颗粒渗透量仪

2010年9月，美国康塔仪器公司隆重推出最新的薄膜孔径分析仪器， Porometer 3G。该仪器是一款独特的全自动多功能分析仪，该仪器的测试原理为毛细管渗透法，利用可浸润液体测定薄膜孔径及渗透率。该方法没有污染，无需实验室改造，更安全更便捷。同时该方法也是ASTM薄膜测定的标准方法 。为了使广大用户更多地了解美国康塔仪器公司最前沿的测量技术, 我公司将于2010年12月14日9:30时在北京理化分析测试中心（北京市西三环北路27号），举办全自动薄膜孔径及渗透率测量仪新品发布暨技术讲座，届时将由我公司总部的专家Mr. Jeff. Dixon详细介绍该仪器原理及应用并解答有关问题。欢迎您的光临！

流行病学家怀疑，空气中的某些污染颗粒，使得每年有多达数百万的人过早死亡。然而，在许多发展中国家，由于地表空气污染检测器的缺乏以及其他现实因素，我们无法得到关于这种污染颗粒的具体数据，哪怕是粗略的统计数字也很难估算。这些有问题的颗粒物，被称为细颗粒物(PM2.5)，它的直径小于或等于2.5微米，约为人类头发丝的十分之一。这些小颗粒可以穿过人体正常的防御通道，渗透到肺部深处。　　为了弥补地表PM2.5测量手段的缺失，环境学专家希望利用卫星来提供一个地球全景图。然而，卫星仪器通常很难实现近地面空气中细颗粒物的精确测量。问题就在于：大多数卫星仪器无法将那些浮于地表的和悬于大气层中的细颗粒物区分清楚。此外，云层也会遮挡卫星仪器的视角。还有明亮的陆地表面，诸如雪地，沙漠，和城市的一些中心区域，这些也极大妨碍了卫星仪器的观测。　　然而，今年夏天，卫星的观测视野略微变得清晰。因此，最新一期《环境健康展望(Environmental Health Perspectives)》杂志得以发表首张PM2.5长期观测的全球地图。加拿大研究人员，来自达尔豪斯大学(Dalhousie University，该学校位于美丽的海港城市–哈里法斯，新斯科舍省)的Aaron van Donkelaar和Randall Martin将两台NASA卫星仪器监测仪器得到的气溶胶总量相加，并且与电脑模型计算出的气溶胶垂直分布量结合在一起，制作出了这张地图。　　 　　【图中：颜色由深蓝，浅蓝，到黄色，暗红，代表着PM2.5的浓度越来越高】　　他们的地图，显示了2001年至2006年PM2.5的平均值。它为这种危害人类健康的细颗粒物研究，提供了一个迄今为止最全面的看法。然而，相对那些早已建立了完善地面监测网络的发达地区，这项新混合技术并没有给它们带来更为精确的污染指数测量结果。　　不过，这张地图首次给一些发展中国家提供了PM2.5卫星测量数据，这些国家还从未有过对其空气污染水平的评估。　　该图显示，从北非撒哈拉沙漠一直延伸到东亚的一大片区域，PM2.5污染指数相当严重。结合人口密度考量，它表明，全世界超过80%的人口正在呼吸着严重污染的空气，污染指数甚至超过了世界卫生组织给出的最小安全值，即每立方米10微克。美国PM2.5水平相对较低，不过中西部和东部一些中心区域的污染，依然清晰可见。　　“我们还要继续完善这张地图，但它已经是一个了不起的飞跃，”该地图的缔造者之一，大气科学家马丁说道：“对于那些没有能力进行地表测量的地区，我们希望这些数据对他们能有所裨益。”　　PM2.5健康影响的探讨　　让我们深吸一口气。就算空气看起来纯净透明，可以肯定的是，你已经吸入了数以百万计的PM2.5颗粒。虽然这种颗粒人的肉眼不可见，但它在地球的大气层中却无处不在，而且它们的生成机制有自然因素，也有人为因素。研究人员仍在努力量化PM2.5自然与人为产生因素的精确百分比，显而易见的是，这两种来源都对新地图中的那些热点区域起到了推波助澜的作用。　　比如说，大风在阿拉伯和撒哈拉沙漠区域卷起了大量沙尘。