高浓度甲烷传感器

研究人员开发了新的信号处理技术，与光流体生物传感器芯片一起使用，以检测浓度变化8个数量级的纳米珠混合物。图片来源：霍尔格施密特/加州大学圣克鲁斯分校美国加州大学圣克鲁斯分校团队在用于检测或分析物质的芯片传感设备方面取得重大进展，为研制高灵敏度的便携式集成光流体传感设备奠定了基础。这些设备即使涉及浓度变化很大且完全不同类型的生物粒子时，仍然可同时进行多类型的医学测试。该研究成果发表在最新一期《光学》杂志上。研究人员将新的信号处理技术应用于基于光流体芯片的生物传感器，能对8个数量级浓度的纳米珠混合物进行无缝荧光检测，将传感器可工作浓度范围扩大了1万倍以上。团队表示，新设备足够灵敏，不但可检测单个生物分子，还能在非常宽的浓度范围内工作，以同时测量和区分多种粒子类型。这一多类型分析测试平台，原理基于光流体芯片，通过用激光束照射粒子，然后用光敏探测器测量粒子的响应来检测粒子。还使得该平台具有执行各种类型分析所需的灵敏度，可检测包括核酸、蛋白质、病毒、细菌和癌症生物标志物等粒子。在这项新工作中，研究人员还开发了一种信号处理方法，得以同时检测高浓度和低浓度的粒子。他们结合不同的信号调制频率：高频激光调制以区分低浓度的单个粒子，低频激光调制以在高浓度下同时检测来自许多粒子的大信号。团队还应用到最近开发的一种极速算法，以实时识别和高精度区分。这种信号分析方法，本质是用不同浓度和各种荧光颜色的纳米珠溶液泵送光流体的生物传感器芯片。目前，其能正确识别浓度差异在混合物中超过1万倍的纳米珠。未来，其将用于分析来自人工神经元细胞组织类器官的分子产物，为人们带来神经源性疾病和儿科癌症等领域的新见解。

磨煤机是火力发电厂燃煤机组制粉系统的主要辅助设备，是将原煤磨碎至满足锅炉悬浮燃烧细度的动力机械。磨煤机在运行过程中，煤与空气接触被氧化形成CO气体和碳，同时摩擦产生的热量将首先引起煤粉的不完全燃烧，从而产生大量的CO气体。CO气体浓度在磨煤机内部有限空间的增加，降低了磨煤机内可燃混合物的着火点，增加了磨煤机着火或爆炸的危险性。通过在线检测CO气体的浓度，可以检测到煤粉着火（阴燃、冒烟）发生前的征兆。在磨煤机内部CO气体的分布是均匀的，而温度的分布是不均匀的，CO气体的浓度变化比温度更能真实、全面反应磨煤机内部的燃烧情况。事实上CO气体浓度的增加往往发生在可视烟火前的1.5h左右，即局部温度开始发生明显变化之前，磨煤机的CO气体检测是防止磨煤机着火或爆炸的有效手段。《DLT5203-2005火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》要求：在燃烧爆炸感度和挥发分较高的烟煤和褐煤，采用中速磨或双进双出磨煤机直吹式制粉系统时，宜设置磨煤机CO监测系统。CO气体检测的主要方法有：红外线吸收法、电化学法、电气法（热导式和半导式）、色谱法，目前CO气体浓度在线检测通常使用红外线吸收法、电化学法。不难看出红外线吸收法无论在检测技术还是维护成本上较电化学法均有优势。除此之外，基于红外线吸收法的红外气体分析技术具有测量范围宽、灵敏度高、测量精度高、反应快、选择性好等优势，但在红外线法测量过程中也存在一些问题：水汽、CO2对CO气体的干扰。红外线吸收法与电化学法对比CO的红外吸收波长在4.6μm附近，CO2在4.3μm附近，水汽在1~9μm波长范围内，几乎有连续的吸收带。CO2和水汽与CO的特征吸收波长范围有重叠部分，且CO2和水汽的浓度远大于CO的浓度，这对CO的测量有着明显的干扰。因此需在测定前用制冷或干燥剂对样气进行脱水预处理，或在气体分析单元对水气进行特殊消除处理；同时通过设置滤波单元选择红外线波长，用窄带光学滤光片或气体滤波气室将红外辐射限制在CO吸收的窄带光范围内，以减少烟气中其他成分对测量值的影响，才可准确的测量出烟气中CO的浓度，保证磨煤机工业现场的安全。由四方仪器最新研制的烟气分析仪（低量程在线型）Gasboard-3000Plus，除配备了专门的样气预处理装置对样气进行消除水分的预处理；整个气体分析单元均配备了恒温装置，防止低温环境下气态水在气体分析单元内发生冷凝，影响测量结果外。传感器内还配备水分的补偿调节装置：在微流红外传感器上采用机械结构设计，改变前后膨胀气室的空间比例，增加传感器对被测气体的响应灵敏度；通过调节叶片及线性修正，对水汽干扰信号进行调整，使含有非冷凝水的气体与N2的信号一致，这样传感器前后膨胀气室受水汽的影响就相互抵消，保证了对CO浓度测量结果的准确性。 对于高浓度CO2的影响，Gasboard-3000Plus气体分析单元采用了特殊的CO2干扰减除装置，配置了专门吸收CO2波长的滤波气室，能够消除CO2对CO特征吸收波长的影响。同时还采用了滤波效果极佳的窄带光学滤光片，仅使具有CO特性吸收波长的红外辐射通过，可有效阻拦CO2红外辐射的影响，保证了对CO浓度测量结果的准确性。 带CO2滤波气室的CO微流传感器磨煤机内部CO气体的分布是均匀的，而温度的分布是不均匀的，对同一报警等级而言CO气体的报警时间要比温度的报警时间提前1个小时。因此，在磨煤机出口设置烟气分析仪（低量程在线型）Gasboard-3000Plus，对CO浓度进行准确的检测，通过合理的使用、科学的维护，当CO气体浓度达到限制可及时报警，提醒运行人员注意采取相应的措施，防止磨煤机着火或爆炸，保证发电机组安全运行。

本文介绍了检测沼气成分的五种主要方法:奥氏气体分析法、热催化燃烧检测法、热导元件检测法、气相色谱GC检测法、红外气体分析法，分析了这五种检测方法的特点及其在我国沼气服务体系中的适应性，并总结了目前最适宜我国大中型沼气工程沼气成分监测的分析方法是红外沼气成分分析技术。1、奥氏气体分析法 奥氏气体分析法是一种经典的化学式手动分析方法，该方法是利用溶液吸收法来测定CO、CO2和O2浓度，CH4和H2浓度则在爆炸燃烧法后用吸收法测定，剩余气体为N2。目前传统的奥氏气体分析方法在沼气成分检测中应用较少。针对农村沼气服务体系的特定应用，通常采用检测管法，该方法操作更简便，常用的检测管有H2S、O2、CO2、CO等，但没有直接测量CH4浓度的检测管，CH4浓度是通过计算所得，即100%-[ CO2 ]-[空气]-[H2S]-[ CO ]等，因此存在一定误差。 奥氏气体分析仪具有结构简单、价格便宜、维修容易等优点，常用于CO2、O2、CO、H2、烃类等气体浓度的测定，在实验室里应用广泛。但该仪器长期运行成本高，仅每年购买试剂和玻璃器皿至少要1万多元，且必须对气体进行人工取样，才可在实验室内进行分析，其中分析人员的操作技能和“态度”对分析的精确度也有着较大影响。同时奥氏气体分析仪只能对单一成分逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能，分析费时，操作繁琐，响应速度慢，效率低，难以实时在线地分析现场工况，现逐渐被全自动分析仪器替代。2、热催化燃烧检测方法 热催化燃烧检测方法是利用两只热催化（黑白）元件——补偿元件和桥臂电阻构成惠斯顿电桥加一恒定电压，将铂丝加热到500℃，当遇到空气中的可燃气体时，测量元件在催化剂的作用下，在元件表面发生催化反应，使得温度升高，阻值增大，电桥输出不平衡，以此来测定甲烷浓度。该方法是检测甲烷泄漏最简单、经济的方法，在我国煤矿安全检测领域具有广泛应用。但载体催化元件只能检测0~4％的甲烷浓度，当空气中甲烷浓度超过5％后，元件会发生“激活”现象，造成永久损坏。同时检测设备需要频繁标定，热催化元件的仪器使用寿命一般在1年内，精度较差（10%），而在高H2S条件下，易造成传感器中毒甚至报废，使用寿命大大缩短。3、热导元件检测方法 不同气体的导热系数存在差别，热导元件检测方法就是根据这一特性，来测定气体的体积浓度。沼气的主要成分是CH4和CO2 ，被测沼气的导热系数由CH4和CO2共同决定。对于彼此之间无相互作用的多组分气体,其导热系数可近似地认为是各组分导热系数浓度的加权平均值。因此,根据沼气的导热系数与各组分导热系数之间的关系,就可以实现沼气多组分气体浓度的测定。 目前该检测方法已广泛应用在煤矿瓦斯抽排领域，也可用于沼气中甲烷浓度的测量。但该类型传感器使用寿命一般在2年左右，且该传感器对于低浓度测量，具有较大局限性，如无法测量浓度低于5%的甲烷浓度，如果用于甲烷的泄露报警将会造成较大误差。4、气相色谱GC检测方法 气相色谱GC分析方法是利用气体物理吸附能力的差别，将采样的气体在色谱中分离然后,热导检测器通过热电阻与被测气体之间热交换和热平衡来实现其CH4、CO2、O2等气体浓度的检测，该检测方法分离效能高，对物理化学性能很接近的复杂混合物质都可以进行定性、定量检测，灵敏度较高。气相色谱分析原理示意图 由于柱温与载气对分离结果的具有较大影响，其中柱温对分离结果的影响比载气的大，所以在检测过程中，除了要经常更换色谱柱外，还需要对色谱柱温和载气流速进行适度的调节，以免影响分离结果造成误差。同时色谱价格相对较贵，需要采样，不能实现在线分析。5、红外气体分析方法 当对应某一气体特征吸收波长的光波通过被测气体时，其强度将明显减弱，强度衰减程度与该气体浓度有关，两者之间的关系遵守朗伯一比尔定律，也就是红外光谱检测方法的基本原理。红外气体分析技术作为一种快速、准确的气体分析技术在实际应用中十分普遍。由于该方法是采用物理原理，分析气体不与传感器发生反应，因此传感器使用寿命很长，该类型传感器不仅可以用于测量沼气泄露的低浓度报警，也可以用于高浓度的沼气成分测量。 由上表可知，红外气体分析技术相较于奥氏、热催化、热导元件、气相色谱气体分析技术，具有响应时间快、灵敏度高、使用寿命长、仪器操作方便等优势。但对国内用户而言，红外气体分析技术普遍存在NDIR传感器价格昂贵、维护困难、产品质量参差不齐等问题。针对这些问题，四方仪器对NDIR传感器进行了升级，将红外传感器进行模块化设计，一个传感器对应检测一个气体组分，拆卸维护方便，使得仪器在体积、性能、维护、价格上具有以往仪器无法比拟的优势。 如沼气分析仪（智能便携型）Gasboard-3200Plus，采用自主知识产权的模块化红外传感器，可实现CO、CO2、CH4等多组分气体浓度的快速测量。同时其H2S、O2浓度测量可拓展，流速、流量可采集，体积轻量化，APP终端智能化等创新设计，弥补了沼气成分、流量一台仪器不可同时测量，长距离、大规模沼气项目监测设备不易携带，监测数据获取流程复杂等的不足，可广泛用于生物沼气、污水处理废气和垃圾填埋气体等沼气成分的可靠准确且经济有效的监测。在满足行业标准应用的同时，仪器测量组分还可根据用户需求定制，轻巧便携，实用性大大提高。模块化红外气体传感器工作原理6、结论 在沼气技术服务体系建设中，气体分析仪发挥了十分重要的作用，在选择配置时需要考虑仪器的使用寿命、功能、质量保障体系、实用性、性价比等因素。在奥氏吸收、热导元件、热催化、气相色谱、红外光谱的气体分析仪中，从寿命、功能、实用性等方面考虑，可优先选择红外方法的仪器；如果仅测量甲烷浓度或检测泄露，可以考虑基于热导和热催化原理的仪器；如果用于实验室定性与定量的精准测量，也可以考虑色谱分析方法。 但随着沼气生产和过程控制要求的逐渐提高，不断实现技术创新升级的红外沼气分析仪将逐渐取代奥氏吸收、热导元件、热催化、气相色谱等气体成分检测技术，成为我国大中小型沼气工程沼气成分监测与工艺过程调控必不可少的气体成分监测设备。（来源：沼气圈）

