周内与相同参考标准物校准的高效气相色谱仪非常一致。对于具有足够吸收强度的其他痕量分子,预期也会有类似的性能。为了达到最佳精度,每隔30分钟使用标准气体定期校准GC,并通过数据后处理校正RGD非线性。Pro-CEAS光谱仪和GC之间关于CO浓度的一致性通常优于2 ppb,这符合2015年WMO关于CO实验室间比较的推荐值。同时也表明Pro-CEAS分析仪在长期大气CO监测时产生微小漂移的情况下,仍能保证监测所需的精度水平。如需达到更高的精度,可定期校准去除这些小漂移的影响。Pro-CEAS分析仪不仅灵敏度和选择性高,分析所需样品体积小使其可以应用于小体积样品的痕量检测,例如用于气候研究的冰芯中捕获的气泡;较短的响应时间(通常为1s)即可达到较高的灵敏度(CO低于1ppb),可用于呼吸分析,以及在对流层和平流层进行监测,为大气模型提供高空间分辨率数据。 七、参考文献 Ventrillard I, Xueref-Remy I, Schmidt M, et al. Comparison of optical-feedback cavity-enhanced absorption spectroscopy and gas chromatography for ground-based and airborne measurements of atmospheric CO concentration[J]. Atmospheric Measurement Techniques, 2017, 10(5): 1803-1812.

应用实例

2021.09.01

【产品介绍】红外气体分析仪

产品介绍ProCeas 是一款预校准多组分激光红外光谱气体分析仪,用于多组分气体分析。使用获得专利的 OFCEAS (WO 03031949) 激光红外技术来增强吸收光谱的特异性、选择性、准确性和稳定性(无响应漂移)。结合获得专利的LPS低压采样系统 (WO 2010058107),在大多数应用场景下无需伴热管线,减少维护和使用成本,因此安装成本低。ProCeas 是一款可靠、稳定、低成本且易于使用的气体分析解决方案。工作原理光学反馈吸收腔增益吸收光谱(OFCEAS)ProCeas采用创新的振铃增益吸收腔设计,结合高反射率材料(>99.99%),光程可以达到50km,同时采用激光增益技术,大大提高了光谱分辨率,光谱分辨率可达0.0014nm(1.4picometer),极高的光谱分辨率意味着更好的选择性,有效避免交叉干扰,提高灵敏度和线性度,使得分析仪检测限低至ppb甚至ppt级别(取决于测量气体)。同时,通过控制激光源电流大小,连续发射不同波长的测量激光,使得同时测量多种气体成为可能。每段光谱都同时包含背景值和测量值,无需参比气体;通过腔衰荡技术实时测量噪音,自动零点补偿,无需校准。 自带零点信息,无需背景气体实时自动零点补偿,无需校准每台分析仪可以安装两个测量池,每个测量池可以安装两个激光光源,每个激光光源可以测量1~2种气体组分,使得多组分气体分析成为可能。低压采样LPSProCeas采用创新的低压采样系统,样气在通过超声进样嘴(Sonic nozzle)后压力降低10~20倍,更低的压力意味着更低的露点,大多数应用场景都无需180℃伴热采样(特殊场景80℃伴热可选),节约成本。不同浓度水蒸气在不同压力下的露点同时,更低的压力也会使得气体的吸收峰更窄,从而提高选择性避免交叉干扰,提高测量的灵敏度。不同压力下气体吸收峰的变化同时,更低的取样压力意味着非常低的采样流速(3 ~ 9L/ h),也意味着更低的样气和耗材(颗粒物过滤器)消耗,低压使气体膨胀从而进一步提高样气更换速率,大大提高了分析仪的响应速度。产品特征多组分同时测量极高光谱分辨率,ppb/ppt级别检测限高灵敏度、高线性度无交叉干扰无漂移,实时自动校零易于安装,稳定耐用,维护成本低多种通讯接口可选防爆外壳产品应用工业气体生产质控痕量环境气体测量燃烧废气监测半导体生产车间杂质控制过程研究技术参数硬件参数尺寸标准19英寸,4U。可选墙体安装、防爆外壳重量20kg电源100~220VAC,50~60Hz,200w控制/显示5.7英寸触摸屏,windows系统,winProCeas软件通讯接口Ethernet 接口; RS 485;RS 232; ModBus;模拟输出或其他协议可选工作参数最高取样温度600℃取样流速3~9L/h取样压力1atm±100mbar取样管线环境温度 > 10°C 、H2O体积分数情况下无需伴热;环境温度 、H2O >65% 体积分数情况下80°C 伴热。光谱漂移无漂移零点校准实时自动零点校准典型测量参数成分Min量程Max量程最低检测限(LDL)甲醛HCHO10ppm1%1ppbH2S50ppm10%2ppbCH450ppm100%1ppbCO100ppm100%1ppbCO250ppm100%2ppbH21000ppm100%3ppmH2O1ppm100%1ppbHCl5ppm100%1ppbHCN10ppm100%1ppbHF10ppm1%1ppbN2O50ppm100%2ppbNH350ppm100%1ppbO21000ppm100%5ppmNO5000ppm100%100ppbNO2100ppm100%10ppb备注量程可调典型布置方式

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2021.08.07

【应用】大气中甲烷基线浓度及来源调查

温室气体的自然和人为来源的表征和量化源于对气候变化的高度认识以及对适当温室气体核算的需要(IPCC,2008年)。建立一个大气条件的基线,便于对未来可能发生的任何变化进行适当的监测。确定CH4的基线浓度,并了解该地区温室气体的发生来源,可以更好地评估区域温室气体浓度的贡献者。有两种方法可以确定地面上CH4的来源。一种方法是描述CH4中的碳和氢的特性,不同同位素的比例取决于气体的生产途径。另一种方法是测量大气中的乙烷(C2H6)与CH4浓度。出现相关的CH4和C2H6浓度表明有热源(如天然气),而C2H6和CH4之间没有相关关系表明有生物源(如牛)。大气中这两种气体的相关性是一个强有力的指标,表明CH4升高的地区与微生物生产/生物性CH4排放无关。在对Gippsland的大气基线调查中,使用MIRA Pico Mobile LDS 天然气泄漏监测仪对第一次本底调查中CH4浓度较高区域,测量了大气中的乙烷(C2H6)与CH4浓度。(MIRA Pico Mobile LDS分析仪(由黄色框突出显示)在现场车辆中的设置。)(Gippsland地区大气调查路线及最大CH4浓度测量值。)(热源(高压输油管道与高压输气管道)的CH4和C2H6浓度之间的相关性(R2>0.99))(Gippsland 盆地生物源(牛)和热源(天然气管道和城市地区)CH4的增强率。)Gippsland 盆地生物源(牛)和热源(天然气管道和城市地区)CH4的增强率。CH4和C2H6在产热CH4中同时存在,这些气体高度相关,被测量的大气CH4最有可能是产热源;然而,它也可能来自生物质燃烧。CH4的增强率取决于源中存在多少C2H6;增强率越高,C2H6与CH4的比例越高。这些差异通过邻近天然气基础设施和受生物质燃烧影响的地区(紫色:林火)的测量显示出来。与研究区测量的其他来源相比,生物质燃烧地点的CH4浓度相对较小;然而,由于生物质燃烧的C2H6与其他热源的比例更高,因此可以将其与天然气排放区分开来。产热源具有比相邻牛厂处测量的CH4具有更高的增强率,但与生物质燃烧相比,它们具有较低的梯度。MIRA Pico Mobile LDS是一款高灵敏度天然气泄漏检测系统。它将实时激光吸收光谱仪与内置GPS功能相结合,是一款便携、优秀的天然气体泄漏检测工具。Pico Mobile LDS 在中红外区域运行,甲烷和乙烷的灵敏度达到了每秒ppb级。能够明确区分天然气与其他生物来源气体(如垃圾填埋场气体、养牛场、沼泽气体、下水道气体和永久冻土)。Pico Mobile LDS 设备是其他同类设备体积的1/10,灵敏度是其他设备的30倍,能实时准确检测乙烷/甲烷比率,降低错误警报。Pico Mobile LDS系统提供准确的乙烷/甲烷比率,其水平可与质谱分析方法相媲美,无需相关的样品处理或耗材。Pico Mobile LDS包括一个每秒获取空间坐标的GPS。仪器将这些坐标聚合到电子表格文件中的其余测量参数。此外,彩色KML文件不断更新,可以直接在Google EarthTM中打开。Pico Mobile LDS也可以车载运行,从而能够快速和有效的调查天然气基础设施。主要特点的CH4、C2H6灵敏度比同类产品的乙烷灵敏度高30倍便携式手持操作,电池续航6小时1或2 Hz扫描频率内置高精度GPS组件,车载磁装天线WiFi,RS-232或者字符串输出比同类产品体积小10倍,重量轻10倍15W低功耗坚固的光学平台:比“基于腔技术”的竞争产品的光学系统坚固100倍以上同步检测水汽浓度,输出干摩尔分数标准化数据格式,可直接应用于Google Earth产品应用