而在许多高度城市化的地区，比如中国东部和印度北部，有很多没有安装使用过滤装置的发电厂和工厂，它们在燃烧煤的过程中，产生了盈千累万的硫酸盐和烟尘微粒。机动车尾气也制造出相当多数量的硝酸盐和其他微粒。此外，还有农作物废弃物焚烧和柴油发动机燃烧产生的煤烟颗粒，科学家们称之为黑碳物质。　　美国杨百翰大学的教授，流行病学家，及该领域世界领先的专家之一Arden Pope为我们解释道，城市空气中，人为产生的颗粒往往占据主导地位。人们天天呼吸着这些空气，同时这些粒子也让医学专家最为头疼。这是因为，较小的PM2.5颗粒可以穿透人体呼吸道的防御毛发状结构，也就是鼻腔中的鼻纤毛。这些鼻纤毛在人体结构中起到一个相当不错的，筛选较大颗粒的作用。　　一些细小的颗粒能深达人体肺部，有些超细颗粒甚至可以渗透进血液，从而引发人体整个范围的疾病，包括哮喘，心血管疾病，支气管炎，等等等等。美国心脏协会估计，仅在美国，被PM2.5颗粒污染的空气就导致每年约60,000人死亡。　　虽然我们已经知道，PM2.5是一类可以造成人类健康隐患的粒子，研究者们还未成功地筛选出，该为此负责任的特定类型粒子。Pope教授谈道：“哪些类型的粒子对人体最为有害，关于这个问题人们仍在争论不休，我们暂时还不明了，最具危害性的，到底是硫酸盐，硝酸盐，还是细微粉尘颗粒。“　　现有的最大症结是：PM2.5中各种颗粒混杂，而且经常还产生新的混合粒子，卫星仪器和地面监测仪器很难去辨别解析出其中的单个粒子。　　卫星技术引导PM2.5研究的未来　　对于试图解决这一问题，和PM2.5其他未解谜团的研究者而言，这张新的地图，以及围绕它的相关研究，都将在未来引导他们的研究方向。比如，最基本的问题：全球各地，空气污染危及健康的具体人数到底是多少? 马丁说：“我们可以清楚地看到，为数不少的人们暴露在高浓度悬浮颗粒环境中，不过，到目前为止，还没有人去研究这在人类死亡和疾病中的关系。流行病学主要关注的还是发达国家，比如北美和欧洲。”　　现在，有了这张地图和一些相关数据，流行病学家可以开始着手研究长期暴露在高浓度微粒的环境中，会给人类健康造成何种影响。尤其是，亚洲那些快速发展的城市，和北非一些沙尘区域，此项研究一向匮乏。这些新的信息对于美国或西欧一些地区也将大有裨益，那些区域长久以来都使用地表探测器的结果作为衡量空气质量的标准。　　研究人员从多个仪器中采集数据，有装载在Terra卫星上的多角度成像光谱仪(MISR)，还有Aqua和Terra卫星上的中等分辨率成像光谱仪(MODIS)，此外，他们还使用一种化学输送模型，也即GEOS-Chem技术来绘制这张新地图。　　然而，制作这张地图的研究人员强调，我们并不能从此地图得出关于全球各地区PM2.5的排放量水平的结论。来自马里兰州NASA戈达德航天中心(Goddard Space Flight Center)，且参与发布这份报告的遥感专家Ralph Kahn对此进行了详细解释，尽管研究人员Aaron van Donkelaar通过应用数据融合技术，给我们提供了一个更为清晰的细微颗粒全球视野，可是，对于某些区域来讲，不确定的因素可能使它们的PM2.5预估值偏低了25%或更多。　　为了提高对悬浮颗粒的了解，NASA的科学家们计划参加一系列的现场活动，以及众多的卫星飞行任务。以NASA戈达德航天中心为例，中心管理人员正致力于加强和扩大一个名为AERONET的全球网络，该网络将所有的地表颗粒监测器紧密相连。此外，今年的晚些时候，来自纽约戈达德太空研究所(GISS)的科学家们也将着手分析从Glory卫星接收到的第一份数据。该卫星携带了一种创新性仪器—偏光仪，它可以采用新的方式去测量细微颗粒特性，实现对现有空间气溶胶技术测量仪器的互补。　　戈达德地球科学技术中心主管Raymond Hoff坦言：“要实现利用卫星技术测量空气污染的全部潜能，我们还有很多工作要做。”他最近在《空气与废物管理协会》学术期刊中发表了一系列详实论述,然后，他补充说道：“但是，这已经是我们迈出的重要一步。” ( 译言社翻译美国国家航空航天局