所谓气体传感器，是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的传感器。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面，气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否，或氧气的消耗量等。气体传感器主要用于针对某种特定气体进行检测，测量该气体在传感器附近是否存在，或在传感器附近空气中的含量。因此，在安全系统中，气体传感器通常都是不可或缺的。从工作原理、特性分析到测量技术，从所用材料到制造工艺，从检测对象到应用领域，都可以构成独立的分类标准，衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系，尤其在分类标准的问题上目前还没有统一，要对其进行严格的系统分类难度颇大。气体传感器的分类从检测气体种类上，通常分为可燃气体传感器（常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式）、有毒气体传感器（一般采用电化学、金属半导 体、光离子化、火焰离子化式）、有害气体传感器（常采用红外、紫外等）、氧气（常采用顺磁式、氧化锆式）等其它类传感器。从使用方法上，通常分为便携式气体传感器和固定式气体传感器。从获得气体样品的方式上，通常分为扩散式气体传感器（即传感器直接安装在被测对象环境中，实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触）、吸入式气体传感器（是指通过使 用吸气泵等手段，将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释，又可细分为完全吸入式和稀释式等）。从分析气体组成上，通常分为单一式气体传感器（仅对特定气体进行检测）和复合式气体传感器（对多种气体成分进行同时检测）。按传感器检测原理，通常分为热学式气体传感器、电化学式气体传感器、磁学式气体传感器、光学式气体传感器、半导体式气体传感器、气相色谱式气体传感器等。先来了解一下气体传感器的特性：1、稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。2、灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制或爆炸限的百分比的检测要有足够的灵敏性。3、选择性选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。4、抗腐蚀性抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征，即灵敏度、选择性以及稳定性等，主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料，使气体传感器的敏感特性达到优。接下来是关于不同气体传感器的检测原理、特点和用途：一、半导体式气体传感器根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型（采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件）、表面电位型（采用 半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件）、体积控制型（基于半导体与气体发生反应时体积发生变化，从而产生电导率变化的工作原理） 等。可以检测百分比浓度的可燃气体，也可检测ppm级的有毒有害气体。优点：结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、反应速度快等。不足：测量线性 范围较小，受背景气体干扰较大，易受环境温度影响等。二、固体电解质气体传感器固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质，当用作气体传感器时，它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液中，可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。由于这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，几乎在石化、环保、矿业、食品等各个领域都得到了广泛的应用，其重要性仅次于金属—氧化物一半导体气体传感器。这种传感器介于半导体气体传感器和电化学气体传感器之间，选择性、灵敏度高于半导体气体传感器，寿命长于电化学气体传感器，因此得到广泛应用。这种传感器的不足之处是响应时间过长。三、催化燃烧式气体传感器这种传感器实际上是基于铂电阻温度传感器的一种气体传感器，即在铂电阻表面制备耐高温催化剂层，在一定温度下，可燃气体在表面催化燃烧，因此铂电阻温度升高，导致电阻的阻值变化。由于催化燃烧式气体传感器铂电阻外通常由多孔陶瓷构成陶瓷珠包裹，因此这种传感器通常也被称为催化珠气体传感器。理论上这种传感器可以检测所有可以燃烧的气体，但实际应用中有很多例外。这种传感器通常可以用于检测空气中的甲烷、LPG、丙酮等可燃气体。四、电化学气体传感器电化学气体传感器是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流，得出对象气体浓度的探测器。包含原电池型气体传感器、恒定电位电解池型气体传感器、浓差电池型气体传感器和极限电流型气体传感器。1、原电池型气体传感器（也称：加伏尼电池型气体传感器，也有称燃料电池型气体传感器，也有称自发电池型气体传感器），他们的原理行同我们用的干电池，只是，电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例，氧在阴极被还原，电子通过电流表流到阳极，在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫等。2、恒定电位电解池型气体传感器，这种传感器用于检测还原性气体非常有效，它的原理与原电池型传感器不一样，它的电化学反应是在电流强制下发生的，是一种真正的库仑分析（根据电解过程中消耗的电量，由法拉第定律来确定被测物质含量）传感器。这种传感器用于：一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中，是目前有毒有害气体检测的主流传感器。3、浓差电池型气体传感器，具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧，会自发形成浓差电动势，电动势的大小与气体的浓度有关，这种传感器实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。4、极限电流型气体传感器，有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧（气）浓度传感器，用于汽车的氧气检测，和钢水中氧浓度检测。主要优点：体积小，功耗小，线性和重复性较好，分辨率一般可以达到0.1ppm，寿命较长。主要不足：易受干扰，灵敏度受温度变化影响较大。五、PID——光离子化气体传感器PID由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同，只是频率高，能量大。被测气体到达气室后，被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流，气体浓度和电荷流的大小正相关，测量电荷流即可测得气体浓度。可以检测从10ppb到较高浓度的10000ppm的挥发性有机物和其他有毒气体。许多有害物质都含有挥发性有机化合物，PID对挥发性有机化合物灵敏度很高。六、热学式气体传感器热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率，通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的。其在工业界的应用已有几十年的历史，其仪表类型较多，能分析的气体也较广泛。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应，其中广泛应用的是气体的氧化反应（即燃烧），其典型为催化燃烧式气体传感器，其主要工作原理是在一定温度下，一些金属氧化物半导体材料的电导率会跟随环境气体的成份变化而变化。其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥，主要用于检测可燃气体，如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体，采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量，石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量，燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸 气、酒精乙醚蒸气等。七、红外气体传感器一个完整的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调理电路构成。这种传感器利用气体对特定频率的红外光谱的吸收作用制成。红外光从发射端射向接收端，当有气体时，对红外光产生吸收，接收到的红外光就会减少，从而检测出气体含量。目前较先进的红外式采用双波长、双接收器，使检测更准确、可靠。优点：选择性好，只检测特定波长的气体，可以根据气体定制；采用光学检测方式，不易受有害气体的影响而中毒、老化；响应速度快、稳定性好；利用物理特性，没有化学反应，防爆性好；信噪比高，抗干扰能力强；使用寿命长；测量精度高。缺点：测量范围窄；怕灰尘、潮湿，现场环境要好，需要定期对反射镜面上的灰尘进行清洁维护；现场有气流时无法检测；价格较高。八、磁学式气体分析传感器在磁学式气体分析传感器中，常见的是利用氧气的高磁化特性来测量氧气浓度的磁性氧量分析传感器，利用的是空气中的氧气可以被强磁场吸引的原理。其氧量的测量范围宽，是一种十分有效的氧量测量传感器。常用的有热磁对流式氧量分析传感器（按构成方式不同，又可细分为测速热磁式、压力平衡热磁式）和磁力机械式氧量分析传感器。主要用途：用于氧气的检测，选择性极好，是磁性氧气分析仪的核心。其典型应用场合有化肥生 产、深冷空气分离、火电站燃烧系统、天然气制乙炔等工业生产中氧的控制和连锁，废气、尾气、烟气等排放的环保监测等。九、气相色谱式分析仪基于色谱分离技术和检测技术，分离并测定气样中各组分浓度，因此是全分析传感器。在发电厂锅炉试验中，已有应用。工作时，从进样装置定期采取一定容积的气样，在流量一定的纯净载气（即流动相）携带下，流经色谱柱，色谱柱中装有称为固定相的固体或液体，利用固定相对气样各组分的吸收或溶解能力的不同，使各组分在两相中反复进行分配，从而使各组分分离，并按时间先后流出色谱柱进入检测器进行定量测定。根据检测原理，气相色谱式分析仪又细分为浓度型检测器和质量型检测器两种。浓度型检测器测量的是气体中某组分浓度瞬间的变化，即检测器的响应值和组分的浓度成正比。质量型检测器测量的是气体中某组分进入检测器的速度变化，即检测器的响应值和单位时间进入检测器某组分的量成正比。常用的检测器有TCD热导检测器、FLD氢火焰离子化检测器、HCD电子捕获检测器、FPD火焰光度检测器等。优点：灵敏度高，适合于微量和痕量分析，能分析复杂的多相分气体。不足：定期取样不能实现连续进样分析，系统较为复杂，多用于 试验室分析用，不太适合工业现场气体监测。十、其他气体传感器1.超声波气体探测器这种气体探测器比较特殊，其原理是当气体通过很小的泄漏孔从高压端向低压端泄漏时，就会形成湍流，产生振动。典型的湍流气流会在差压高于0.2MPa时变成因素，超过0.2MPa就会产生超声波。湍流分子互相碰撞产生热能和振动。热能快速分散，但振动会被传送到相当远的距离。超声波探测器就是通过接收超声波判断是否有空气泄漏。这类探测器通常用于石油和天然气平台、发电厂燃气轮机、压缩机以及其它户外管道。2.磁氧分析仪这种气体分析仪是基于氧气的磁化率远大于其他气体磁化率这一物理现象，测量混合气体中氧气的一种物理气体分析设备。这种设备适合自动检测各种工业气体中的氧气含量，只能用于氧气检测，选择性极好。

英国南安普顿大学和日本先进科学技术研究所的科学家研发了一种以石墨烯为原材料的传感器，能检测出室内空气污染且精度极高。这一研究近日发表在《科学进展》期刊上。新研发的传感器可以感应到来自建筑、家具用品的二氧化碳分子以及挥发性有机化合物(VOC)气体分子。近年来，由个人居住环境中的空气污染引起的健康问题与日俱增。　　这些有害化学气体的浓度水平一般在几十亿分之一(ppb)，用现有的环境传感技术难以检测到，因为这些传感器只能检测到浓度为百万分之一(ppb)的此类气体。　　该研究团队研发出的石墨烯传感器在通电后，可使单个的二氧化碳分子一个一个吸附到石墨烯材料上，并在分子水平上检测其浓度。其原理是：装置中的石墨烯材料采用单原子悬浮束式层状结构，石墨烯材料周边有弱电场分布。当单个二氧化碳分子或挥发性有机气体分子接触或离开石墨烯材料时，石墨烯的电阻率受影响发生改变，传感器能够检测到这种变化，由于能够检测到分子级的浓度变化，因此这种传感器拥有相当惊人的精度。在试验中，原型传感器可检测到一分钟内30ppb的二氧化碳浓度变化。而且传感器非常紧凑小巧，科学家相信其有望应用于制成便携廉价的空气污染监测装置。