应用实例

2021.07.09

【介绍】剖面法测量水下高光谱

潘德炉院士、李炎教授在《海洋光学遥感技术的发展和前沿》一文中指出,空间遥感与信息技术已经发展成为满足人类对海洋资源和环境不同尺度和不同层次连续、动态的信息需求的必要手段,海洋遥感在实施大范围海面瞬间信息监测、数年至几十年长序列全球海洋数据采集等方面,具有常规调查方法无法企及的优势。其中,水色遥感手段一方面在海洋与全球变化研究、另一方面在近海海洋环境监测(水质监测)中开始发挥越来越重要的作用,尤其是高光谱遥感,很可能成为近岸水体水质实时监测中具有应用前景的遥感监测方法,对于国家在海洋权益、防灾减灾、海洋资源管理和开发等方面都有着重要的作用。海洋水色遥感是通过测量海水对天空光的后向散射光谱辐射来估算海洋中某些物质,主要是叶绿素、泥沙和黄色物质的含量,因此从海水中射出的离水辐射率是估算叶绿素、泥沙和黄色物质在海水中含量的关键参数。现场获取的方法有两种,剖面测量法和水面以上测量法。两种方法相对独立,使用范围具有互补性,因为这两种测量方法的误差源及信号过程不一样。剖面法测量水下高光谱,是由水下剖面光谱仪直接浸入水中,利用其配备的辐照度探头和辐亮度探头,分别获取水下辐照度和辐亮度参数,由水下光场测量外推得到水表信号,同时可以更好地刻画出水体光场垂直变化。剖面法能够直接表现水体的垂直结构,更好地体现水体的变化趋势。因此,国际上目前普遍采用精度较高且能反映水体成份垂直变化的剖面测量法。剖面法是由水下剖面光谱仪直接浸入水中,利用其配备的辐照度探头和辐亮度探头,分别获取水下辐照度和辐亮度参数,由水下光场测量外推得到水表信号,同时可以更好地刻画出水体光场垂直变化。剖面法能够直接表现水体的垂直结构,更好地体现水体的变化趋势。因此,国际上目前普遍采用精度较高且能反映水体成份垂直变化的剖面测量法。  系统组成系统主要由水上和水下两部分组成。水上部分主要包括:1个辐照度传感器(可选):用来进行海面辐射测量;数据采集系统:IPS 104数据采集控制器有四个传感器接口,可将仪器与电脑连接起来,利用电脑作为一个控制单位来对仪器进行操作,实现在线监测。IPS每个通道可连接一个传感器并进行同步测量,同时可连接电源对仪器供电;电缆:可承重实时通信电缆,50~200 m可定制;软件:实时查看数据并进行数据处理;水下部分主要包括:1个自带倾角和压力传感器的辐照度传感器,用来测下行辐照度;1个辐亮度传感器,用来测上行辐亮度;还可根据客户需求选配其他传感器,如上行辐照度、叶绿素和CDOM荧光传感器等,为用户提供一个多用途的光学测量平台;软件功能能实时查看设备状态包括实时深度、姿态及辐射值。能及时显示向上辐亮度和向下辐照度随深度变化情况,界面友好,能实时处理所测数据获取漫射衰减系数、光合有效辐射、遥感反射率和归一化离水辐亮度等。性能对比与高性能的美国Biospherical公司生产的多波段C-OPS进行了现场对比测量,性能优异。产品特征轻便,功耗低自由落体式下降,速度可调0.1~1.0 m/s可有效避开船体阴影影响高光谱、高灵敏度辐照度和辐亮度测量精度高,积分时间自适应,也可手动设置模块化系统,用户可根据需求选购zui新的纳米涂层技术,防污染耐压深度最大可达300 m,可根据需要选择钛合金或不锈钢传感器产品应用离水辐亮度、漫射衰减系数和遥感反射率测量海色卫星数据印证光化学、生物光学、海洋生态学研究水下环境光场研究遥感反演模型的建立藻类水华研究产品详情:

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2021.07.05

【介绍】水中油荧光计产品介绍

enviroFlu是TriOs公司新一代已经大规模商用的浸没式测量水中油的传感器。该传感器采用紫外荧光法,比其他现有的检测原理(如红外散射法)更加敏感,这使得enviroFlu能追踪到ppb水平的PAH(多环芳烃)。传感器可用于竖井固定测量、流线、管道以及手持式移动测量等,钛合金材质版本可应用于海水测量。传感器采用创新型纳米涂层技术,可使光学镜头保持清洁,避免油膜污染,保证enviroFlu 可以长期稳定的测量。此外,enviroFlu可与压缩空气清洁系统连用,解决长期监测镜头污染问题。检测原理enviroFlu是一个开放式系统,光学窗口自由暴露在水体中。光源采用2.5Hz的微型氙气闪光灯,通过中心波长为254 nm的干涉滤波器提供激发多环芳烃所需的波长。透镜1准直Ex(激发光)光束,其中一小部分被双色分光器(短波通)反射,并由参考紫外光电二极管检测。该参考信号用于补偿与氙灯老化、闪光波动或温度依赖性相关的Ex能量的可能变化。Ex光束被透镜2聚焦在窗口前大约2毫米处,被激发的PAH分子发出的荧光被同一透镜收集,由双色分束器反射,最后由样品紫外光电二极管检测,该光电二极管使用中心波长为360 nm的干涉滤光片选择多环芳烃荧光。厂家校准对多环芳烃建立一个普遍有效的校准是一项不可能的任务。多环芳烃具有非常不同的水溶性和荧光产率,不同多环芳烃的荧光光谱峰值出现的波长位置也差异很大,此外,大多数样本都是多种多环芳烃的混合物,这个使问题更加复杂。例如,柴油和汽油含有各种各样的多环芳烃,它们的组成不仅随生产过程而变化,而且随所使用的原油类型而变化。因此,TriOS开发了自己的多环芳烃荧光校准标准(TriOS荧光校准标准(TFCS)),用于对enviroFlu的校准,该校准以菲为基础的。美国环境保护署(EPA)将16种PAH列入了“优先污染物”名单。TriOS将这16种物质构成了一组有机化合物,然后对其进行荧光检测,然后建立这组有机化合物信号值(ppb)、浓度值(一组有机化合物浓度平均值)与菲的信号值(ppb)的等价关系。因此仪器输出等效的菲信号值PAHphe eq(ppb)经内部校准系数即可得到PAH浓度均值。客户校准enviroFlu允许客户根据实验室分析内容和现场水样状况进行客户校准。客户校准使用线性方程进行调整,需要比例因子和偏移量两个常数,可以根据下面的公式使用。客户校准可作为特殊样品测量的微调,并补充制造商校准,制造商校准值不会因客户校准而改变。 配套配件1)压缩空气吹洗接口2)浮标3)流通池产品详细参数:

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2021.06.28

水体吸收系数测量

水体吸收系数是影响海洋水色的重要因子,该参数的准确测量对于水体生物一光学、水色遥感等诸多研究领域具有重要意义。在海洋生物学中,利用浮游植物的吸收特性来定量估算海洋的初级生产力,还可以利用吸收光谱的形状识别不同的浮游植物种群;在海洋光学和水色遥感中,利用水体吸收信息进行海洋辐射传输以及水色遥感中光学组分的反演。吸收系数是水色遥感的一个重要基础光学参数,它直接与水体成分相关,受悬浮颗粒物及浓度作用,影响着水体表观光学信号遥感反射比或者离水辐亮度。水色遥感通过获取上层海洋光学特性和海洋组分信息,半分析模型是水色遥感反演算法的热点,其最终目的是利用水体的表观光学量来反演水体各成分的浓度。自然水中,悬浮浮游藻类、沉积物、碎屑等的颗粒物光吸收的测量仍然是一个难题,颗粒物的吸收测量,如浮游植物、沉积物、碎屑等,因为大多数测量技术中这些颗粒的光散射会干扰信号使吸收被强烈地高估,通常将观测到的光衰减中减去散射信号才能得到正确的吸收。此外,在天然水体中,颗粒物的浓度普遍比较低,使得大多数常用的技术都有必要将粒子浓缩,然后才能测量它们的吸收。目前,测量水体吸收系数的方法分为两种,定量滤膜技术和现场仪器测量方法。定量滤膜方法是将微粒集中在玻璃纤维过滤器上,用分光光度计(QFT,定量过滤技术)来测量过滤器。然而,这需要全面的样品处理,如过滤,保存,储存等,且无法实现现场自动测量,一般在实验室中采用。该方法考虑了自然水体中颗粒物的浓度通常较低,难以对其进行直接测量的问题,但存在颗粒物在滤纸上的累积效应与GF/F高散射性质带来的光程放大效应。现在已开发出商品化的水体吸收现场测量系统,如美国Wet labs公司的ac系列(ac-9和ac-s),美国Hobilabs公司的a-sphere积分球光吸收计(已停产)和德国TriOS 公司的OSCAR 高光谱积分腔吸收计。AC9/ACS 仪器对大洋水体和较清洁水体有较高的测量精度,测量成本相对实验室测量可忽略、携带使用方便等诸多优点,是目前 NASA 光学测量规范中水色卫星定标检验现场测量吸收和衰减的首选仪器。然而随着仪器的全球推广应用,也逐渐暴露出诸多问题,仪器软件生成的各种校正参数是生产商根据美国有限水域类型情况设定的,而对于我国湖泊和近海高吸收散射水体的复杂性却不能较好的解决,如 AC9/ACS 的散射校正问题。由于仪器的设计原理是在光的传输过程中,光滑石英内壁反射了所有的散射光,粗糙亚光内壁吸收所有的散射光,然而,实际是这是无法达到的理想情况,光与颗粒碰撞引起的与石英内壁大于 41°排除所有的散射光子,根据假设不同,各散射校正方法造成约±5-50% 误差,高吸收和散射水体及量值较小的红光近红外波段误差更大。要克服上述这些问题的一种可能性是在一个积分球体内测量原始样本,这将减少/避免散射问题和样品处理,并通过相当长的光学路径(高达几米)提高灵敏度。为了将散射效应减少到一个微不足道的水平,球体内的光分布必须是均匀的和各向同性的,这样在球体内的任何附加散射都不会改变光场。一种简单的方法是使用一个中心各向同性光源,如Kirk(1995,1997)所提议和理论描述的,一个点源积分腔吸收计(PSICAM)。另一个更复杂的结构是用来测定纯水的吸收(Pope & Fry 1997, Pope et al. 2000)。PSICAM的概念进一步被Leathers等人(2002)和Lerebourg等人(2002)所调查研究,并由Röttgers等人(2005)进行了成功的测试。在Röttgers等人(2007)和Röttgers&Doerffer(2007)研究结果显示了自然样本的第一个结果。Wollschlaeger et al. (2013) 研究结果显示了流经系统的第一个结果。基于此原理,德国TriOS 公司开发了一款OSCAR光吸收计(360~720nm),可用来测量水体的吸收,如河水、海水、地下水等。基于点源积分腔吸收计PSICAM(Point Source Integrating Absorption Meter)原理设计,该款吸收计测量得到真实的吸收光谱,无需像市场上的其他仪器一样要通过许多假设条件。OSCAR既适合实验室使用,也适合野外原位测量,内置数据采集功能结合低功耗设计使其能够实现自动测量。   OSCAR 是一款高端的光吸收计(360~720nm),可用来测量水体的吸收,如河水、海水、地下水等。基于点源积分腔吸收计PSICAM(Point Source Integrating Absorption Meter)原理设计,该款吸收计测量得到真实的吸收光谱,无需像市场上的其他仪器一样要通过许多假设条件。OSCAR既适合实验室使用,也适合野外原位测量,内置数据采集功能结合低功耗设计使其能够实现自动测量。大多数测量技术中,水体吸收会被颗粒物如浮游植物、沉积物、碎屑等的光散射干扰,导致吸收被高估。此外,天然水体的吸收普遍比较低,若不经过前处理,很难测量其吸收。而OSCAR是在一个积分球内测量原始水样,中心光源为漫射石英玻璃制成的一个散射球体,内腔体由漫反射性塑料材料(PTFE)制成,材料厚度为10mm时,反射率可达94~97%。测量时,腔体内充满水样,经小球发出的光被腔体中的水样吸收后到达内壁被无数次反射,最后被高光谱辐照度传感器检测。球体内的光场分布均匀,避免了散射影响和样品处理,并通过相当长的光学路径(高达几米)提高了灵敏度。产品特征² 独立高光谱积分腔吸收计(PSICAM),无散射影响² 超大光程,可测低吸收水体² 用户可自行校准,保证测量准确性² 可配置自容式野外测量和实验室测量² 不同直径腔体选择(d = 80 mm 或50 mm)² 流通池设计² 低功耗² 测量室采用固体塑料,易于清洁产品应用Ø 水质分析Ø 卫星数据校正Ø 藻类水华监测Ø 生物学Ø 海洋光学数据采集OSCAR 本身不含电池,需要外置电源。OSCAR高光谱吸收计可连接 G2 Interface Box wifi/G2 interface box进行控制和存储数据。具体配置为:OSCAR高光谱吸收计+ G2 Interface Box wifi / G2 interface box + 显示设备(手机或电脑,可以不用)技术参数波长范围360 ~ 750 nm检测器类型256通道硅光二极管光谱分辨率3.3 nm/pixel光谱精度0.5 nm光源LEDs,程序控制波长数据存储1 GB 内存卡数据连接RS232,用户可编程模拟输出供电9 ~ 28 VDC外壳不锈钢(1.4571)或 钛合金球体直径d= 50 mm 或 80 mm(用户自选)尺寸直径 68 mm/130 mm,长441mm(不包括接口)深度300m连接子SubConn micro series 5 pin,母头操作温度0~ 40°C温度传感器内置

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2021.06.15

【应用】使用光学遥感技术和多元统计模型对复杂工业区的空气污染源进行表征和定位

Chang, Pao-Erh Paul; Yang, Jen-Chih Rena; Den, Walter; Wu, Chang-Fu (2014). Characterizing and locating air pollution sources in a complex industrial district using optical remote sensing technology and multivariate statistical modeling. Environmental Science and Pollution Research, 21(18), 10852–10866. DOI:10.1007/s11356-014-2962-0 试验设备Airsentry OP-FTIR 红外光谱气体分析仪(AirSentry-FTIR, CEREX, USA)实验方法图1在复杂的工业区中定位空气污染源的方法论的概念框架的说明图2回溯排放源的四个步骤采样时间:2009年4月7日至2009年6月19日,共采集20401个连续数据。OP-FTIR设置:单程227m,高度20m。CC-FTIR设置:20m光程气室。采样步骤如图2所示:第一步:在下风口设置OP-FTIR采样线,以拦截工业园区内工厂排放的烟羽,并确定潜在的VOC物质及其扩散方向。第二步:基于第一步FTIR路径得出的分析结果,将第二个OP-FTIR和后向反射器单元定位在第一步FTIR光束的上风处。然后,并行操作这两个FTIR光束以测量VOC物质的浓度,以确定包含潜在VOC排放源的区域的大小。第三步:如果从先前的测量获得的监测结果表明,在上风向仍可能存在大量的排放源,则可以在上风向进一步设置束流路径。第四步:对选定的潜在排放源进行CC-FTIR监视,以建立排放曲线并验证OP-FTIR和PCA的结果。 实验结果步骤一: 图3 不同时间段12种VOC的浓度表明夜间(20:00~04:00)的VOC浓度比早上(04:00~12:00)和晚上(12:00~20:00)高出两倍至三倍。 图4 五种主要VOC种类的日循环变化显示,最高浓度出现在19:00~00:00,而从01:00至04:00则出现了较小程度的变化。图5 不同时间风向与主要VOC种类浓度的关系显示,在盛行风向由东向北时没有检测到浓度,这意味着在东向北方向没有排放源。且与白天相比,夜间(从晚上10点到早上6点)观察到的浓度要高很多。表1 VOC种类的PCA分析所提取的三个主成分,代表三个排放源类别,结合特点分析显示三个排放源类别可能是(1)PU涂层行业,(2)化学包装和(3)平版印刷行业。图6 使用Varimax和Kaiser归一化(PC1,PC2,PC3)的旋转因子图表明,在PC1与PC2和PC1与PC3旋转因子图上的2-丁酮,DMF和甲苯之间存在密切相关性。与PC1相比,发现二氯甲烷,乙酸乙酯和丙酮,而与PC3相比,发现了氨,异丙醇和甲醇。将主成分分析受体建模应用于三个提取的排放源,其中排放源1,排放源2和排放源3占附近园区VOC排放的45%,27%和28%。换句话说,PU涂层工厂是附近大学中VOC污染问题的最大责任者,其次是平版印刷和化学包装工厂。图7 应用多径OP-FTIR监测线回溯N,N-二甲基甲酰胺的排放源(工厂“ E”是排放源)发现,A线和B线的排放方向从西南到东北方向显示出几乎相同的模式;然而,C线的方向与前两条线(A线和B线)完全相反。表2 总结了这些工厂检测到的空气污染物及其在CC-FTIR光谱法18小时连续监测中的平均浓度。在四个目标工厂中,工厂E的排放与步骤1(如图2所示)调查中发现的排放一致(即DMF、甲苯、2-丁酮和乙酸乙酯),而且其排放浓度在运行期间一直很高。图8 展示了E厂的CC-FTIR(Closed-cell FTIR)光谱监测数据表明,E厂烟囱排气中排放的主要VOCs是DMF、2-丁酮和甲苯,还有微量的乙酸乙酯。结论这项研究通过应用仪器测量和统计建模建立了一个定位排放源的系统方法。统计模型(PCA)在降低大型测量数据集的维度和识别潜在排放源方面发挥了重要作用。而仪器测量则有助于验证统计建模的结果。现场研究证明了使用多路径OP-FTIR测量的可行性,结合统计模型(PCA)的风向数据可以成功地确定复杂工业区的主要排放源。