导读：北京明尼克分析仪器设备中心在2020年度品牌直播活动中播出了对公司技术总监李高沪先生的特别专访，节目中李工为广大观众深入解读了明尼克近年来引入的国际高端产品，回答了行业普遍关心的热点问题，也对相关分析和应用的宝贵经验作了分享，受到业界的广泛关注和积极评价。在首期钝化产品访谈实录中，我们已经领略到节目内容的精彩、专业，本期让我们共同回顾渗透管产品直播的精彩实录。 访谈地点：明尼克海淀云中心办公区 北京明尼克分析仪器设备中心技术总监：李高沪 各位朋友大家好，我是北京明尼克分析仪器设备中心市场部的代洪军，时间过得真快，上月底我们的钝化产品访谈直播还历历在目，此刻在明尼克海淀云中心办公区色谱应用中心里仪表网专场直播又一次如约而至。今天和大家共同分享一种国际上流行的渗透管产品，明尼克引进的VICI渗透管技术产品同样在分析界广泛应用并得到众多客户的高度肯定和信赖。我们知道，国家越来越重视实验室环境及人员安全，大家对实验室仪器安全与设备的准确性、经济性、快捷性越来越重视，如何提高安全、降低运输时间和各项成本并能解决一些气体不能配置的困扰，如何使您的实验室高大上并能解决问题，本期直播给您优质的解决方案。VICI渗透管及附属装置可谓一次性投入、受益终生，核算起来非常经济又确保实验室的人员、财产安全，请您千万不要错过本期节目。今天非常荣幸我们再次邀请到色谱界专业人士、北京明尼克公司技术总监李高沪先生，请李工就气体分析中可替代传统气瓶的渗透管类产品相关问题进行解答，首先请李工对明尼克渗透管产品总体情况作一下介绍---李工：好的，观众朋友们，大家好，有幸再次来到中国仪表网与大家见面，北京明尼克渗透管产品来自于美国VICI品牌，明尼克是VICI中国区首席代理，我们知道VICI阀类产品世界驰名，用于渗透管的动态标准气体发生器、气体纯化器、色谱检测器等产品同样在业界表现不俗，这些产品作为明尼克的高端仪器同步服务于全国分析行业客户。 明尼克公司总经理薛海玲女士及技术总监李高沪先生与VICI公司总经理Franco Cozzio先生在美国PITTCON展会合影 代洪军：谢谢李工，一些观众可能还不了解渗透管这类产品，您能给大家简单介绍一下原理和应用吗？ 明尼克 VICI Dynacal 渗透管 李工：渗透管是在一个小尺寸惰性可渗透的容器中装有两相间平衡的纯化学物质，可以是气液相，也可以是气固相，在一个恒定温度下渗透管内的物质以一定的速率通过渗透部位向外渗透。渗透管插入载气流中，产生试验所需的浓度，用来标定气体分析器系统，也用于危险气体报警测试、材料和生物系统的长期研究，以及任何需要稳定痕量浓度的应用场合。代洪军：好的，那么渗透管都有哪些物质成分呢？李工：目前VICI能作的渗透管有大概有五百种成分可以用作渗透管的材料，比如常用的有汞、甲醛、氨、硫化物、磷化氢、一氧化碳、一氧化氮和甲烷及苯系物等等，涵盖了实验室分析用的众多无机和有机组分，具体可关注明尼克官网及各合作网站的相关产品信息。 明尼克 VICI 渗透管常用组分 代洪军：有观众咨询渗透管的渗透速率有什么标准吗，请您介绍一下。李工：渗透管和动态标准气体发生器联用，通过测定已知温度下已知时段内重量的减少值来计算渗透速率建立一个分析的基准点，VICI渗透管的渗透速率可以溯源NIST，也就是美国国家标准技术研究院，相当于国内的中国计量院的方法来确定，量值来源权威可靠、可溯源。代洪军：好的，上面说到动态标准气体发生器，VICI有相关产品吗？