根据应用场景选择合适传感器光学气体传感器是多种分析设备的核心部件，直接决定了仪器的性能指标和功能，仪器设计之初，传感器选型非常重要。市面上各种原理、各个厂家的光学气体传感器琳琅满目，指标参数参差不齐，要如何选择最合适、性价比最高的传感器呢？实际上每款传感器都有其优缺点和适用范围，要么性能指标有优势，要么可靠性更值得信赖，要么价格便宜等等。要根据具体需求和应用场景选择合适传感器，比如经常要测量组分繁杂、湿度高的气体，最好选择UVDOAS、FTIR这类色散分光原理的气体传感器。关于传感器的性能、体积、功耗、扩展性、价格等要综合权衡。 传感器性能指标权衡选择光学气体传感器，首先传感器的关键指标参数要优于预研仪器的设计参数，除体积重量外，一般要考虑以下几点要素，（每个要素都很复杂，本期先简单描述，后面几期再根据反馈详细分析）：1. 测量气体种类和干扰。前者好理解，要和仪器的目标气体一致，比如开发环境空气CO2分析仪器选择低量程LY-NDIR双通道CO2模块就完全能满足要求，但在背景气中有干扰组分的就要同时考虑干扰组分的同时测量，这是很多仪器开发者经常忽略的问题。比如开发污染源SO2分析仪选择NDIR原理就要考虑烟气常见组分CH4的干扰，因为红外波段CH4在SO2吸收峰处同样有吸收，会带来正干扰，当然选择紫外差分原理的如LY-UVDOAS系列的传感器就不用考虑CH4干扰。2. 量程、检出限和线性误差。分别代表了传感器的实际测量范围、最低响应浓度和结果正确度，其中量程和检出限指标是一对有点矛盾的参数，一般长光程设计的传感器，会有低的检出限和量程指标，反之亦然，当然，也有少数高端的传感器可以两者都兼顾，比如崂应的UVDOAS系列传感器，通过自适应调整光谱波段算法，测超低浓度时选择强吸收谱段反演计算测，超高浓度时选择弱吸收谱段反演计算，这样两个参数都能获得很优秀的指标。3. 响应时间、重复性和稳定性响应时间一般是T90、T10，表征了传感器的响应速度，跟气室体积、气体流速和平滑算法都有关系，因此也与精度、检出限指标有点负相关。关于重复性和稳定性，一般是在环境条件稳定的情况下，反复多次测量结果的一致性程度。4. 漂移（零漂、量漂）和适用温度范围漂移指标分为不同时间的漂移，常见的有1h/4h/8h/24h/月/年漂移，便携式仪器，小时漂移更重要，在线运行仪器月漂移也很重要，这关系到仪器设计或运行时的调零周期，有些仪器还需要设计自动调零气路。适用温度范围，在本文中不仅指传感器可工作的温度范围，还代表确保传感器精度/线性误差满足指标的温度范围，温度对光学气体传感器的影响非常大，所以需要确定精度是在什么温度范围内能满足。有些传感器比如崂应UVDOAS/NDIR/NDUV系列，采取了大量的措施确保了温度适用性，指标表里的误差均是指在工作温度范围内都能满足的误差；也有很多传感器指标误差中仅仅在室温条件满足（有些在指标表中看不出，有些会用温度漂移1℃示值漂移不超过满量程的多少来描述），这样就意味着仪器设计中要考虑增加对气体传感器应用环境的恒温设计或温度补偿算法，以满足仪器的高低温性能指标要求，据了解在多个领域的标准中都有仪器高低温适用性指标要求，毕竟仪器的客户群体大多分布在全国各地，四季温差、昼夜温差跨度非常大。5. 考虑升级和可扩展性，在仪器整个生命周期中，满足当前设计指标就可以？还是会根据市场需求而扩展升级（这种情况在快速发展的行业中是经常出现的，污染源监测行业指标就一直随着环保需求而不断收紧）？如果是后者，在核心传感器选型时就要考虑传感器的指标可扩展性，市面有少数高端传感器具备扩展空间，比如崂应的大部分UVDOAS传感器和NDIR传感器可以在硬件不变的情况下升级扩展量程，LY-UVDOAS更是可以在原基础上扩展测量气体的种类，然而这些扩展功能是基于深厚的技术水平的，能做到、做好的不多，有仪器扩展升级考量的要仔细甄别，选择对的传感器，有利于仪器的快速升级、缩减研发时间和成本。关于光学气体传感器的价格和价值这是个有意思的话题，本文简单一说。市面上不同传感器价格差异很大，这跟很多因素有关，最关键的还是指标。有些传感器是半定量的，有个不离谱的示值就可以，仅作为一个参考，这种很便宜；有些较准确，可以作为阈值判断用，价格一般；有些给出精确示值，比如误差在±5%以内，属于工业级的，价格较高；有些更高端的传感器给出更精确示值、表现非常好的环境使用性，比如误差在±2%甚至±1%以内，价格很高。不同等级的传感器，价格差异是数量级的，毕竟气体传感器做到一定精度指标之后，每一点小的提升，都会需要付出很高的成本代价去实现。所以，要根据预研仪器的要求和定位选择最合适的传感器。另外，传感器的附加值差异也很大，比如价格对比时，不要单独看一个传感器的价格，要看测一种气体的价格，比如多通道LYNDIR传感器一种气体的价格就明显低于多个单一气体传感器，同时去除了相互间的干扰，节省了体积，对仪器设计而言，增加功能同时省时、实力、省空间，性价比自然高很多。关于传感器之外的隐形附加价值也要权衡。比如购买崂应的传感器，就附加了定制化的解决方案，协助根据应用场景选择最佳好传感器、设计时用好，高质量的售后服务和可能的升级空间。最后，传感器基本选好了后，还要实测，尤其上文中提到的几个关键指标，毕竟光学气体传感器良莠不齐，自己测过才知道。欢迎致电崂应咨询交流。

大豆蛋白生产线浓度传感器 在大豆蛋白生产工艺链中，中和工艺是非常重要的，控制中和工艺生产中的浓度值和碱液已经加水量直接是导致成品生产的效率和质量。其中的干物质含量有可以来控制加碱和水的量，大部分固含物浓度值控制在10-17%之间，所以在中和工艺管道泵出口和中和罐循环管道上做在线浓度（固含量）检测可以更精确的控制浓度在14.5-16.0%，因此可以更精确的控制成品（粉丝、腐竹等）的质量，实现高品质高效率生产。 ATAG0（爱拓）在线浓度仪，采用管道安装的方式，安装在中和罐泵出口和中和循环管道上，在线检测大豆蛋白的固形物浓度，并将浓度值远传到DCS。ATAGO在线浓度计可测全量程0-100%，因生产环境要求。 主要选购配件： 主要选购配件： ATAGO(爱拓 )在线浓度计 CM-800α 市场标准价格：56000元 ATAGO(爱拓 )在线浓度计 PRM-100α 市场标准价格：157500元 请尽快联系我们构建您的在线浓度检测系统，索取在线浓度监测系统参数征询建议吧！

1. 前言荧光分析法可用于物质的定量和定性分析，而且灵敏度高，对于稀溶液来说，荧光强度和样品浓度成线性关系。那么如何准确测量高浓度的溶液样品呢？图1和图2分别是使用10mm矩形样品池+标准样品池支架和10mm矩形样品池+固体样品支架的测定示意图。图1 10mm矩形样品池+标准样品池支架图2 10mm矩形样品池+固体样品支架从图中可以看出，使用图1的方式测量高浓度样品时，激发光无法到达样品内部，并且在液体表面更容易产生荧光，这种现象被称为自吸收。由于样品本身对荧光的吸收，造成更短波长处的荧光消失。如果稀释样品不合适，则需要选用图2的方式测量高浓度样品，通过使用固体样品支架，捕捉样品表面的荧光。2. 应用实例-橄榄油的三维荧光光谱在此实验中，我们测量了市售橄榄油和初榨橄榄油的三维荧光光谱，并比较了荧光强度。样品：不同浓度的橄榄油测量附件：固体样品支架 测量结果：四种样品的三维荧光光谱图3 品牌A橄榄油的三维荧光光谱图4 品牌A初榨橄榄油的三维荧光光谱图5 品牌B橄榄油的三维荧光光谱图6 品牌B初榨橄榄油的三维荧光光谱使用日立荧光分光光度计F-7100以60000nm/min的扫描速度，获得了多个样品的高信噪比光谱。在所有测试的橄榄油三维荧光光谱中，在两个区域(i)、（ii）处观察到荧光，计算（ii）/(i)的荧光强度比，可以看出，两个品牌的初榨橄榄油与橄榄油相比，初榨橄榄油的强度比更高。3. 总结使用荧光分光光度计测量高浓度样品溶液时，注意样品自吸收对荧光光谱产生的影响。日立荧光分光光度计搭配固体样品支架，以高通量测量了高浓度橄榄油的三维荧光光谱，测量结果准确。

table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600"tbodytrtd width="132"p style="line-height: 1.75em "成果名称/p/tdtd width="516" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "strong环境气氛爆炸预警传感器/strong/p/td/trtrtd width="132"p style="line-height: 1.75em "单位名称/p/tdtd width="516" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "中国科学院大连化学物理研究所/p/td/trtrtd width="132"p style="line-height: 1.75em "联系人/p/tdtd width="168"p style="line-height: 1.75em "关亚风/p/tdtd width="161"p style="line-height: 1.75em "联系邮箱/p/tdtd width="187"p style="line-height: 1.75em "guanyafeng@dicp.ac.cn/p/td/trtrtd width="132"p style="line-height: 1.75em "成果成熟度/p/tdtd width="516" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "□正在研发 □已有样机 □通过小试 √通过中试 □可以量产/p/td/trtrtd width="132"p style="line-height: 1.75em "合作方式/p/tdtd width="516" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "√技术转让 □技术入股 □合作开发 □其他/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong成果简介： /strongbr/ 爆炸预警传感器适用于环境中任何可燃性气体、气溶胶或混合气体的爆炸限预警。当其浓度接近爆炸限但是还未到时，传感器提前发出报警。所研制的预警式爆炸传感器的探测原理是基于微化工强化反应原理，不论环境中可燃性气体的组成是什么，浓度为多少，只要在传感器内的微反应室内确实可以引起燃烧，但此时可燃物浓度还未达到环境条件下的实际爆炸限之前，传感器即发出警报。膨胀的气体在派出传感器的过程中，自由基全部淬灭。不会引发环境气体燃爆。 br/ strong主要技术指标： /strongbr/ 预警范围：低于正常燃爆下限30%~0%，或高于燃爆下限1%~30%，可设定。 br/ 预警气体：氢气/空气、乙炔/空气、甲烷/空气、液化气/空气、天然气/空气、煤层气以及气溶胶等混合气体、超细金属粉末、超细煤粉、有机溶剂气凝胶等。 br/ strong技术特点： /strongbr/ 该传感器主要由燃烧反应微池、微孔气体通道、点火装置、爆炸检测和报警系统组成。传感器对环境中可燃性气体或气溶胶或混合气体，在爆炸下限浓度达到设定值时即可报警。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong应用前景： /strongbr/ 在煤矿安全、石油化工、天然气、煤加工、制氢、化工厂、油库以及可燃气体泄漏现场救护等领域有着广泛应用。市场容量为8000-10000台/年。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong知识产权及项目获奖情况： /strongbr/ 授权国防专利1件。/p/td/tr/tbody/tablepbr//ppbr//p

近日，由于上海某隔离酒店使用了回风+新风混合进行空气调节，全建筑通风系统仅一个通风道，导致病毒通过空气循环在公共空间内传播，多人交叉感染，引发大家关注。疫情当下，新风系统的运行状态不容忽视，从公共建筑，到家居环境，四方光电用传感守护，让您的一呼一吸更加舒适、健康、智能！室内空气品质大多数人超过90%的时间在室内度过，室内空气品质与人类健康的相关性日益明显。场所内人员的活动造成CO2浓度持续升高，高浓度二氧化碳对人体造成的危害不容小觑。节能降碳 绿色发展在“碳达峰”和“碳中和”背景下，绿色建筑概念深入人心。新风系统运行时，如何在引入新鲜空气的同时确保建筑物提高能源效率，成为产业密切关注的问题。GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》第5.3.8条明确规定，应根据室内CO2浓度检测值增加或减少新风量。JGJ/T440-2018《住宅新风系统技术标准》规定，新风系统宜对室内外的CO2、PM2.5浓度实施监测，并宜根据CO2浓度进行新风量的控制。实时监测建筑内CO2浓度，可以使新风系统调节室内空气质量时提高能效，降低运维成本，营造智能、高效的室内环境。室内环境要求从体感舒适到呼吸舒适，新风空调应运而生，二氧化碳传感器在新风空调中也得到广泛的应用。四方光电红外二氧化碳传感器，您的侦“碳”先锋已上线！四方光电是国内较早从事红外气体传感器产业化的企业之一，公司的非分光红外气体传感器于2004年通过湖北省科技厅的科学技术成果鉴定，总体上已达到先进技术水平，在低成本、长寿命、微型化、低功耗、快速响应、高可靠性等诸多方面取得重大突破，其核心关键部件均为自主研发生产，质量保障，成本可控。四方光电二氧化碳传感器采用自主知识产权的NDIR技术，满足RESET TM Air认证要求，寿命长达15年以上，全温度量程范围内保证精度，抗振动性能好，可广泛应用于新风系统、新风空调、新风控制器、二氧化碳变送器、空气质量检测仪等领域。四方光电NDIR CO2传感器满足±（30ppm+3%读数）精度要求