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2021.06.07

【应用】SO3分析仪火电厂烟气测试报告

1. 总结测量烟气SO3的浓度对于估算酸露点和控制下游设备的腐蚀非常重要。由于SO3是高反应性气体,其浓度通常比SO2的浓度低两个数量级,因此SO3的测量一直以来都是一个难题。Pentol SO3分析仪创新地将异丙醇吸收法改良为在线直读式,烟气样品中的SO3或H2SO4,在异丙醇水溶液中以SO42−形式存在。溶液流经氯冉酸钡床时与之发生反应,生成有颜色的氯冉酸水合物,进入检测器。当样气流量和异丙醇吸收液流量保持恒定时,氯冉酸根离子的浓度与SO42−的浓度呈相关性,即也与样气中SO3浓度呈相关性。通过加热采样、SO2防溶解防氧化、颗粒物多级过滤、分析模块恒温、间接比浊法测量等多个环节,降低测量过程中的误差。被广泛应用于烟气SO3浓度的测量。2020年6月16日(星期二)和6月17日(星期三)在过热器和节能器之间进行SO3测量(390℃)。 ECO之前的SO3平均浓度为10 ppm。该测量是符合预期的。从6月17日(星期三)下午到18日(星期四),在SCR出口处监测SO3浓度。 SCR出口处的测量结果表明,SO3的平均浓度为28 ppm。 但是,每隔30至50分钟,在很短的时间内会出现一个超过80 ppm的峰。 我们推测这与蒸汽注入或SCR设备故障有关,确切原因需由客户进一步确定。2.0 锅炉燃烧排放信息如下图所示,该MOK锅炉燃料为SDA(溶剂脱沥青装置)残留物,位于真空蒸馏装置之后。SDA燃料含硫量大于6%,燃烧后会导致难以去除的SO3,并且会导致下游设备的腐蚀和堵塞等。锅炉下游安装有SCR脱硝、EP除尘和FGD脱硫等装置。锅炉在大多数时间下保持全功率运行。3.结果3.1过热器和节能器之间SO3浓度测量结果因为本次试验使用的SO3分析仪取样探针设计最高耐温350℃(我们可以提供最高耐温为550℃的取样探针),为了保护探头不受损坏,在过热器和节能器之间(烟气温度390℃)测量时将单次测量时间限制在15-20min,测量结果如下,三次测量结果均处于同一水平。3.2 SCR出口处SO3浓度测量结果SCR出口处SO3监测从6月17日13:30左右开始,一直持续到6月18日8:30,以下每张图为每3h内的SO3浓度测量结果。SCR出口处平均SO3浓度(剔除峰值)为28 ppm。红点表示峰值,由于本次测量选择的量程为50ppm,峰值均超过了该量程范围,所以实际的SO3浓度可能更高;绿点表示准确性检查,我们在该时间区间内取下了过滤器,观测到了SO3浓度读数的降低,表示本次测量结果真实可靠;SO3浓度的基准线在早晨缓慢爬升至34ppm,原因是在夜间测量过程中没有对探头进行反吹洗除尘。考虑到本次试验中烟气中粉尘浓度较高,后续测量时须对探头反吹洗。峰值出现的时间点如下图,这些峰以不规则的时间间隔出现,找出峰值出现的原因可能会很有趣,我们推测可能与SCR脱硝装置的清洁相关,比如超声吹扫。4.结论节能器上游的SO3浓度为10 ppm,SO2浓度为3241 ppm,SO3和SO2浓度比为0.3%。烟气经过SCR装置以后,SO3的总浓度上升了18 ppm,将SO3和SO2浓度比提高到0.86%,该值处于较高水平。总烟气量为270 km3N/h(在160°C,0.85 bar)时,总SO3浓度为28 ppm,SO3排放量为14 kg/h。为了中和1mol的SO3,需要2mol的NH3,因此,当前注入的60 kg/h NH3似乎过高。针对本次试验的结果,我们给出以下建议:(1)找出SO3峰值背后的原因,并采取措施避免这些峰值的再次出现。(2)SCR催化剂转化催化SO2生成SO3的效率偏高。可以尝试关机清洁SCR催化剂或考虑更换。(3)应减少EP除尘器上游NH3的注入,以防止EP除尘器结垢。为此,应在EP下游连续测量SO3浓度,并逐渐减少NH3的注入以寻找NH3的最佳注入量。对于总的SO3中和,总的NH3需求量可能会高于化学计算值。(4)我们建议使用PentoMag®燃烧添加剂,在减少SO3的排放方面,该添加剂比注入NH3更具成本效益。 PentoMag®优化了雾化并燃烧掉了燃烧室中的燃油,从而将固体排放降低了约50%(这可防止SCR催化剂进一步结垢)。燃料中的钒将被转化为钒酸镁,可以有效抑制SO2转化为SO3的氧化速率。此外,PentoMag®可以中和冷凝的H2SO4,从而通过减少空气预热器的蒸汽消耗将出口气体的温度降低到120-130℃。因此,可以在不使用NH3的情况下中和SO3,同时降低燃油消耗。5.补充材料5.1 锅炉运行参数整体而言,锅炉运行参数相对稳定。大约在早上03:00观察到负载略有降低。也是从那时起,SO3峰出现的频率增加了。5.2 现场图片

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2021.05.31

生物气溶胶采样器和粒径谱仪在早期肺病检测研究中的应用

一些肺部疾病(如COPD、哮喘、肺癌等)的一个已知问题是,这些疾病通常始于小气道的病变,但目前还没有定量或非侵入式的方法来研究这些病变。传统的诊断方法(如X射线或肺功能检查)提供的信息有限,通常只能在较晚期阶段准确确定患者所患的疾病。尽早获得正确的诊断结果,对于疾病的治疗以及后期可发展到的严重程度非常关键。目前,该领域的研究越来越趋向于寻找各种疾病的特定生物标志物,生物标志物是可以用作医学状况的客观指标的物质,例如蛋白质和酶,可以特异性和可重复地进行观测。这些医学发现与医学症状不同,医学症状仅限于患者自己可以感知的健康或疾病迹象。我们每呼吸一次,下呼吸道就会释放出含有颗粒和液滴气溶胶。这些气溶胶包含有关肺功能状态的重要信息。使用Coriolis μ生物气溶胶采样器收集来自小气道的包含脂质、蛋白质和DNA的特定微观颗粒(例如气溶胶中的液滴),结合相应的下游分析方法,如质谱、Elisa、PCR等,可以帮助科研人员发现各种肺部疾病的潜在生物标志物,从而开发相应的诊断方法;同时使用Grimm 11D粒径谱仪测量呼出气溶胶中颗粒物的粒径分布及质量分布,这对于开发可重现的标准化方法至关重要。结合采样分析和粒径监测,可以更具体地研究不同的疾病,从而提高在早期发现疾病的可能性。Coriolis μ生物气溶胶采样器:http://atmos.yi-win.com/html/product/biological_aerosol/104.html11-D 便携式激光气溶胶粒径谱仪:http://atmos.yi-win.com/html/product/particle_monitor/100.html

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2021.05.25

【产品介绍】船载移动式水面之上法遥感反射率测量设备介绍

背景简介水体光谱特性包括两个方面,表观光学特性(AOPs)和固有光学特征( IOPs)。表观光学特性(AOPs)是随光照条件变化而变化的水体光学特性。水色遥感既是对表观光学量的测量与分析。现场表观光谱的测量从方法上可分为两类:剖面测量法和水表面以上测量法。两种方法相对独立,适用范围上具有互补性。水色遥感一般要求表观光谱特性的测量必须能够导出离水辐射率LW、归一化离水辐射率LWN、遥感反射率Rrs、和刚好处于水面以下0ˉ深度的辐照度比R 等。国际上有关水色的测量规范中,仅有针对大洋一类水体的。中国的近岸水体和湖水绝大部分是二类水体,针对二类水体的测量,我国著名学者唐军武等提出了水面以上光谱测量的方法。水面之上法简介利用光谱仪进行水面以上光谱测量。观测几何:因为离水辐射率LW在天顶角0°- 40°范围内变化不大,所以为避开太阳直射反射( Sunglint, Specular reflection) 和船舶阴影对光场的破坏。建议仪器观测平面与太阳入射平面的夹角90°≤fv≤135°(背向太阳方向) , 仪器与海面法线方向的夹角30°≤qv≤45°。目前国际水色SIMBIOS 计划中推荐采用fv=135°,qv≤40°。离水辐亮度的测量:在避开太阳直射反射、忽略或避开水面泡沫的情况下, 光谱仪测量的水体光谱数据为:LSW = LW+ rLsky。其中LW 为离水辐亮度, Lsky 天空漫散射光不带有任何水体信息,必须去掉, r= 2.1% - 5%。r为气--水界面对天空光的反射率,取决于太阳位、观测几何、风速风向或海面粗糙度等因素。由此可得离水辐亮度为LW=Lsw - r Lsky。海表入射总辐照度Ed(0+)或Es测量:可由测量标准板(Plaque)的反射而得,或者使用辐照度光谱仪测量得到。遥感反射率计算公式:Rrs= LW/ Ed (0+)AWRMMS水面辐射移动测量系统介绍水面辐射移动测量系统是一款水色遥感表观光学特性测量仪器,可用于各种船舶观测、携带方便,将采集的表观光谱信息,记录在本地存储单元,并通过网络自动上传至预设的服务器。该测量系统完全按照水面之上法原理进行系统设计和布局。核心优势:1)系统包含3台光谱仪,2台辐亮度光谱仪与水面法线方向夹角相同(可根据需要调节角度30°≤qv≤45°),一台测量LSW,一台测量Lsky。根据公式即可得到LW。2)Es由1台辐照度光谱仪直接测得,省去传统测标准反射板的复杂操作。3)系统自带日射标尺,根据太阳位置调整观测平面即可与太阳入射平面的夹角达到规范要求(90°≤fv≤135°)。4)集成GPS,获取测量位置经纬度信息。5)控制器内置大容量锂电池,现在无需外接电源,一键式测量,操作简便。6)配套遥感反射率计算软件,可变参数可自由设置,灵活性强。系统整体图现场测量照片主要参数1)光谱仪波长范围:320-950nm光谱通道:190个光谱间隔:3.3nm,光谱精度:0.3nm积分时间:4ms-8s(可自动)2)支架和控制器数据存储方式:云存储和本地同步存储远程通信:GPRS数据传输,3G/4G全兼容本地接口类型:插拔式卡槽系统供电:内置锂电池,充电至全满需要6小时,充满后可连续工作48小时防护等级:IP67云台角度分辨率:≤5°基座:三脚架,万向夹基座云台姿态:同步获取云台姿态参数测量杆长度:1.5m/段, 2段角度可调范围:水平角:-180° ~ 180°测量间隔时间:本地一键测量;也可手动设置GPS定位精度:≤1.5米环境工作温度:-30℃~50℃环境工作湿度:0~100%,不结露状态重量:总重小于35kg(含探头、支架、控制箱和电池)