李工：VICI是有相关产品的，我们知道渗透管和动态标准气体发生器联合使用产生标准气体的，VICI同样提供各种型号的气体发生器，从最基本的Model 150型230、340、345型到Model 505型都可以精确提供ppb到ppm浓度范围气体，产品一如VICI阀类产品具有可靠的精确度和数据的重复性。 VICI Model 505型动态标准气体发生器 代洪军：谢谢李工，如开场所说，非常多的观众关心使用渗透管和动态标准气体发生器与使用气瓶相比有哪些优势，您能再给大家系统介绍一下吗？李工：渗透管的优点主要有，在惰性介质中使用的是纯物质，所以浓度精度高，建立的标准易于溯源NIST，能得到EPA和ASTM认可，改变和增加单个成分，十分方便，浓度范围宽，改变温度和稀释流量可以方便改变浓度范围。瓶装气的缺点大概有这几点，在另一种介质中达到平衡，多组分和浓度范围宽需要大量的气瓶，会占用珍惜的实验室面积，气瓶用的时间长的话还可以使标准或浓度下降，很多活性物质不能使用气瓶。总之，VICI提供的渗透管和渗透装置无论从安全性、精确性、经济性、便捷度方面与传统钢瓶相比都大占先机。代洪军：那么请您再介绍一下VICI渗透管的主要类型？李工：VICI渗透管主要分为两大类，主要分为Dynacal和G-Cal两大系列，Dynacal主要用在恒温控制的环境下工作，分为管状渗透管、长寿命渗透管、薄膜渗透膜渗透管三种型号，渗透速率可在5ng/min到50000ng/min范围内变动；G-Cal渗透管是美国专利产品，具有极低的温度敏感性，在室外用温度变化影响不大，特别适用于现场条件下的分析，同样可以得到一定浓度的ppm或ppb级的混合气体。 明尼克 VICI G-Cal 渗透管 代洪军：好的，谢谢李工的介绍，那么渗透管内填充液减少后会影响渗透速率吗？李工：不会的，只要渗透管中哪怕还有一点液体就存在着气液平衡，渗透腔中就会保持恒定的蒸气压。代洪军：渗透速率会随着外部压力的变化而变化吗？李工：我们说不会，海拔高度和大气压力的变化不会使渗透速率发生变化，挥发性化学成分在渗透管或渗透膜表面的分压力被认为是0，当渗透时有尾气吹扫时这个假设是成立的，渗透率是化学填料从渗透管内腔扩散至外壁时压力梯度的函数，在压力梯度变化到可发现渗透明显改变之前渗透管附近会产生相对高浓度的气体。代洪军：还有观众非常关心渗透管的安装方向会对渗透速率产生影响吗？李工：渗透管的安装方向不会对渗透率产生影响，温度是影响化学物质在渗透膜内的蒸气压和溶解性的全部因素，和液体与管内壁接触面的大小无关。代洪军：谢谢李工，还有观众咨询，动态标准气体发生器与渗透管是如何配合的，请您再给大家介绍一下。李工：渗透管在使用时放在动态标准气体发生器的渗透腔内，载气以一个恒定流量经由渗透腔，渗透腔的温度控制了标准气体从渗透管向外渗透的渗透率，保证了仪器的精度，VICI同样提供相应的动态标准气体发生器产品，Model 505型有两个独立温控的渗透腔，每个腔体放置一至多支渗透管可产生多种组分的混合标气，温度控制精度可达0.01摄氏度，渗透出的气体随着载气稀释可以通过质量流量计来控制，精度可以达到±1%，从而得到不同浓度的标准气体。 VICI Model 500型动态标准气体发生器 代洪军：刚刚看到还有客户比较关心产品的货期情况，您给介绍一下？李工：常用的渗透管，如汞、甲醛、硫化物、苯系物都属于常用产品，一般货期4-6周，不太常用渗透管货期略长，VICI原装动态标准发生器货期一般8周以上。代洪军：非常感谢李工的精彩解答，今天可谓干货满满，由于时间关系，本次采访就到这里，感谢直播平台的大力支持，谢谢大家的关注和分享，也请您关注明尼克同期其他的直播节目，谢谢大家，再见！ 附注：视频回放二维码： （直播时间：2020年8月18日）