近日，来自山东师范大学物理与电子科学学院的联合研究团队发表了一篇题为Effects of Temperature and Humidity on the Absorption Spectrum and Concentration of N2O Using an Open-Path Sensor System的研究论文。IntroductionSince China’ s proposal of the “carbon peak” and “carbon neutrality” goals, the government and society have attached great importance to the problems of air pollution and global warming. Nitrous oxide (N2O) is among the six greenhouse gases under the Kyoto Protocol. N2O content is relatively low compared to carbon dioxide (CO2), but its global warming potential is about 310 times that of CO2. In addition, it is destructive to ozone (O3). There are many reasons for the changes in N2O concentrations in the atmosphere, which are partly due to anthropogenic activities, such as the widespread use of fertilizers in agricultural activities. The concentrations of other gases in the atmosphere, as well as the wind speed and direction, are all correlated with changes in N2O concentrations. At the macro level, temperature and humidity are also factors affecting the absorption coefficient of N2O gas. However, relatively few studies have been conducted on the specific effects of temperature and humidity on N2O gas, and analysis has also been lacking on the influence of temperature and humidity on the absorption spectrum and the concentration of N2O. Moreover, some uncertainty and variability remain in the observations of the relationship between N2O gas concentrations and temperature and humidity. The reasons for these discrepancies may be regional differences, differences in observation methods, and imperfections in data, which are all important bases for measuring the N2O concentration in atmospheric, medical, combustion, and agricultural processes. Thus, further research and exploration, combined with additional field observations and modeling experiments, can uncover the mechanism of temperature and humidity on the N2O concentration. Consequently, providing a scientific basis for this concentration is essential for reducing N2O emissions, controlling climate change, and promoting sustainable development and environmental protection. 简介自中国提出“碳峰值”和“碳中和”目标以来，政府和社会对空气污染和全球变暖问题给予了极大关注。N2O是《京都议定书》下的六种温室气体之一。与二氧化碳（CO2）相比，N2O含量相对较低，但其全球变暖潜力约为CO2的310倍。此外，它对臭氧（O3）具有破坏性。大气中N2O浓度的变化有许多原因，部分原因是人类活动造成的，例如在农业活动中广泛使用化肥。大气中其他气体的浓度以及风速和风向都与N2O浓度的变化相关。在宏观水平上，温度和湿度也是影响N2O气体吸收系数的因素。然而，对温度和湿度对N2O气体具体影响的研究相对较少，对温度和湿度对N2O吸收谱和浓度的影响分析也不足。此外，在N2O气体浓度与温度和湿度之间的关系观察中仍存在一些不确定性和变异性。导致这些差异的原因可能是地区差异、观测方法差异以及数据的不完善，这些都是测量大气、医疗、燃烧和农业过程中N2O浓度的重要基础。因此，进一步的研究和探索，结合更多的现场观测和建模实验，可以揭示温度和湿度对N2O浓度的机制。因此，为减少N2O排放、控制气候变化，促进可持续发展和环境保护提供科学依据至关重要。Experimental DetailsSensor SetupBased on WMS technology and an open optical path, an open optical-path detection system for detecting N2O gas in the atmosphere was built. The schematic diagram is shown in Figure 1. The sensor system is composed of a light-source module, photoelectric Remote Sens. 2023, 15, 5390 4 of 11 detection module, and data processing module. The light-source module mainly consists of signal generation, a laser drive, QCL, and an indication light source. To effectively realize the tunable characteristics of laser emission wavelength, we designed the signal generator plate to generate a high-frequency sine wave signal with a frequency of 10 kHz to realize the modulation function and to generate a low-frequency sawtooth wave signal with a frequency of 10 Hz to realize the scanning function. The two signals are superimposed on the laser driver, controls the temperature and central emission wavelength of QCL and converts it into an injection current acting on the detection light source QCL so that the emission wavelength of QCL is in the tunable range of 2203.7–2204.1 cm&minus 1.实验细节传感器设置基于波长调制光谱学（WMS）技术和开路光学路径，建立了一种用于检测大气中N2O气体的开路光学路径检测系统。示意图如图1所示。该传感器系统由光源模块、光电检测模块和数据处理模块组成。光源模块主要包括信号生成、激光驱动、量子级联激光器（QCL）和指示光源。为了有效实现激光发射波长的可调特性，我们设计了信号生成器板，生成频率为10 kHz的高频正弦波信号以实现调制功能，并生成频率为10 Hz的低频锯齿波信号以实现扫描功能。这两个信号叠加在激光驱动器上，控制QCL的温度和中心发射波长，并将其转化为作用于检测光源QCL的注入电流，使QCL的发射波长处于2203.7–2204.1 cm-1的可调范围内。Figure 1. Schematic diagram of N2O open optical sensor system.项目使用的激光驱动器是宁波海尔欣光电科技有限公司的QC750-TouchTM量子级联激光屏显驱动器。&bull 集成电流及温控驱动，功能完备；&bull 温度控制驱动采用非PWM式的连续电流输出控制，大大延长TEC器件的使用寿命；&bull 多种输出安全保护机制，保护QCL使用安全：可调电流钳制、输出缓启动、过压欠压保护、超温保护、继电器短路输出保护；&bull 大电流软钳制功能，避免误操作大电流损坏激光管；&bull UI界面显示便于用户操作使用及数据观测；&bull 全自主研发，集成度高，性价比高。QC750-TouchTM, Ningbo HealthyPhoton Technology, Co., Ltd.Selection of N2O TransitionsTo achieve effective detection of N2O gas molecules, we need to select the absorption line intensity and the emission central wavelength of the laser. First, combined with the HITRAN-2016 database, the wave number range of 2000–2250 cm&minus 1 was selected to analyze the region of the absorption spectral line intensity of N2O, and then carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), and water (H2O) molecules were simulated and analyzed, as shown in Figure 2. Within this wave number range, the absorption spectra of CO2 were mainly distributed within the 2000–2081 cm&minus 1 range, and the absorption spectra of CO gas were distributed within the 2025–2200 cm&minus 1 wave number range. The absorption spectra of N2O gas were distributed before the 2020 cm&minus 1 wave number range. The absorption spectra of N2O gas molecules were mainly distributed in the 2200–2250 cm&minus 1 wave number range, and they were far from the absorption spectra of water vapor and other gases, reducing interference. At around 2203.7 cm&minus 1 , the absorption spectra of N2O gas were the strongest. Therefore, we set the position of the N2O absorption line to 2203.7333 cm&minus 1, which was used as the wave number of the QCL emission center. The corresponding spectral line intensity was 7.903 × 10&minus 19 (cm&minus 1 .mol&minus 1 ). The central current and temperature of QCL were set at 330 mA and 36.0 ◦ C, respectively.N2O跃迁的选择为了有效检测N2O气体分子，我们需要选择吸收线强度和激光的发射中心波长。首先，结合HITRAN-2016数据库，选择了2000–2250 cm&minus 1的波数范围，以分析N2O吸收光谱线强度的区域，然后对一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）和水（H2O）分子进行了模拟和分析，如图2所示。在这个波数范围内，CO2的吸收光谱主要分布在2000–2081 cm&minus 1范围内，CO气体的吸收光谱分布在2025–2200 cm&minus 1波数范围内。H2O气体的吸收光谱分布在2020 cm&minus 1波数范围之前。N2O气体分子的吸收光谱主要分布在2200–2250 cm&minus 1波数范围内，远离水蒸气和其他气体的吸收光谱，减少了干扰。在2203.7 cm&minus 1左右，N2O气体的吸收光谱最强。因此，我们将N2O吸收线的位置设置为2203.7333 cm&minus 1，用作QCL发射中心的波数。相应的光谱线强度为7.903 × 10&minus 19（cm&minus 1mol&minus 1）。QCL的中心电流和温度分别设置为330 mA和36.0 ℃。Figure 2. The intensity distribution of absorption lines of N2O, CO, CO2, and H2O in the range of 2000–2250 cm&minus 1.ConclusionsIn this study, we investigated the effects of temperature and humidity on the concentration of N2O and its absorption spectra using an open-path sensor system. By combining theoretical analysis and field monitoring, we first conducted monitoring of N2O in a campus environment, analyzing the effects of temperature on its concentration and absorption spectra. We discovered that the concentration of N2O would increase correspondingly with the increase in temperature. The influence of humidity on N2O concentration was monitored under the condition that the ambient temperature of the laboratory remained unchanged. The concentration of N2O was negatively correlated with humidity. The 2f and 1f signals under different temperature and humidity levels were extracted for analysis. We found that the higher the temperature, the smaller the peak value of the 2f and the 1f signals, which accords with the trend of the Gaussian function changing with temperature. Under different humidity conditions, the lower the humidity, the larger the 2f signal peak the higher the humidity, the smaller the 2f signal. This study is of great significance for analyzing the relationship between N2O and environmental parameters such as temperature and humidity. We hope that our research findings can assist environmental agencies in formulating more effective environmental policies for different environments. In the future, we can use QCL to analyze the relationship between N2O and other environmental and gas parameters.结论在本研究中，我们利用开路传感器系统研究了温度和湿度对N2O浓度及其吸收光谱的影响。通过理论分析和现场监测相结合，我们首先在校园环境中进行了N2O监测，分析了温度对其浓度和吸收光谱的影响。我们发现随着温度升高，N2O浓度相应增加。在实验室环境中，保持环境温度不变的条件下监测了湿度对N2O浓度的影响。N2O浓度与湿度呈负相关。在不同温度和湿度水平下提取并分析了2f和1f信号。我们发现温度越高，2f和1f信号的峰值越小，这与高斯函数随温度变化的趋势相符。在不同湿度条件下，湿度越低，2f信号峰值越大；湿度越高，2f信号越小。这项研究对分析N2O与温度、湿度等环境参数之间的关系具有重要意义。我们希望我们的研究结果能够协助环境机构为不同环境制定更有效的环境政策。未来，我们可以利用QCL来分析N2O与其他环境和气体参数之间的关系。参考：Effects of Temperature and Humidity on the Absorption Spectrum and Concentration of N2O Using an Open-Path Sensor System, Remote Sens. 2023, 15, 5390.