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2021.05.17

【水质监测】电导率测量对水质监测的重要作用

电导率定义水中的电导率由流体通过电流的能力定义。例如,如果将饮用水与海水进行比较,您会发现海水的电导率要高得多。造成这种情况的因素可能是水中的物质或沉淀物,例如盐。但是,它们也可能是污染物,可能对动物和人类健康产生有害影响。电导率使用西门子(S)的单位进行测量。因为电池的几何形状会影响电导率值,所以这些值通常表示为S / cm。电导率值通常以两种基本格式提供,即实际电导率和比电导率。实际电导率将提供所测样品温度下的电导率读数。例如,如果您正在测量水样,并且其温度为10摄氏度,则将在该温度下给出电导率读数。但是,如果您正在查看特定的电导率读数,则可以将其更正以提供基于25℃或20℃的样品的读数。在大多数情况下,当讨论电导率时,人们会谈论比电导率。这样做的原因是,它允许比较最可能出现温差的不同位置和不同时间之间的电导率。为什么电导率很重要?电导率是进行环境或过程监控时测量的特别有用的参数。此参数的测量值可以识别出许多不同的变化。例如,在地下水应用中,电导率可用于识别盐水入侵,而电导率还可在淡水环境中用于确定污染事件。通常,当用于确定是否存在某种因素导致水质发生变化时,该参数最有效,但是,它可能无法始终确定导致变化的确切原因。当与其他参数一起使用时,可以更详细地确定导致更改的原因。这使得电导率的测量非常适合进行初步研究或决定将监测活动重点放在哪里。可以从电导率计算出哪些参数?从电导率测量中得出的两个通常得出的参数是TDS和盐度。TDS或总溶解固体是溶解在水中的固体浓度的量度,它们可以是无机盐或有机物。相比之下,盐度是水中溶解盐的浓度水平的测量,这在监控水以确保诸如水产养殖业的水生生物的特定盐度水平时尤其重要。这是一个原始的视频模板,可以直接使用,也可以把它组合,放到一个卡片布局里面使用,这样它就带上卡片的边框了。相 关 产 品AP-5000 水质多参数分析仪AP-5000传感器是在AP-2000的基础上设计,并具有比AP-2000更多的可选传感器接口。AP-5000标准传感器:光学溶解氧、电导率、PH、ORP、盐度、深度、温度等基本参数。在这些参数基础上,仪器可自动计算显示TDS、SSG等。AP-5000在标准传感器外,还有四个可选传感器接口,可任意安装Aquaread公司的光学探头或者离子探头。系统可通过Aquameter现场读数,也可通过数据模块进行远程传输,长期测量。产 品 应 用地下水测量AP-5000对于地下水特别是钻孔内水质测量具有独到的优势。其超小的尺寸能适应大部分的钻孔,其海洋级铝合金外壳能充分保护仪器的测量探头。地表水测量AP-5000完全便携式的设计以及与带有GPS定位功能的Aquameter组合,完整的数据读出功能和仪器测量设置功能使我们能在野外随时随地进行测量。对于无人监控的短期测量,AP-5000以及AquaLogger-5000是比较理想的组合。AquaLogger拥有足够的电池和内存,能支持AP-5000监测一个多月。而且该系统也很容易设置和安装。如果您正在寻找一个具有成本效益的短期无人监守得方案,那么这将是一个完美的组合。  废水监测通过监控现场实时处理系统,我们可以去报测量的合规性,并最大限度地减少潜在的监管机构施加的罚款风险。我们的AP-5000能提供所需的所有重要参数。其坚固的外壳设计将在部署过程中保护电极,它的小尺寸设计便于我们在不同位置进行测量。

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2021.04.25

【产品介绍】PSMPS纳米颗粒物粒径谱仪

1~2nm范围内的颗粒物,对于帮助我们研究理解痕量气体或VOCs转变为粒子相的基本机理与整个过程至关重要。但是常规的SMPS+C系统的检测下限大约为3nm,因此,Grimm开发了PSMPS系统,该系统创新地将改进后的DMA(Differential Mobility Analyzer)和CPC(Condensation Particle Counters)与AIRMODUS PSM(Particle Size Magnifier)结合起来,将检测粒径范围拓展至1.1nm。改进后的DMA可以最大程度的减少颗粒物的扩散损失,尤其是对于细微颗粒物,极大地提高了DMA对1nm~3nm颗粒物的可通过性。DMA差分粒子电迁移器对颗粒物进行分类,PSM对颗粒物进行凝结,增大颗粒物的粒径,CPC凝结核粒子计数器对经过PSM凝结长大后的颗粒物进行计数。以下为PSMPS系统的详细介绍视频。DMA原理CPC原理 详情咨询:www.yi-win.com(奕枫仪器官网)

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2021.04.19

【时讯】第二十五届大气污染防治技术研讨会圆满落幕

为期两天的第二十五届大气污染防治技术研讨会于2021年4月10-11日在古都西安圆满落幕。会议由中国环境科学学会主办,中国环境科学研究院、中国环境监测总站等单位联办,大会汇聚了全国多家研究院所、高校、企业,并邀请多位院士、专家学者以及产业界代表进行专题演讲,共计1600余人出席本次会议。本届大会聚焦“推进PM2.5和臭氧协同控制,进一步改善生态环境质量”主题,共分为开幕式暨主旨报告、29个专题和1个青年科学家论坛三个部分,共组织了近500场口头报告。与会嘉宾交流成果、展示成就、研讨形势、携手共进,推进PM2.5和臭氧协同控制,实现减污降碳协同效应,助力深入打好污染防治攻坚战。  奕枫仪器在大气污染防治方面有多年设备销售及服务经验,为全国数百家高校、科研院所及企业提供了多样化的大气防治产品及方案;也先后为多个国家污染防治项目提供设备服务与技术支持,得到业内一致认可。此次研讨会,我们展示了多款气体监测产品,如:便携式傅里叶红外气体分析仪、便携式红外激光痕量气体分析仪、自动换膜环境气溶胶采样器、安德森八级气溶胶采样器、SO3分析仪、便携式气溶胶粒径谱仪、红外烟气分析仪等。2021年,是“十四五”大气污染防治关键之年,我们将始终秉承“专业仪器 专业服务 诚信为本 创造价值”的理念,以专业的精神、诚信的态度、创新的原则,不断推动我国生态环境保护和高质量发展,助力打赢蓝天保卫战 。

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2021.04.14

水质监测如何促进可持续发展和实现“水产养殖4.0”

切尔西很自豪能够参与一个创新项目,该项目旨在帮助全球水产养殖业实现可持续发展目标,并推动“水产养殖业4.0”的发展。随着全球人口的快速增长,对鱼类和贝类的需求越来越大,采取行动的压力越来越大……人口增长对蛋白质的需求人类如何可持续地养活不断增长的人口?预计到2050年,世界人口将从大约77亿增加到97亿。保证未来可持续的全球粮食安全现在是一个关键问题。食用鱼和贝类是全球大部分人口的主要主食。但是,随着人口的增加,自然鱼类种群的数量开始下降到不可持续的水平。不仅全球人口在增加,人均鱼类消费也在增加。实际上,鱼类消费超过人口增长约50%。结果,水产养殖业正在迅速增长以满足需求。可持续发展目标水产养殖业(及其产生的蛋白质)的可持续发展非常重要。2015年,联合国宣布了可持续发展目标(SDG)。这些目标是全球采取行动的号召。他们设定了消除贫困的决心;保护地球;并规划到2030年实现和平与繁荣的道路。水产养殖的主要目标是可持续发展目标2、9、12、14和17。这些目标旨在:² 消除饥饿;² 改善行业,创新和基础设施;² 培养负责任的消费和生产;² 保护和恢复水下生活² 在国家之间建立有意义的伙伴关系。水质监测如何为可持续发展做出贡献?水质差会影响环境,并给生产系统带来压力。有时在鱼类和贝类生产中这个因素被忽略。水质差会影响鱼类的福利,并导致生长减慢。水质差还会增加细菌和藻类的生长,使这种因素进一步恶化。监测水质可以带来很多好处。(一)可以帮助现场操作员保持鱼类生长的最佳条件,从而提高生产力。(二)还有助于预测有害藻华(HAB)和细菌生长。这些都有助于减少疾病,从而降低了死亡率,改善了增长,并提高了产品质量。监测水质还可以帮助提高资源利用率并减少浪费。监控饲料和废物水平可以自动调节饲料和水的再循环。这不仅减少了食物浪费,而且提高了能源效率。跟踪监测开放或封闭系统中的水质,使现场操作员能够管理环境影响并保护邻近的生态系统。ADPAC项目“在中国推进数字精确水产养殖”(ADPAC:Advancing Digital Precision Aquaculture in China)是由牛顿基金会(Newton Fund)促成的中英合作。该项目汇集了两国的工业界和学术界。 核心目标是推动中国水产养殖迈向“水产养殖4.0”。该项目将开发一个无线传感器套件网络,该网络可跟踪水质。该系统使用最先进的传感器,“5G IoT”连接性和大数据分析功能,可以实现实时决策。该项目旨在解决关键的可持续发展目标并提高生产率。通过利用数字技术并通过物联网连接站点,ADPAC可以减少消耗,并代表了中英合作的创新范例。