关键词：Zeta电位、高浓度样品、脂肪乳图1. 不同浓度下的医用脂肪乳高浓度样品的Zeta电位测试一直是用户的关注点，而如何阐释测试结果也是困惑用户的问题之一。颗粒体系的Zeta电位取决于颗粒表面的化学组成和溶液环境，例如pH，盐的种类和浓度，表面活性剂等等添加物的种类和含量。在一个稀释的浓度下，Zeta电位和颗粒物的含量之间没有必然联系，然而当体系浓度超过一个临界浓度时，需要考虑到颗粒所携带的电荷对于环境的贡献、颗粒之间的相互作用力等等因素对于测试结果的影响。在这篇应用报告中，我们使用丹东百特仪器公司新推出的BeNano 90 Zeta纳米粒度电位仪检测了分散在水性环境中的不同浓度下的医用脂肪乳的Zeta电位。BeNano中的毛细管电极，具有较短的4mm光程，即使对于浓度较高的样品也可以进行有效测试。原理和设备 电泳光散射技术ELS是利用激光照射在样品溶液或者悬浮液上，检测向前角度的散射光信号。在样品两端施加一个电场，样品中的带点颗粒在电场力的驱动下进行电泳运动。由于颗粒的电泳运动，样品的散射光的频率会产生一个频移，即多普勒频移。利用数学方法处理散射光信号，得到散射光的频率移动，进而得到颗粒的电泳运动速度，即电泳迁移率μ。通过Herry方程，我们把颗粒的电泳迁移率和其Zeta电位ζ联系起来：其中ε为介电常数，𝜂为溶剂粘度，f(κα)为Henry函数，κ为德拜半径倒数，α代表粒径，κα代表了双电层厚度和颗粒半径的比值。丹东百特公司的BeNano 90 Zeta纳米粒度电位仪，使用波长671 nm，功率50 mW激光器作为光源，在90度角进行粒径检测，在12度角进行Zeta电位检测。采用PALS相位分析光散射技术。样品制备和测试条件脂肪乳原液浓度为20% w/v，由于脂肪乳的配方中没有发现盐类，所以使用蒸馏水将脂肪乳样品进行稀释，配置成不同浓度的样品。通过BeNano 90 Zeta内置的温度控制系统开机默认测试温度控制为25℃±0.1℃。样品注入毛细管电极，利用电泳光散射进行Zeta电位测试。每一个样品在放入样品池后进行至少三次测试，以检测结果的重复性和得到结果的标准偏差。测试结果和讨论图2. 不同浓度脂肪乳的Zeta电位通过图2不同浓度下脂肪乳的Zeta电位曲线可以看出，在2% - 20% w/v较高浓度范围内，样品的Zeta电位值的幅值极低大约在5-7 mV范围内。浓度低于2%时Zeta电位幅值随浓度降低逐渐升高，直至0.5%浓度。临界浓度出现在0.5%左右，0.5% - 0.002%的稀释浓度范围内，Zeta电位在-41mV至-44mV范围内小幅波动，可以认为电位值在这个区间内是稳定的。高浓度下脂肪乳的Zeta电位幅值极低，这可能是由于两个原因造成的。1.由于脂肪乳颗粒浓度非常高，脂肪乳在电场力作用下的电泳运动受限，颗粒之间的相互碰撞和颗粒之间的相互作用力导致电泳速度较慢。2.脂肪乳本身所携带的电荷对于溶液环境做出了不可忽视的贡献，增加了整体溶液环境的离子强度。相对较高的离子强度一定程度屏蔽了脂肪乳颗粒的Zeta电位。3.随着浓度降低，以上两个原因造成的影响逐渐降低，Zeta电位值向真实值回归我们可以认为，在临界浓度0.5%以上的较高浓度范围内检测到的Zeta电位为表观Zeta电位，并不代表体系的真实值。而在一个宽泛的稀释浓度范围内得到的相对稳定的Zeta电位值代表了体系的真实电位水平。结论这个应用报告中，我们采用了丹东百特公司的BeNano纳米粒度及Zeta电位仪对于一系列浓度下脂肪乳样品的Zeta电位进行了表征。结果展示出BeNano独有的光路体系和光程极短的毛细管电极对于高浓度样品的Zeta电位的表征能力。同时我们可以明显的看出颗粒物浓度对于Zeta电位的影响。为了准确的得到体系的Zeta电位，我们建议用户在不改变溶液环境的条件下，将高浓度样品进行一定程度的稀释，如果有必要的话更应该对于未知体系进行浓度滴定实验。

金属铝（Al）以其独有的特性广泛应用于众多各领域。将Al与硅（Si）、铁（Fe）、铜（Cu）和锌（Zn）等元素结合制成铝合金，通常非铝添加元素占总合金重量的15％。与纯铝相比，铝合金的物理特性得到明显增强，如具有更好的强度，更优异的导电性和焊接性等；也可添加不同的量的其它元素，得到具有特殊性质的铝合金。铝的大多数工业应用为铝合金，鉴于铝合金应用广泛和组分多样，伦敦金属交易所（LME）列出了四种铝合金组成规格，主要用于欧洲、亚洲和北美。在所列规格中，主要添加组分是Si、Cu、Zn和Fe，占组成重量的百分比通常大于1％。因此，必须以比其它元素更高的精度来测定这四种元素。珀金埃尔默Avio 系列 ICP-OES是进行铝合金检测实验室的理想选择，可根据伦敦金属交易所的高水平和低水平铝合金规格要求测量铝合金中的添加元素。使用电荷耦合检测器（CCD），可同时提供背景和分析物测量；对于铝合金中的主要成分（高浓度添加元素）通过使用较长读取时间和线性插入法校准，可以获得±2%以内的准确度；对于次要成分（低浓度添加元素）通过使用较短的读取时间和线性法校准，可以获得±5%以内的准确度。本文使用Avio 200 ICP-OES测定LME规格要求的铝合金中的添加组分。欲详细了解Avio 200 ICP-OES是如何根据LME规格要求在测定金属铝锭中的杂质元素中体现其优越性，扫描下方二维码即刻获取《按照伦敦金属交易所指南使用Avio 200 ICP-OES分析铝合金中的添加元素》和《Avio 200 电感耦合等离子体发射光谱仪》产品手册。

本期为您推荐广西科技大学生物与化学工程学院牛福星副教授课题组发表在Microbial Cell Factories上面的文章：Key role of K+ and Ca2+ in high-yield ethanol production by S. Cerevisiae from concentrated sugarcane molasses。本研究利用常压室温等离子体进行诱变，筛选出对不同胁迫因素（高渗透压、高醇、高温、高盐离子以及高浓度甘蔗糖蜜）分别具有鲁棒性能的酿酒酵母菌株。其中由此所选育的对高浓度甘蔗糖蜜具有鲁棒性能的酿酒酵母乙醇合成产量达到目前物理诱变高水平（111.65 g/L，糖醇转化率达到95.53%）。最后结合酵母的细胞形态、发酵产能以及组学分析，揭示了限制酿酒酵母无法实现高浓度甘蔗糖蜜高浓度乙醇发酵的主要限制性因素是K+和Ca2+同时存在的影响。 生物基乙醇的合成原料有很多，从环保、经济、富民的角度研发是重点。我国是人口大国，每年由于食品添加、工业应用等所消耗的糖量位居世界前列。甘蔗是糖分提炼的主要原材料之一，在提料糖分的同时会产生糖蜜，而且早期研究数据表明产3吨糖的同时可产约1吨糖蜜。糖蜜是一种混合物，成分复杂，直接排放或者用于田间施肥是为浪费且会造成环境污染，而且是为资源利用的不充分。但是利用糖蜜（非粮食）生物资源进行酿酒酵母的乙醇合成，却可以在不断满足人们对乙醇用量需求的同时，助推国家绿色低碳能源发展。酿酒酵母利用糖蜜进行乙醇发酵的工艺已经比较成熟，但是在利用高浓度的糖蜜来生产高浓度的乙醇效率方面却是一个挑战，究其原因便是各种胁迫性因素的影响。但是从科学研究的角度确切的阐述哪种才是限制性的关键影响因素早期还未有研究报道。 研究人员借助ARTP（室温等离子体）诱变、适应性进化以及高通量的基于三苯基-2H-四唑氯化铵（TTC）及前体物丙酮酸（或丙酮酸自由基离子）与Fe3+发生络合反应呈现黄色的双重高通量筛选方法（Py-Fe3+）获取了分别对高浓度甘蔗糖蜜（总糖浓度达到300 g/L）以及蔗糖添加模型下的高温（37℃）、高醇（10%）、高渗透压（400 g/L可发酵总糖）以及高浓度K+(15 g/L)、Ca2+(8 g/L)、K+&Ca2+(15 g/L &8 g/L)发酵环境下的七株鲁棒型酿酒酵母菌株（图1、表1）。通过各自鲁棒型菌株在高浓度甘蔗糖蜜环境下细胞形态比较（图2），乙醇合成的产率以及细胞数量（图3、图4）、鲁棒型菌株比较基因组学、比较转录组学GO、KEGG分析研究，得出K+、Ca2+同时存在才是限制酿酒酵母高浓度甘蔗糖蜜乙醇发酵的主要因素。图1 实验流程 表1 在相同发酵条件下与野生型J108相比产量差距图2 在250 g/L糖蜜发酵不同菌株的细胞形态A:NGCa2+-F1 B:NGK+-F1 C:NGK+&Ca2+-F1 D:NGTM-F1图3 不同菌株的乙醇合成率及细胞数图4.在5L发酵罐体系中利用250 g/L甘蔗糖蜜发酵， 菌株NGTM-F1的乙醇产量达到111.65 g/L 总结：甘蔗糖蜜对细胞的影响不仅仅局限于高浓度发酵，在低浓度情况下同样会对细胞的生长造成一定影响。该项目的研究是为初次从科学研究的角度准确阐述了限制酿酒酵母无法实现高浓度甘蔗糖蜜高浓度乙醇发酵的主要限制因素，其结果对于以甘蔗糖蜜作为底物的生物合成具有重要指导作用。文章链接：https://doi.org/10.1186/s12934-024-02401-5

2014中国科学仪器发展年会（ACCSI 2014）于2014年4月18日上午9:00在北京京仪大酒店正式召开。300余位相关政府领导及业内专家、300余位仪器企业负责人、40家媒体及200余位其他有关机构代表出席了会议。美国康塔仪器公司首席代表杨正红先生参加了此次会议。 在此次会议中，美国康塔仪器产品DT-300系列高浓度Zeta电位分析仪荣获2013年科学仪器行业最受关注国外仪器奖。DT-300其专利技术--电声学测量技术测量胶体体系的Zeta 电位。对于高达50％（体积）浓度的样品，无需进行样品稀释或前处理即可直接测量。 与传统的表征方法相比，超声技术的最大优点就是超声波能够穿透高浓悬浮液进行传播，因而不用任何稀释即可表征原浓体系。超声法的这 个特性对于粒径分布和Zeta电位测量均适用。 DT-300 系列结构设计紧凑，超声探头能直接在样品的原始条件下测量zeta电位。外置Zeta电位滴定装置(DT-310)可自动、快速地判断等电点，可快速得到最佳分散条件或絮凝条件。该仪器的软件易于使用，通用性强，非常适用于科研及工厂的优化控制。 DT-300高浓度Zeta电位分析仪完美解决了传统方法中需要稀释样品或进行其它的样品处理的问题，填补了此项技术的空白。为高浓体系样品分析领域提供了更为有效且精准的分析方法。下图为高岭土在不同pH条件下用六偏磷酸钠进行滴定的zeta电位变化曲线, 证明在pH=10的条件下, 浓度为0.6%六偏磷酸钠能对高岭土取得最好的分散效果。

海关销毁退运多批“血燕” 专家提醒颜色很均匀很鲜红的血燕不要买　　据《新闻晚报》报道：记者昨日从广东检验检疫局获悉，该局承担的“燕窝及其制品的真假鉴别方法研究”项目课题组首次从一些所谓 “血燕”、“黄燕”等染色燕窝中检出高浓度的亚硝酸盐，有的含量甚至达到几千毫克/公斤，对人体危害相当大！据此，各地海关销毁、退运了多批“血燕”。　　广州市面血燕也有染色的　　据介绍，查获的染色燕窝，大部分都是用白燕窝染色而成，“而且为了追逐更高的利润，不良商家所用的白燕窝都是质量差、外观不好看的低价白燕窝，所含的亚硝酸盐的含量都很高，有的甚至达到了几千毫克/公斤，对人体危害很大。 ”不过，并不确定是直接用亚硝酸盐染色，还是染色过程中发生化学反应而残留的。　　我国《食品添加剂使用卫生标准》（GB2760-2007）严格限制亚硝酸盐仅作为肉类等少量食品的护色剂，限量为70毫克/公斤，其他食品（包括燕窝）不允许添加。　　“广州市面上销售的血燕，确实也有由白燕窝染色而成的情况存在。因为白燕窝和血燕的平均差价，每公斤达到1000～2000元。”广州海味干果商会秘书长伍惠汉直接指出，如果街坊购买燕窝，不推荐购买血燕。　　“5000美金可学燕窝染色”　　据检验检疫系统的专家提醒市民，购买血燕，一定要警惕颜色很均匀的，很鲜红的，真正的血燕应该是褐色的，颜色不均匀的。 “现在燕窝染色的工艺很先进，而且不会掉色，在印尼，5000美金就可以学习燕窝染色。 ”　　据介绍，燕窝主要产于印尼等东南亚国家，年产量已达数百吨。中国大陆已经成为第一大燕窝消费地，年销售额高达数百亿。但与蓬勃发展的燕窝市场相比，国内外相关检测技术滞后于市场消费。相关评价方法、评判标准和检测手段的缺失，导致市售的燕窝产品良莠不齐，消费者难辨真伪，政府监管部门无从执法。　　该燕窝鉴别方法全国首创　　“燕窝及其制品的真假鉴别方法研究”这一科技项目课题组近一两年多次从送检的一些所谓 “血燕”、 “黄燕”等染色燕窝中检出高浓度的亚硝酸盐，而该研究结果也是该课题组全国首次发现的，据此成果，各地检验检疫和海关销毁、退运了多批 “血燕”。　　据介绍，方法确定采用分光光度法、液相色谱串联质谱与分子生物学结合来鉴定真假燕窝，可以有效分辨人为加入的掺假物质和天然存在的营养物质，而且还可用于大量样品的快速测定。　　燕窝常见以次充好伎俩　　染色：将卖相不好的燕盏染成血燕盏和黄燕盏；　　漂白：将深褐或杂黑颜色的燕窝用双氧水全部或部分漂白；　　掺涂胶体：将薯粉、鱼胶、果胶、猪皮胶、海藻胶、白木耳胶、树脂等掺涂在燕盏表面，令燕盏看起来光亮厚密，增加重量；　　掺粘：将劣质的毛燕、草燕、燕饼掺粘到优质的燕窝上增加重量。　　名词解释：亚硝酸盐　　也被称为工业食盐，在食品生产中亦用作食品着色剂和防腐剂。但是具有很强的毒性，摄入过量会引起中毒甚至死亡，长期食用含有过量亚硝酸盐的食品将会增加患癌风险。

ZetaFinder ZF400 高浓度Zeta电位分析仪产品特点：1)采用专门的电动声波振荡技术，该仪器可完成非凡的电动测量结果，从而避免了传统的微电泳技术的许多限制和局限。2)提供数据快速准确而不需要稀释样品，从而避免了稀释器材的使用和错误(样品稀释，Zeta电位将彻底改变) 3)该仪器可同时测量Zeta电位、PH、电导、温度等指标。样品在测量时甚至可以进行滴定操作；4)坚固的、多功能的、镀金的Zeta浸入探头可以用于样品室或独立的容器中；5)自动滴定法用于简单的IEP测量；6)样品可被强烈搅拌或混合，因此不会产生沉淀物；7)高频电场采用非常短的脉冲，因此样品测量时不会产生错误；8)可实时测量实际样品；9)不使用光学技术，因此可以在任何pH值下分析固体、不透明或半透明样品；10)可测量水溶液、非水溶液分散系，分散系浓度范围从0.1% ~60%。非常轻松就可测量1nm到50um的样品颗粒；11)该仪器操作非常简单。它提供电脑控制、自动测量，不须特别的样品池，样品可随时从任何现场或实验中获取，可直接实时获得理想的数据ZetaFinder ZF400 高浓度Zeta电位分析仪技术参数：1)测量样品不需要稀释或样品准备，从而消除了操作失误和数据的不确定性，同时节省了时间；2)物有所值的谐振硬件设计；3)宽粒径测量范围：从1nm到30um；4)自动电位和容积测量用于简单快速的等电位（IEP）测定、表面活性剂的吸附效果和许多其他动态测定；5)由于机载样品混合和/或测量时的泵送能力，没有粒子沉降的不利影响；6)Zeta浸入探头可以用于样品室或独立的容器中，测量精确、重复性好，方便使用；7)可测量高粘度的样品，样品浓度可从0.1%到60%；8)可在0-14的pH值范围内进行测定；9)可同时测量Zeta电位、PH、电导、温度等指标；10)最小样品容量10ml，没有较大容量限制；11)微软支持的软件界面，带强大的数据管理功能；12)12个月的保质期和免费的技术咨询 创新点：ZetaFinder ZF400 高浓度Zeta电位分析仪采用专门的电动声波振荡技术，该仪器可完成非凡的电动测量结果，从而避免了传统的微电泳技术的许多限制和局限，该仪器可同时测量Zeta电位、PH、电导、温度等指标。样品在测量时甚至可以进行滴定操作；ZetaFinder ZF400 高浓度Zeta电位分析仪

2024 年 6 月 27 日 丹纳赫旗下全球生命科学领域的先行者 Cytiva （思拓凡）推出全新的全规格Supor Prime除菌级过滤器，进一步丰富其广泛的过滤产品组合，以满足生产高浓度生物制剂客户的不同过滤需求。Supor Prime 过滤器旨在帮助药物开发企业提高收率、减少堵塞问题，并有效控制过滤成本。 Cytiva中国生物工艺事业部副总裁桑小亮表示：“一直以来，我们的客户都在探寻能够加速开发高浓度生物制剂、并降低相关风险的解决方案。Supor Prime将有效助力解决这些挑战，加速客户向患者提供变革性药物的进程。” 高浓度生物制剂的需求增加，主要是由于对皮下注射药物的需求激增，因为患者可自行皮下注射，而不需要前往医院和诊所接受静脉注射。 然而，高浓度生物制剂的配方复杂且粘度较高，使制剂过滤挑战重重，而且其颗粒负荷较高，通常会导致过滤器发生堵塞。对于这一挑战，药物开发企业通常会加大过滤器尺寸或增加过滤器数量，但这可能会导致滞留体积增加并造成代价高昂的制剂损失。 Cytiva的 Supor Prime 过滤器具有高通量能力，可用于浓度高达 220 g/L 和粘度高达 30 cP 的高浓度生物制剂进料，从而提高最终生产步骤中的药品回收率。该过滤器还可有力支持从临床开发到商业化阶段的放大生产。 在可持续发展方面，Supor Prime 过滤器也是一个更佳选择，因为该过滤器的体积更小，从而减少： 塑料使用以及不锈钢设备的安装清洁； 过滤器预冲洗所需液体，包括水和制剂； 二氧化碳排放，因为其具备更高的产品回收率，从而减少了上游的产品生产需求，以及对客户上游碳足迹的整体影响。 如需了解有关 Supor Prime 除菌级过滤器的更多信息或查看产品对比，请点击此处。 Supor Prime 是以 Cytiva 之名开展业务的美国Global Life Sciences Solutions公司及其下属分公司的注册商标。  © 2020-2024 Cytiva 关于 CytivaCytiva （思拓凡）是全球生命科学领域的先行者，在全球40余个国家和地区拥有约15,000名员工，致力于推动未见技术，加速非凡疗法。作为值得信赖的合作伙伴，Cytiva积极携手学术及转化医学领域的研究人员、生物技术开发者和制造商，专注于生物药物、细胞和基因疗法以及以mRNA为代表的一系列创新技术的研究，通过提升药物研发和生物工艺的能力、速度、效率和灵活性，为惠及全球患者开发和生产变革性药物和疗法。欢迎访问www.cytiva.com.cn获取更多信息。 关于丹纳赫丹纳赫是生命科学与医学诊断领域的创新者，致力于加速科技进步，改善人类健康。我们与客户密切协作，共同解决众多影响全球患者健康的紧迫挑战。凭借先进的科学与技术，以及久经验证的创新力，我们帮助实现更快速、更准确的医学诊断，降低创新疗法在研究、开发和生产中所需的时间与成本，并使其能够持续推进。丹纳赫约63,000名员工专注于科学、创新和持续改善，确保提高当今数十亿人的生活质量，为建设更加健康、更可持续的未来奠定基础。了解更多信息，敬请访问 www.danaher.com.cn 。 媒体联系人：Chloe Sunshuangjie.sun@cytiva.com