应用实例

2021.04.08

OPUS硝酸盐/亚硝酸盐测量应用案例

应用说明Schweinfurt废水处理厂专为250,000 PE设计,其生物处理阶段通过四条间歇曝气管线运行。每条生产线均配备离子选择性铵/硝酸盐组合探头(ISE)来控制。ISE探头的购买价格相对较低,以电化学方式工作,由于电极特性随时间的变化,会导致测量值出现漂移,并且废水中的杂质会进一步增加这种漂移。因此,需要通过比较实验室的测量进行频繁的校准。再次联合使用铵分析仪和光学硝酸盐探头监测四个曝气管线的排放量,除了直接控制任务,这些还可以监视和检查ISE探头的合理性。任务对于生物处理阶段的排放测量,Schweinfurt废水处理厂有一个带有溢流箱的测量大楼,废水的一部分流被连续泵入该溢流箱。溢流箱中除了安装铵分析仪外,目前还安装了光学NOx探头。然而,它与实验室硝酸盐比较,测量结果并不令人满意,因此必须要重新校准,而光学硝酸盐测量通常不需要重新校准。因此,对于精确控制和监测ISE探头,NOx探头不太适合。此时,需购买新的,功能更强大的探头。另一个缺点是NOx测量的响应时间相对较长。当前在活性污泥中直接使用探头时,必须进行平均值计算,因为由污泥絮凝物引起的高浊度会导致各个测量值的较大波动。因此,通常设置平均超过10-15分钟(3-5次独立测量)以使水文曲线变得平滑。如果废水中硝酸盐浓度的变化非常快,那么在实验室中进行精确的对比测量就变得非常困难。解决方案使用铵分析仪的现有过滤器,并通过流通池将OPUS UV探头安装在旁路中。在透明介质中进行光学测量可以使传感器的路径长度从1 mm增加到2 mm,从而获得更准确的测量结果。此外,由于过滤后各个测量值是稳定的,因此无需进行平均。设定的测量间隔为2分钟。因此,快速过程的动态反应没有阻尼。OPUS紫外探头配有硝酸盐/亚硝酸盐校准装置,可正确记录测点的氮平衡。  检测结果在一个月的监测期内,该公司自己的实验室定期使用比色杯测试硝酸盐和亚硝酸盐,并对两种方法测量进行比较。结果显示OPUS传感器在整个测量范围内在线测量的硝酸盐结果与实验室的结果具有极好的相关性,下图证实了这一点,该图的斜率几乎为1,确定系数为0.99。对于亚硝酸盐,尽管测量范围很低,但相关性很好。一个小偏移量- 0.15 mg/l甚至可以优化测量结果。然而,在试验期间并没有对设置做进一步的调整。2019年6月26日至7月26日,Schweinfurt污水处理厂生物排放中,比较实验室测量值与OPUS UV在线测试的相关性在线测量过程中令人震惊的是,亚硝酸盐被反复检测出且明确可测量的值(最高为2mg /l)。亚硝酸盐和硝酸盐均呈现动态日水文曲线,测量值的变化大且非常快。但总体而言,硝酸盐和亚硝酸盐的总量即使在峰值也远低于10 mg/l。OPUS测量值与实验室测量值NO3-N和NO2-N对比图(OPUS:NO3-N(蓝线)和NO2-N(黄线),实验室:NO3-N(红点)和NO2-N(绿点))这些阶段的实验室比较测量表明,即使在硝酸盐和亚硝酸盐值大幅增高或降低的过程中,OPUS UV探头也能真实地再现动力学过程。同样在浓度峰值的陡峭侧翼,也可以看到与在线值有很好的相关性。平均的阻尼会导致明显更高的偏差。结论结果表明,在该测量点必须使用光谱探头,该探头可以区分地检测硝酸盐和亚硝酸盐。除硝酸盐外,亚硝酸盐的浓度是不可忽略的,这干扰了NOx的测量,导致测量结果偏差。硝酸盐和亚硝酸盐的光学性质相似。它们吸收几乎相同的能量或波长的紫外线。如果像光学NOx传感器那样仅在一个波长下进行紫外线测量,则不可能在这两个参数之间进行区分。结果以纯硝酸盐值输出,并且与存在亚硝酸盐时的实际浓度显著不同。只有像OPUS UV探头那样,在较大的波长范围内以足够的分辨率进行光谱评估,才能同时准确地确定这两个参数。此时,将探头安装在旁路中具有很大的优势。在透明的介质中,原则上可以更稳定,更精确地测量。阻尼也是没有必要的。快速的过程可以实时重现。由于已经存在过滤,因此在这种情况下不会产生额外的投资成本。甚至无需购买自动清洁系统,例如刮水器或空气压缩机。假设旁路中的操作对传感器本身的影响较小,并且磨损较少,则与浸入式探头相比,旁路测量总成本的平衡总体上要好得多。污水处理厂的操作人员也对OPUS UV探头的性能深信不疑。实时可靠而精确的结果使能够有效地监视和优化生物处理过程的控制。

应用实例

2021.04.08

【实验】使用花粉监测系统观察空气中花粉浓度的季节变化

kawashima, s., thibaudon, m., matsuda, s., fujita, t., lemonis, n., clot, b., & oliver, g. (2017). automated pollen monitoring system using laser optics for observing seasonal changes in the concentration of total airborne pollen. aerobiologia, 33(3), 351-362. automated pollen monitoring system using laser optics for observing seasonal changes in the concentration of total airborne pollen——《aerobiologia》2017 使用激光光学装置的自动花粉监测系统,用于观察空气中总花粉浓度的季节性变化 相关背景春季,花粉过敏症多发,发病率加速上升,成为最常见的过敏性疾病之一。疫情期间更须引起重视,专家指出:花粉症多发期 防疫须升级。花粉症是最常见的最常见的过敏性疾病之一,其发病率近年来呈加速上升之势头。欧洲花粉症发病率已经升高至20%,日本超过四分之一的人患花粉症,美国仅豚草花粉过敏率便达26%。我国幅员辽阔,花粉分布具有地域特征,据调查内蒙古花粉症患病率已达18.5%。虽然确实存在缓解过敏的补救措施,例如使用抗过敏药进行治疗;但是,最重要的措施是限制对过敏原的接触。因此,需要对花粉进行采样与监测,以提供与花粉有关的综合信息,为预报提供边界条件。研究法将kh-3000-01 花粉监测仪与欧洲标准方法的7天-24小时 hirst型花粉孢子采样器(en 16868-2019)相邻布置,比较其监测结果。仪器设备:1、7天-24小时 hirst型花粉孢子采样器2、kh-3000-01 花粉监测仪实验方法:在西欧中部地区进行了两个系列的野外实验。1、法国里昂附近山顶附近的国家监测局(rnsa)研究所花园;海拔约480m a.s.l;2、瑞士气象测量中心监测站两层楼的楼顶,海拔约490m a.s.l。以不同花粉类群为研究对象,研究人员获得了每立方米花粉粒的花粉浓度数据,并将观测数据汇总为日平均值。通过比较两种方法(即hirst采样器和花粉监测器)获得的空气中花粉浓度的时间变化,确定了每种类型(种、属或科)花粉监测器估算的适当时期。图1 rnsa的空气花粉测量系统总体图。研究结果7天-24小时 hirst型花粉孢子采样器与kh-3000-01 花粉监测仪估计的空气中花粉浓度的时间变化模式吻合较好。 图 2010年rnsa两种观测方法的空气中花粉浓度的时间变化。a柏科,b梣属, c桦木属, d栎属,和e禾本科。 图 2010年rnsa两种观测方法空气中花粉浓度的时间变化。a春季三种主要花粉,b总花粉。 图 瑞士气象测量中心两种观测方法的空气中花粉总浓度的时间变化。''hirst''为7天-24小时 hirst型花粉孢子采样器获得的浓度,''monitor''为kh-3000-01 花粉监测仪利用每年的采集因子估算的浓度,''monitor unite''为kh-3000-01 花粉监测仪利用3年的平均采集因子估算的浓度:a 2013年,b 2014年,c 2015年。研究结论经过3年的实际运行验证实验,结果可以证明我们使用激光光学技术的自动花粉监测系统的有效性,可用于估计总的空气中花粉浓度的季节性变化的总体特征。估计的空气中总花粉浓度的时间变化模式与整个花粉季节的观测时间变化模式非常吻合。kh-3000-01 花粉监测仪能够估算出空气中总花粉浓度的季节性变化的总体特征。相关产品1、 burkard 7天*24小时hirst型花粉孢子采样器英国burkard 7天*24小时孢子采样器是一款容积式单级缝隙撞击采样器,可以长时间连续捕捉花粉、孢子等空气中的颗粒物。颗粒物会被紧紧压在粘性的透明塑料胶带上(聚酯薄膜),胶带固定在一个有固定周长圆筒上,圆筒由7宝石机芯驱动。采用大轮叶使得采样器对风向的微小变化敏感。在无人操作的情况下,可连续七天对空气中传播的微粒进行采样。  此采样器已成为全世界的参考标准,是美国国家过敏局(national allergy bureau,nab)对真菌孢子和花粉监测的标准采样装置,也是欧洲气传变应原网(european aeroallergen network,ean)组织的花粉标准采样装置。(相关标准:en 16868-2019:ambient air - sampling and analysis of airbone pollen grains and fungal spores for networks related to allergy - volumetric hirst method.) 产品特征持续采样时间可达7天内置真空泵采用高精度7宝石钟机芯可更换进样孔支持24小时持续捕捉可靠简单的样品制备支持电源或电池供电可选配太阳能工具箱技术参数7天*24小时hirst型花粉孢子采样器采样原理hirst型单级缝隙撞击采样器采样流速10lpm(0.35cfm)采样面积0.89 m2,半径53 cm采样时间7天,可选择24 h型采样效率d50=5.2 μm滚筒转速2 mm/h,精密7-宝石轴承时钟机构驱动高度94 cm胶带melinex透明胶带200号标准孔口大小2 mm×14 mm碰撞卷尺200 标准尺电源220/240 v,50 hz或110 v,60 hz净重16 kg电池12v毛重30 kg纸箱包装尺寸57×65×65 cm 2、 kh-3000-01a 花粉监测仪kh-3000-01a通过漏砂柱有效收集花粉颗粒,是一款通过前向和侧向的光散射原理花粉数量的粒子计数器。kh-3000-01a与传统的花粉数测定方法相比,极大地帮助了研究人员节省时间,减少了花粉数量测量的工作量。通过前向和侧向的光散射原理,kh-3000-01能高效可靠识别花粉和其他颗粒(例如纤维粉尘)。 相关应用kh-3000-01花粉监测仪在日本得到广泛认可,并应用到日本环境省管理的“ hanako-san”系统,在除冲绳县以外的日本所有县中的120个观察点测量一天24小时内中空气中花粉浓度的每小时变化(http://kafun.taiki.go.jp/、https://endo-jibika.com/pollen/)。 技术参数kh 3000 01a 花粉监测仪采样原理半导体激光前向+侧向光散射 (花粉)半导体激光侧向光散射(其他颗粒)采样流速4.1 lpm粒径范围~25-40 um测量间隔 interval1 min ~ 9999 min 可选显示lcdi/o 接口rs-232c内存180 数据供电ac220v(50/60hz)尺寸约320(w)×230(d)×140(h) mm重量~5 kg  

应用实例

2021.03.29

【实验】封锁期间马德里室外空气不同粒径颗粒物中SARS-CoV-2 RNA的测定

研究背景:COVID-19作为一种病毒性呼吸道传染病,人类之间可能通过直接(人对人)和间接(通过污染物)接触传播。部分研究人员认为SARS-CoV-2病毒可能存在于颗粒物(PM)中,呼吸道将是第三种传播途径。高水平的城市空气污染、天气和特定的气候条件对COVID-19确诊总人数的上升可能有重大影响。此前的研究记录了意大利北部和美国城市地区室外空气颗粒物(PM)中存在SARS-CoV-2病毒。马德里市在2020年3月至6月期间受到COVID-19的严重影响。此外,在几种大气情况下,这座城市通常会显示出高浓度的PM。评估PM中病毒RNA的存在,可作为流行病复发的一个指标。本研究旨在调查室外空气样本(PM10、PM2.5和PM1)中SARS-CoV-2 RNA的存在情况。方法:于2020年5月4日至22日在马德里采集PM10、PM2.5和PM1 6个样本,使用3台Digtel DHA-80 MCV大流量采样器(30 m3 h-1),切割头分别采集PM10、PM2.5和PM1来采集。RNA提取和扩增是根据意大利Setti等人最近制定的方案进行的,多达三种高度特异的分子标记基因(N1、N2和RP)被用于检测SARS-CoV-2 RNA的存在。结果:所有过滤物提取RNA并检测N1、N2和RP基因表达后,均未发现SARS-CoV-2 RNA。(表1:采样期内PM10、PM2.5、PM1平均浓度及气象参数)(图1:马德里过去14天累计发病率地图,突出为研究区马德里蒙克洛亚)(表2:采集的样本(滤膜编码和PM分值)与检测结果)结论:我们于2020年5月在马德里进行的研究中,在PM10、PM2.5和PM1组分的石英纤维过滤器采样中未发现SARS-CoV-2。然而,病毒基因组的缺失可能是由于不同的因素,包括:导致冠状病毒传播减少的社会互动和经济活动,室外空气中每日PM浓度较低,以及气象稳定性和春季较高的温度特征。应在冬季进行进一步的研究,因为冬季存在较高的病毒循环和每日PM超标情况。 DHA-80 气溶胶连续采样器DHA-80气溶胶采样器是瑞士DIGITEL公司生产的一款连续自动的采样器,自动更换滤膜,系统备有15个滤膜托盘,同时可配置PUF采样单元,采集挥发性和半挥发性有机物,及多环芳香烃等,无人值守,自动、持续采样两周。可大大节约采样的人力成本。产品特点自动更换滤膜恒定的、精确的体积流量控制(6 ~ 60 m³/h)PM10 、PM2.5和PM1.0切割头,符合EN12341规定,并通过认证可选配PUF采样单元,采集挥发性和半挥发性有机物可选冷却模块,保证采样膜保存温度符合EN12341规定可配置气象传感器室内、室外模式皆可使用,野外外壳配置防护等级为IP54,可露天安装该设备,安装在19英寸的工业标准箱中