导 读在作为环保产业年度重要展示平台的“环博会”上，四方光电现场展示了烟气排放监测、发动机排放气体监测、室外扬尘监测、油烟监测、温室气体监测、工业过程在线气体监测等气体成分及流量测量的解决方案。其中，包括满足碳排放监测要求的烟气分析解决方案首次亮相，在业界引起了不小的轰动。站在“十四五”的开局之年，环保产业又迎来了新的发展突破口。四方光电将如何助力国家“双碳”目标的达成?面对新的发展形势，四方光电又将如何适应新形势，做好布局与规划?四方光电董事长熊友辉博士接受了环保在线记者专访。四方光电董事长 熊友辉博士深耕气体传感器创新领域，构筑核心技术“护城河”  熊友辉博士告诉环保在线记者，四方光电长期专注于气体传感器的科技创新，从创立的2003到2011年，四方光电主要发展基于核心气体传感器的工业过程和环境监测气体分析仪器，并逐步启动民用气体传感器产业配套 2012到2020年，四方光电积极发挥核心技术及质量体系的优势，发力智能家居、智慧医疗、汽车电子等领域，逐步形成了智能气体传感器与高端气体分析仪器双轮驱动的发展格局。  2003年，四方光电成功开发基于电调制非分光红外气体传感器，该产品于2004年通过湖北省科技厅组织的科技成果鉴定，达到国际先进技术，此后该产品获得“国家重点新产品”证书。针对双光束NDIR 气体传感器测量二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)存在水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)等的较强干扰，同时测量低端分辨率不高的缺点，公司通过对微流量芯片-微流量红外探测器-微流红外气体传感器(micro-flow NDIR)的深度开发，已经成为在技术上可以与国际上气体分析仪器巨头并肩的厂家之一。微流红外气体传感器项目也于2020年获得工信部强基工程-传感器“一条龙”示范项目。通过十余年的持续创新，目前四方光电已形成了包括光学(红外、紫外、光散射、激光拉曼)、超声波、MEMS金属氧化物半导体 (MOX)、电化学、陶瓷厚膜工艺高温固体电解质等原理的气体传感技术平台。通过使用上述一种或多种技术组合，四方光电能够根据客户需求提供多种产品。  熊友辉博士表示，当前四方光电的环境监测气体分析仪器产品主要应用于烟气、尾气监测领域。其中烟气监测领域产品包括红外(紫外)烟气传感器模组、红外(紫外)烟气分析仪、烟气排放连续监测系统(CEMS)及船舶废气排放连续监测系统。主要检测对象是二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)、颗粒物(PM)的浓度，应用于火力发电厂、炼钢厂、垃圾焚化厂等产生污染气体的工业企业等固定污染源及大型船舶等移动污染源。在尾气监测领域，公司采用高性能双光束NDIR检测一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、碳氢化合物(HC) 采用微流红外、非分光紫外(NDUV)、紫外差分(UV-DOAS)技术直接检测氮氧化物(NOx)，而不需要采用复杂且昂贵的NOX转换器。依托NDIR核心技术积累，发力温室气体监测市场正当时    “2020年习近平总书记在联合国发展大会上代表中国提出了2030碳达峰、2060碳中和的宣言，也为环保行业的发展树立了新目标”，熊友辉博士向记者介绍，在碳中和产业中的温室气体在线监测领域，四方光电具有较好的技术和产业基础，目前在碳中和监测控制领域具有较多应用场景。四方光电在碳中和领域最典型的应用就是对多种温室气体的总量(温室气体成分分析仪器+气体流量)计量。  在二氧化碳(CO₂)的气体检测方面，四方光电有两种不同用途的CO2传感器：一种是四方光电采用NDIR热电堆红外技术开发的民用/车载用的扩散式CO2传感器，一种是四方光电全资子公司-湖北锐意自控采用微流红外、双光束红外(热电堆或者热释电)等技术开发的高端CO2传感器。前者主要用于绿色建筑和智能座舱中的暖通空调(HVAC)控制，确保在舒适安全条件下的节能减排，通过智能化降低建筑和车辆的碳足迹 后者主要用于工业、农业过程中CO2排放总量的高精度测量,用于碳排放的核查和交易。后者的精度要求显著高于前者，价格比前者也高两个数量级。  当然，碳中和领域对气体的监测不仅仅是CO2气体浓度，而是多种温室气体的总量(成分+流量)计量。京都议定书中规定控制的6种温室气体，除二氧化碳(CO₂)之外，还有甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)、氢氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)。四方光电全资子公司湖北锐意自控的微流红外、双光束红外、TDLAS等气体传感器技术可以应用在对工业污染源的上述多种温室气体排放浓度的监测 同时公司具备的超声波、差压等原理的气体流量传感器可以用于温室气体流速和体积的监测。公司以工业用气体传感器技术平台、分析仪器及工信部沼气工程物联网专项为基础，为大中型沼气工程、生物质燃气工程、煤层气瓦斯气综合利用工程等诸多领域提供了包括测量CH4和CO₂等气体质和量的计量装置，这些装置是开展清洁发展机制(CDM)碳交易的基础数据。随着碳减排逐渐成为一些国家的自愿行为，以及碳核查基于的MRV(可测量、可报告、可检验)原则，对温室气体排放总量在线监测系统的需求将呈现增长趋势。  我国已经安装了大量的CEMS系统用于环保监测， 主要是对二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、粉尘颗粒物(PM)的监测。碳中和政策出来后，需要增加CO2、CO等“碳”的测量指标，由于CO含量较低，因此微流红外传感器成为测量CO2+CO参数的最佳选择。同时用于碳交易还需要更加准确的烟气流量传感器配合，目前大量的CEMS系统采用皮托管差压原理测量流速并测算流量，由于是“点式”测量，准确度与气体分析仪器的精度相差巨大，因此有必要开发新型的高精度烟气流量传感器，例如超声波、红外相关法、静电法等原理的新型烟气流量计。协同气体传感器技术平台，新产品层出不穷    熊友辉博士表示，碳中和关系到产业链的方方面面，从原材料和能源的开采到产品进入市场，每一个环节都需要控制碳排放，这也让气体环境监测仪器有了广阔的市场。比如，烟气分析仪是大气环境监测系统的重要组成部分，但烟气成分较为复杂，主要成分有二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)等，随着排放标准越来越低，对烟气分析仪的性能要求也越来越高。这次四方光电全新推出的烟气分析仪Gasboard-3000UV，集公司多种核心气体传感技术于一体：基于UV-DOAS紫外差分吸收光谱气体分析技术测量二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)，微流NDIR技术测量一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)，双光束红外NDIR测量二氧化碳(CO2)等。结合公司超声波气体流量测量十余年的技术积累，公司正在积极开发超声波烟气流量计，因此可以一站式满足国内碳排放的监测要求。  在室外空气品质监测领域，记者看到四方光电也在持续发挥技术优势，推陈出新。问及此次室外扬尘监测传感器展区产品时，熊友辉博士向记者介绍了产品开发的初衷以及创新应用对产业链的推动作用：我国室外扬尘网格化监测经历了早期的β射线吸收法到采用民用净化器大量应用的激光粉尘传感器的过程。在使用过程中发现，民用的激光粉尘传感器不仅不能满足-30~70℃室外环境温度的全天候使用要求，同时还必须面对监测场所，特别是建设工地经常喷洒降霾的水雾影响，或者下雨潮湿的气候环境等。这种环境下，水雾经常被判断为严重雾霾造成爆表。民用激光传感器由于激光功率小，采样流量小，PM10分辨率很低，无法提供准确的PM10, 通常采用根据PM2.5的数字进行比例计算，造成PM10监测数据失真。在这种背景下，四方光电通过采用宽温型大功率线型激光光源、API粉尘自动识别技术、先进的流道设计实现抗污染、大流量车规级采样装置、高湿度环境的水雾去除装置等，研制出了扬尘传感器PM3006系列产品，低成本地实现了对室外扬尘粉尘与β射线吸收法达到0.9相关系数的高精度测量。凭借长期的技术积淀、良好的产品性能，目前四方光电室外扬尘监测传感器PM3006系列已取得多项发明专利及实用新型专利。在国内市场，多款搭载PM3006系列的扬尘监测类产品，获得了计量器具型式批准证书(CPA) 在海外市场，同样也取得了当地权威机构的测试认证。在韩国多款搭载PM3006的户外监测类产品，获得了韩国环境部授权的三大认证机构(KTR/ KECO/ KCL)的最高等级1级认证。目前，产品已经销往全国并出口到海外多个国家和地区，被国内外知名企业认可。  最后，四方光电熊友辉博士告诉记者，四方光电也将不忘初心，依托在气体传感器及分析仪器方面的技术积累，开发出更多的优质产品 也将持续关注行业发展趋势，发挥自身技术优势，为早日实现“碳达峰”和“碳中和”目标贡献力量。  关于四方光电    四方光电股份有限公司(以下简称“四方光电”)是一家从事智能气体传感器和高端气体分析仪器的科创板上市企业(股票代码688665)。公司2003年成立于武汉“光谷”，形成了包括光学(红外、紫外、光散射、激光拉曼)、超声波、MEMS金属氧化物半导体 (MOX)、电化学、陶瓷厚膜工艺高温固体电解质等原理的气体传感技术平台，拥有100余项国内外专利，产品广泛应用于空气品质、环境监测、工业过程、安全监测、健康医疗、智慧计量等领域。  四方光电建设有省级企业技术中心和湖北省气体分析仪器仪表工程技术研究中心。同时公司积极融入国家技术创新体系，先后获得国家重大科学仪器设备开发专项、工信部物联网发展专项、工信部强基工程传感器“一条龙”、科技部科技助力经济2020重点专项、湖北省技术创新重大项目等多个项目的支持，被国内外行业权威机构列为中国气体传感器主要厂商和代表性企业，并荣获中国物联网产业联盟“最具影响力物联网传感企业奖”。  四方光电作为中国气体传感器的龙头企业，凭借长期的技术沉淀、严格的质量体系及国际化视野，已经成为诸多世界500强及国内外细分领域头部企业的配套供应商。目前公司产品已经出口至八十多个国家和地区，正在朝着传感器领域的国际品牌迈进。

蜂鸟传感技术推出了新网站，以进一步扩大其气体传感器OEM市场领先制造商的影响力。 该传感器已应用在重症护理，麻醉，病人监护，排放监测，水果储存，食品包装，热量测定和车辆废气测试等方面。 新网站展示了医疗和工业应用提供的OEM传感器的选件，以及欧洲，美洲，日本和亚太地区代表处的联系信息，并提供了全球化的语言版本，包括中文，葡萄牙语，巴西语和日语。 英国Crowborough技术中心以ISO 9001认证的最高标准配备生产设备，蜂鸟传感器技术是世界领先的仕富梅气体分析仪系列的核心。 蜂鸟传感器包含无损耗部件和许多传感器，可持续使用数十年，并提供无与伦比的性能，可靠性且易于集成。这种经验证的可靠性在过程和生命科学中的应用，使OEM合作伙伴为他们的客户提供了终身受益的产品。 传感器探测的气体范围包括氧气，一氧化碳，二氧化碳和甲烷气体，适用于包括连续排放监测(CEMS)，水果储存，食品包装，热量测定和车辆废气测试等一系列应用。 产品系列包括著名的Paracube氧传感器，结合世界顶级的带切割制造工艺的气体分析技术。 最新推出的Paracube系列，Paracube Micro，提供了'新一代'集系统集成，灵活性，兼容性和可靠性程度无与伦比的设计理念，可方便的集成到通风系统，解剖麻醉，病人的监测和其他生命紧急医疗的应用中。 蜂鸟传感技术部的马丁考克斯说道：&ldquo 很高兴推出我们蜂鸟技术的新网站，这将帮助我们提升气体传感器全球制造商的形象&rdquo 。 &ldquo 我相信在我们专业团队的支持下，我们的传感器一定会得到我们主要制造商的肯定。&rdquo 蜂鸟传感器的网址：www.hummingbirdsensing.com

1. 油气行业甲烷减排势在必行工业革命以来，大气中的甲烷浓度增加了一倍多，甲烷所产生的温室效应在全球变暖中贡献了约三分之一。甲烷虽然影响巨大，但它是一种短期的气候污染物，在大气中的寿命大约为10年。如此短的生命周期意味着，通过减少甲烷排放可以较快降低全球变暖效应，有效调节全球气候变化。因此，甲烷减排是实现《巴黎协定》1.5℃温控目标的关键支柱之一。国际能源署（IEA）统计，2023年全球甲烷排放量为3.49×108 t，能源部门占比为36.8%，其中油气行业占能源部门排放总量的62%，达到0.80×108 t。根据IEA评估，油气行业有75%的甲烷减排可通过现有技术和最佳实践措施来实现，其中40%的减排可通过零成本管理实现。因此，油气行业甲烷减排潜力极大，且易于实现。国际上，欧美针对油气行业甲烷减排正陆续出台更加具体且日益严格的监管要求。在美国，2021年11月美国政府出台指导性文件《美国甲烷减排行动计划》，2022年8月美国总统签署的《通胀削减法案》中首次提出将对石油和天然气行业甲烷排放进行收费，2024年3月美国环保署（EPA）发布《新的、重建和改造的排放源的性能标准以及现有排放源的排放指南：石油和天然气行业气候审查》修订文件，2024年5月EPA发布《温室气体报告规则 石油和天然气系统》修订文件。在欧洲，2020年10月欧盟委员会出台指导性文件《欧盟甲烷减排战略》，2024年6月欧洲议会和理事会正式签署发布了欧盟首部旨在遏制欧洲和全球能源部门甲烷排放的法规《欧洲议会和理事会关于能源部门甲烷减排和修订（欧盟）2019/942的法规》。在我国，2023年11月生态环境部联合11部门发布国家政策文件《甲烷排放控制行动方案》，该文件提出了“十四五”和“十五五”期间甲烷排放控制目标，并明确指出，在“加强甲烷排放监测、核算、报告和核查体系建设”和“推进能源领域甲烷排放控制”中油气行业需要承担多项重要任务。2. 油气行业甲烷减排行动中关于先进监测设备的市场需求油气行业甲烷排放主要来自勘探、生产、加工和储运分销环节中的逃逸、放空和火炬不完全燃烧。逃逸性排放是指在各种设施及部件上无意或意外产生的泄漏。放空和火炬排放是维护安全等原因导致的有组织排放。油气行业甲烷排放呈现以下特点：（1）排放点数量多：每个生产现场或设施可能由成千上万个部件组成，其中可能包含几个到数百个排放点。（2）排放点地理分布广：每个井场、压缩站、天燃气厂和管道段都是潜在排放源，这些设施经常散布在偏远地区。（3）排放率的可变性：受许多因素影响，类似设备和工艺的排放率可能存在较大差异；此外，一些排放点是间歇性的。（4）难以感知：甲烷排放经常是无色无味的，在不使用专用检测设备情况下很难识别和估计排放。油气行业甲烷排放的这些复杂性特点给甲烷减排行动中的排放监测带来了巨大挑战。泄漏检测和修复（LDAR）以及测量、报告和验证（MRV）是油气行业甲烷减排行动中的两种重要系统方法。表1总结了这两种系统方法的基本定义、主要作用及相关甲烷排放监测的发展方向、法规进展和设备需求。表1 LDAR和MRV的基本定义、主要作用及相关甲烷排放监测的发展方向、法规进展和设备需求在国内高度重视甲烷减排的政策背景下，国内油气生产企业正在积极推动企业级甲烷减排行动，在LDAR和MRV应用中必然需要使用大量先进的场站级和源级甲烷排放监测设备。然而，国内高精度甲烷传感技术长期落后于国际先进水平，还没有国内设备制造商能够系统提供这些先进设备。在部分油气企业的试点和研究项目中，还是主要依赖使用进口设备。进口设备不仅存在使用成本过高的问题，也难以响应国内特定应用需求。因此，面对国内油气企业甲烷减排行动中对先进设备的广泛应用需求，迫切需要国内设备制造商加快研发高精度甲烷传感技术，并提供具备自主技术的场站级和源级甲烷排放监测设备。3. 油气行业甲烷排放监测的整体解决方案四方光电（武汉）仪器有限公司（简称四方仪器）是专业研制气体传感器及仪器仪表的高科技企业。四方仪器依托气体传感技术研发平台基础优势，成功研制了高精度TDLAS甲烷传感器模组，并为油气行业甲烷排放监测推出了一套整体解决方案，能够为油气生产企业提高LDAR检测效率、助力温室气体核算和构建MRV技术体系提供高精度甲烷排放监测及准确的定性与定量分析结果。3.1 四方仪器整体解决方案的框架体系本方案框架分为监测感知层、数据解析层和业务应用层。监测感知层主要产品包括：场站级水平的甲烷排放连续监测系统、车载甲烷排放监测系统和无人机甲烷排放监测系统；源级水平的便携式红外热像仪和便携式大流量采样器。多款监测设备和传感器组合适用于天然气生产开采、加工、储存、运输等不同环节，全方位、全流程采集和测量甲烷排放浓度等关键信息。数据解析层的软件平台基于5G网络通讯实时传输并显示测量数据，实时计算排放率，并判定排放事件和量化排放。数据解析层各软件平台分析结果相互结合可为业务应用层的油气生产企业应用目标提供关键技术支撑。图1 四方仪器整体解决方案的框架体系3.2 高精度TDLAS甲烷传感技术可调谐半导体激光吸收光谱法（TDLAS）是一种特别适用于高精度探测空气中甲烷含量的先进光学技术。TDLAS基本原理为，使用可调谐半导体激光器发射出特定波长激光束穿过被测气体，通过测量激光穿透气体后的强度衰减度，可以定量地分析计算获得被测气体的体积浓度。图2 TDLAS传感器原理图四方仪器研制的高精度TDLAS甲烷传感器模组具有以下技术特点：测量精度高，最小检测限可达ppb级；响应快，最高检测频率可达10Hz；具有极高的甲烷选择性，抗干扰能力强；环境适应性强；使用寿命长；模块化设计，易于安装与集成。图3 四方仪器TDLAS甲烷传感器模组3.3 四方仪器场站级和源级甲烷排放监测设备的核心技术、主要功能和应用范围图4 四方仪器-油气行业甲烷排放监测整体解决方案的应用示意图3.4 油田生产区域的甲烷排放监测应用设计图5 联合站区域甲烷排放连续监测的网格化监测点位设计图6 油井区域甲烷排放连续监测的网格化监测点位设计图7 油田生产区域车载甲烷排放监测的行驶路线及甲烷浓度示意图立即扫码下载《天然气管网全域多维气体监测一站式解决方案》