应用实例

2021.03.22

【科普】叶绿素荧光传感器原理科普

目前测量叶绿素浓度的方法有很多,可分为现场测量与实验室测量。现场测量主要是使用叶绿素荧光传感器来测量叶绿素浓度;实验室测量主要有荧光法、分光光度法以及液相色谱法等等,其中荧光法是使用最为广泛的一种实验室内测量叶绿素浓度的方法。现场测量优点是测量方便,可快速得到数据,无化学试剂,不存在二次污染,并且是在不干扰叶绿素生存环境状态下进行原位测量,缺点是易受其他荧光物质以及背景光的影响,数据存在一定误差;实验室测量较为繁琐复杂,但是数据准确度相对较高。叶绿素荧光现象是由传教士Brewster首次发现的。1834年Brewster发现,当一束强太阳光穿过月桂叶子的乙醇提取液时,溶液的颜色变成了绿色的互补色——红色,而且颜色随溶液的厚度而变化,这是历史上对叶绿素荧光及其重吸收现象的首次记载。后来,Stokes(1852)认识到这是一种光发射现象,并使用了“fluorescence”一词。叶绿素荧光现象:叶绿素提取液在透射光下呈绿色,在反射光下呈红色为什么会产生叶绿素荧光现象?叶绿素对于可见光(380-760nm)中的蓝紫光和红光具有很强的吸收,当一束光透过叶绿素时,所有的蓝紫光和红光被吸收,只剩下绿光进入我们的眼睛,所以叶绿素提取液在透射光下呈现绿色;当一束光照射叶绿素提取液时,叶绿素吸收蓝紫光和红光后,产生红色波段荧光,因此在反射光部分会观察到叶绿素提取液呈现红色。那么在自然状态下为什么植物叶片不是红色的?因为自然状态下绝大部份的光能都被用来做光合作用,产生的荧光可忽略不计。叶绿素吸收蓝紫光和红光              叶绿素产生的荧光处于红光区荧光是如何产生的?叶绿素在光照下吸收蓝紫光和红光,叶绿素分子从基态(低能态)跃迁到激发态(高能态)。由于波长越短能量越高,故叶绿素分子吸收红光后,电子跃迁到最低激发态;吸收蓝光后,电子跃迁到比吸收红光更高的能级(较高激发态)。处于较高激发态的叶绿素分子很不稳定,在几百飞秒(fs,1 fs=10-15 s)内,通过振动弛豫向周围环境辐射热量,回到最低激发态。最低激发态的叶绿素分子可以稳定存在几纳秒(ns,1 ns=10-9 s)。处于较低激发态的叶绿素分子可以通过几种途径释放能量回到稳定的基态。能量的释放方式有如下几种(Campbell et al.,1998;Roháček & Barták,1999;Malkin & Niyogi,2000):1、重新放出一个光子,回到基态,即产生荧光。由于部分激发能在放出荧光光子之前以热的形式逸散掉了,因此荧光的波长比吸收光的波长长,叶绿素荧光一般位于红光区。2、不放出光子,直接以热的形式耗散掉(非辐射能量耗散)。3、将能量从一个叶绿素分子传递到邻近的另一个叶绿素分子,能量在一系列叶绿素分子之间传递,最后到达反应中心,反应中心叶绿素分子通过电荷分离将能量传递给电子受体,从而进行光化学反应(光合作用)。荧光产生过程UniLux叶绿素荧光传感器原理叶绿素的荧光值大小与叶绿素的浓度成正比关系,两者之间的具体相关关系则需要进行实验室校准。UniLux叶绿素荧光传感器使用蓝光430nm作为中心发射光源,使用685nm作为中心检测波长。通过去离子水校准其背景值,100ug/l叶绿素丙酮提取液作为高值校准。从而得到叶绿素荧光和浓度之间的具体计算公式,实际应用中将检测到的荧光值代入公式,即可得到叶绿素浓度:Concentration =(Signal/Ref)* Gain + Offset上式中:Concentration为检测的叶绿素浓度Signal为仪器实际接收到的信号Ref为仪器内部参比值Gain为校准中得到的参数Offset为基线背景值校准得到的参数需要注意的是,实验室内使用的叶绿素标准溶液与自然环境中的浮游植物,它们对光的吸收波宽以及发射的荧光宽度都有不同之处。因此,在实际测量中不可避免会出现误差。另外,校准时的环境温度等等都会对结果有所影响。最好的处理方法是在实际现场中,使用需要测量的浮游植物已知浓度溶液来作校准,这样得到的结果会大大增加准确性。当然,随之也会增加很大的人力和成本。UniLux 单参数荧光计UniLux荧光计是英国Chelsea Technologies Group LTD(CTG)生产的一款单参数荧光计,可用来测量以下参数之中的一种:叶绿素a、藻蓝蛋白、用于藻类监测的藻红蛋白以及用来染料跟踪应用的若丹明或荧光素。用户可从一个广泛的荧光范围来指定其特定的荧光参数以对应其监控需求。UniLux提供RS232输出以及0~5V的模拟输出,同时也可以选择单一的RS422输出。这种灵活的输出设置使其适应不同的系统并能和其他平台很好地融合。应用范围现场叶绿素&藻类研究环境监测染料跟踪颗粒物测量颗粒研究过程控制专为定点、剖面、拖拽或者ROV/AUV平台设计仪器特征小型、低成本单波段荧光计标准模拟输出用户可选采样频率01Hz~3Hz低功耗内置参比激发强度抑制环境日光低噪音,高灵敏度低浊度突破用户可调节动态范围RS232&模拟输出(或者RS422可选)传感器参数波长可选动态范围*检测限激发波长发射波长叶绿素a0~100μg/L470nm/30nm685nm/30nm荧光素0~100μg/L480nm/30nm530nm/30nm若丹明WT0~100μg/L470nm/30nm590nm/45nm蓝藻藻红蛋白0~100μg/L530nm/30nm580nm/30nm蓝藻藻蓝蛋白0~100μg/L590nm/45nm645nm/45nm浊度0~100FTU470nm/30nm470nm/30nm*可配置500μg/L物理参数尺寸26.5mm直径×105mm(包含接口140mm)空气中重量100g压力室缩醛 C深度评级600m接口MCBH-6-MP-SS输入电压11~25V dc数据输出数字RS232和模拟0~5V(RS422 & SDI-12可选)电源要求1W@12V

应用实例

2021.03.01

【实验】病房空气样本中流感病毒的检测

Chamseddine, A., Soudani, N., Kanafani, Z., Alameddine, I., Dbaibo, G., Zaraket, H., & El-Fadel, M. (2021). Detection of influenza virus in air samples of patient rooms. The Journal of hospital infection, 108, 33–42. https://doi.org/10.1016/j.jhin.2020.10.020Detection of influenza virus in air samples of patient rooms——《The Journal of hospital infection》2021研究背景监测和控制医院室内空气中的微生物污染物,包括呼吸道病毒,已成为医院预防感染策略不可或缺的一部分。近年来,随着禽流感病毒,重症急性呼吸综合征和中东呼吸系统综合症冠状病毒的出现,有关呼吸道病毒在空气中传播的潜力的争论和担忧加剧了。每年的流感爆发主要是由甲型流感病毒(IAV)(H1N1和H3N2亚型)和B型流感病毒(IBV)引起的。另一方面,呼吸道合胞病毒(RSV)是中度至重度呼吸道感染的主要原因。了解流感病毒和RSV通过气溶胶的传播和传播对于在医院环境和医疗机构中制定预防措施至关重要。研究方法1、采样方法:Coriolis μ生物气溶胶采样器(300 LPM+10 min)样品A:距患者头部0.3 m处。样品B:距门0.5 m,患者2.2 m处。2、分析方法:实时聚合酶链反应(RT-PCR)检测和定量空气样本中的病毒颗粒。噬菌斑测定法确定检测到的病毒的传染性。研究结果:1、在IAV感染的26位患者中,有17位至少有一个阳性空气样本(表I)。在这项研究中,不同年龄组之间的检出率没有显著差异(P> 0.05)(表I)。 2、所收集的空气样本中有51%(26/51)的IAV呈阳性。与住院第二天和第三天收集的样本相比,在住院第一天收集的样本中检测到更高的流感病毒载量。三名感染RSV的患者房间的空气样本(在入院的第二天和第三天收集)在PCR时都没有RSV阳性。3、定量RT-PCR结果显示在近处(0.3 m)和远处(2.2 m)的空气样本之间,病毒载量没有显著差异。4、噬菌斑测定法显示所收集的空气样品均未产生传染性病毒。从病房获取的空气样本中IAV RNA的检测主要与咳嗽和/或打喷嚏的患者有关。结论:1、从感染患者那里采集的0.3 m空气样本大多数都是阳性的,尤其是在住院第一天,如果不采取适当的感染控制措施,这会增加医疗服务提供者和访客的接触风险。2、尽管程度较轻,但医护人员和来访者仍可能在距离有症状的流感患者2.2 m的地方接触到气溶胶病毒。流感病毒可在患者病房中雾化超过1 m,这是感染控制实践认为安全的距离。需要进一步研究以确定雾化病毒颗粒的感染程度。Coriolis μ 生物气溶胶采样器Coriolis μ是一款创新的基于湿壁气旋原理的生物空气采样器,基于湿式气旋技术,结合高流速采样,Coriolis μ可在10分钟内提供最高效的颗粒收集。收集生物颗粒包括毒素、病毒、细菌、霉菌、花粉和孢子,并将其浓缩在液体中,样品以液体形式输出可与任何类型的分析兼容,只需几个小时即可获得可靠的结果。通过经UK HPA依照ISO14698-1要求的认证,仪器符合CE/UL/CEM的标准要求。工作原理预装收集液到锥形瓶气旋式抽入空气颗粒物与空气分离,浓缩在液体中样品分析产品应用1、 食品、医药、兽医、工业2、 污染与环境3、 生物医学与健康4、 科学研究和发展产品特征100~300 LPM高流量,可有效收集低粒径颗粒物,如病毒;可选长时间采样组件,采样时间长达6小时,长时间在特定地点采集,整批处理;与非培养分析方法(PCR、免疫分析、细胞计数、ATP生物荧光等)兼容,大大缩短分析时间,也可几种分析方法联用。1、几个小时内可得灵敏特异结果;2、15 ml恒定体积可防止液体过载,也可用于分装样品,用于不同的分析方法;3、可用于采样不能用培养法的生物污染,采集后用固相细胞计数法进行定量。技术参数采样流速 100~300 LPM(50 LPM一调)采样时间  1~10 min,最长可达6 h(配LTM组件),可设定采样延迟时间液体体积 10~15 ml采集效率颗粒物粒径>0.5μm,D50约0.5 μm电池续航 约1h清洗消毒H2O2认证ISO14698-1/CE/UL/CEM尺寸22 × 33 × 36 cm重量   3kg(含电池), 4.5kg(带可选附件) 2021相关文献Air filtration as a tool for the reduction of viral aerosols——《Science of The Total Environment》2021Towards parameterising atmospheric concentrations of ice-nucleating particles active at moderate supercooling——《Atmospheric Chemistry and Physics》2021In Silico Study Suggesting the Bias of Primers Choice in the Molecular Identification of Fungal Aerosols——《Journal of Fungi》 2021Detecting Environmental Contamination of Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) in Isolation Wards and Fever Clinics——《Biomedical and Environmental Sciences》2021Detection of influenza virus in air samples of patient rooms——《Journal of Hospital Infection》2021Bioaerosolization behavior along sewage sludge biostabilization——《Frontiers of Environmental Science & Engineering》2021 Environmental Contamination of SARS-CoV-2 in a Non-Healthcare Setting——《International Journal of Environmental Research and Public Health》2021

应用实例

2021.02.22

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