p　　量子技术为电子元件小型化开辟了新的途径。近日，德国弗劳恩霍夫应用固体物理研究所(IAF)和马普固体研究所发布消息称，其科研人员共同研发出一种量子传感器，未来可用于测量微磁场，如硬盘磁场和人脑电波。/pp　　集成电路越来越复杂，目前一台奔腾处理器可容纳约3000万个晶体管，因而硬盘的磁性结构可识别的范围仅为10至20纳米，比直径为80至120纳米的流感病毒还小，该量级的尺寸规格只有量子物理技术可触及。新研发的量子传感器则可精确测量这类用在未来硬盘上的微小磁场。新型量子传感器仅有氮原子的大小，作为载体物质的是一种人造金刚石。金刚石具有很好的机械和化学稳定性以及超强的导热性能，可通过引入硼、磷等外来原子，将晶体制成半导体，且非常适用于光学电路。/pp　　IAF的研究人员在近几十年中研制并优化出用于生产金刚石的设备，一种专用的椭圆形等离子体反应堆模具。在800-900摄氏度的高温下，在金刚石底物上从导入甲烷气和氢气中可长出金刚石层，再将边长3-8mm的晶体从底物剥离并抛光，最后制造出具备量子物理用途的、仅含碳原子稳定同位素C12的超纯单晶金刚石晶体。所用的甲烷气经锆过滤器净化，氢气经其它手段净化。/pp　　研究人员制做磁场检测器有两种途径：直接植入单个氮原子，或在制造金刚石的最后一步加入氮。之后，在超净室内采用氧等离子体蚀刻法均可制作出类似于原子力显微镜的纤细金刚石尖。关键点是导入的氮原子以及晶格中的相邻空位。该氮空位中心就是实际的传感器，用激光和微波照射时会发光，发出的光可随附近磁场的强度变化而变化。专家们将这项创新与光学探测磁共振(ODMR)相提并论。/pp　　这种传感器不仅能准确检测到纳米级的磁场，还能确定其强度，应用潜力惊人。例如，可监控硬盘质量，检测出密集存储数据中的小错误和发现有缺陷的数据片段，在刻写和读取前即将其去除。因此，可减少随着小型化的加速而迅速增加的废料，降低生产成本。IAF的专家称，这种量子传感器还可用于测量很多微弱磁场，包括脑电波。与目前使用的脑电波传感器相比，不仅更准确，而且在室温下即可使用，无需经液氮冷却。/p

Zeta-APS 高浓度纳米粒度及Zeta电位分析仪典型应用：综合稳定水泥浆，陶瓷，化学机械研磨，煤浆，涂料，化妆品，环境保护禅选法矿物富集，食品工业，乳胶，微乳，混合分散体系，纳米粉，无水体系，油漆成像材料。主要特点：1）能分析多种分散物的混合体；2）无需依赖Double Layer模式，精确地判定等电点；3）可适用于高导电(highly conducting)体系；4）可排除杂质及对样品污染的干扰；5）可精确测量无水体系；6）Zeta电位测试采用多频电声测量技术，无需先测量粒度即可进行电位测量；7）样品的高浓度可达60%(体积比)，被测样品无需稀释，对浓缩胶体和乳胶可进行直接测量；8）具有自动电位滴定功能；优于光学方法的技术优势：1)被测样品无需稀释；2)排除杂质及对样品污染的干扰；3)不需定标；4)能分析多种分散物的混合体；5)高精度；6)所检侧粒径范围款从5 nm至1000um优于electroactics方法的技术优势：1)无需定标；2)能测更宽的粒径范围；3)无需依赖Double Layer模式4)无需依赖( electric surface properties)电表面特牲；5)零表面电荷条件下也可测量粒径；6)可适用于无水体系；7)可适用于高导电(highly conducting)体系；优于微电泳方法的技术优势：1)无需稀释，固合量高达60%；2)可排除杂质及对样品污染的干扰；3)高精度(±0.1mv)；4)低表面电荷(可低至0. 1mv)；5)electrosmotic flow不影响测量；6)对流(convection)不影响测量；7)可精确测量无水体系；技术参数：1)所检测粒径范围宽：从5 nm至1000um；2)可测量参数：粒度分布、固含量、Zeta电位、等电点IEP、E5A、电导率、PH、温度、声衰减；3)Zeta电位测量范围：+/-200 mv，低表面电荷(可低至0. 1mv)，高精度(±0.1mv) 4)零表面电荷条件下也可测量粒径；5)允许样品浓度：0.1-60%(体积百分数)；6)样品体积：30-230ml；7)PH范围：0~14 8)电导率范围：0~10 s/m创新点：Zeta-ASP是高浓度胶体和乳液的特性参数检测仪，可以测试：粒径、Zeta电位、滴定、电导等。此仪器容易使用、测量精确。对于高达60%（体积）浓度的样品，也无需进行稀释或样品前处理，即可直接测量甚至对于浆糊凝胶、水泥以及用其它仪器很难测量的材料都可直接进行测量。Zeta-APS 高浓度纳米粒度及Zeta电位分析仪

2023年9月23-24日，由中国仪器仪表学会分析仪器分会化学传感器专业学组（专业委员会）主办的第十六届全国化学传感器学术会议（SCCS2023）于山东省济南市举办，两天时间里，湖州师范学院教授王桦（冯路平代讲）、华中科技大学副研究员闫凯、江苏大学副教授殷秀莲、南京大学教授毛亮、中国科学院长春应用化学研究所副研究员余登斌、中国科学院烟台海岸带研究所研究员张志阳在分会场带来了关于化学传感器在环境领域中应用的精彩报告湖州师范学院教授 王桦（冯路平代讲）报告题目：《纳米医学与环境智能传感监测技术及其产业化应用》冯路平介绍道，医学与环境标志物传感的基体材料包括：微纳通道结构的介孔导电材料可用于吸储液体中的标志物，可折叠柔性聚合物用于包埋标志物敏感的导电探针并印制功能电极，改性石墨烯Jet ink打印导线用于连接探头以及微型电化学处理器及信号输出装置，最后通过电聚合、分子自组装、功能涂覆、溶胶-凝胶法等技术将功能材料修饰于微电极上制成高通量芯片探头。通过该技术可研发出智能标志物传感探针，用于对人体健康及水中环境污染物实现在线监测华中科技大学副研究员 闫凯报告题目：《新型光电化学传感体系的构建及其分析应用》闫凯基于环境分析和生物分析的技术发展要求，以光电极性能优化、传感装置小型化、多目标物检测的光电化学传感搭建为目标，在基于近红外光电活性增强的半导体材料构建高性能光电化学传感体系、构建非铂阴极单室PFC用于自供能光电化学检测、基于图案化刻蚀导电基底构建比率型多目标物传感平台研究三个方面进行讨论，实现用电催化、光催化和酶催化来降解污染物。江苏大学副教授 殷秀莲报告题目：《基于图像模式识别的三维荧光光谱库技术及其在水体污染物检测中的应用》殷秀莲教授对自己的研究介绍道，利用三维荧光技术进行多维数据获取，取得每种污染物28个浓度样本，共28×4张EEM图谱图像，其中5×4张作为测试样本，定性识别准确率为100%。该方法为荧光光谱数据库建立和EEM数据分析开辟了一条新的途径，所提出的特征获取、特征提取及谱检索技术，对其他的光谱数据库建立有借鉴意义。此外，为AI大模型在荧光光谱分析中的应用提供数据准备基础，在水环境监测等领域提供帮助。南京大学教授 毛亮报告题目：《海水中氚的食物链传递风险》毛亮教授从核设施和核污染等热点问题出发，结合氚在食物链中的传递规律和内在机制，研究了氚在海洋中的生物效应。他介绍道，采用放射性同位素标记示踪技术进行研究，发现杜氏蓝藻会通过光合作用使氚水快速转化为有机氚，并经过食物链暴露使丰年虾体内有机氚含量上升，最后通过食物链逐级传递。毛亮教授的研究对当下核废水污染问题极具意义，他总结道，核污染中的氚危害不能仅看海水中浓度，更要关注其化学效应。中国科学院长春应用化学研究所副研究员 余登斌报告题目：《水体综合毒性比色检测新方法开发》基于水体检测任务的需要和国家环境政策导向，发展各种水体毒性检测新方法对检测多场景水体必不可少。余登斌介绍道，根据电化学检测原理，分别研发出了利用基因工程改造的绿脓杆菌分泌的大量绿脓菌素构建了免外加媒介体的水体毒性比色检测方法；利用电致变色普鲁士蓝阴极和生物阳极构建了水体毒性可视化检测传感器；基于E. coli-BQ快速颜色反应实现了水体毒性比色/电化学双信号检测和智能手机辅助RGB模型检测；基于容解性不大的铁盐稳定释放下Fe3+生物合成普鲁士蓝指示剂成功构建了水体毒性比色/电化学检测及酶标仪辅助的高效检测方法。同时，他还提到，新技术相较于传统方法具有操作简便、检测全面、快速灵敏等特点，并支持在线监测。中国科学院烟台海岸带研究所研究员 张志阳报告题目：《面向海岸带环境分析监测的光学纳米传感方法研究》海岸带环境分析监测是了解海洋生态系统健康的重要手段，但海岸带污染物情况复杂，环境分析难度大，基于此，张志阳团队发展光学纳米分析原理与技术，为海岸带生态安全与健康提供支撑。他以样品检测案例介绍道，针对污染物，利用纳米材料的光学特性，开发高灵敏纳米比色传感器/阵列和表面增强拉曼传感器，可实现对目标物的检测、鉴定及讲解分析。最后，张志阳提出展望，未来将强化交叉学科，进一步探究传感原理在环境检测上的应用。随着环境保护意识的不断提高和环境监测技术的不断发展，电化学传感器在环境监测领域的应用前景越来越广阔。未来，电化学传感器将朝着更灵敏、更稳定、更耐用的方向发展，实现环境数据的实时采集和远程监控，同时将探索更多的应用领域，为保护人类的生存环境做出更大的贡献。

基因编码的荧光传感器可以在单细胞水平追踪代谢物、蛋白质或重金属离子等细胞内靶标的丰度变化和动力学分布，并解析活细胞的生理过程和信号传导通路。7月24日，《核酸研究》（Nucleic Acids Research）在线发表了中国科学院北京生命科学研究院李幸团队撰写的题为Genetically encoded RNA-based sensors with Pepper fluorogenic aptamer的研究论文。该团队开发了一类基因编码的新型荧光RNA传感器。该传感器能够在活细胞中监测代谢物、外源药物、蛋白与金属离子等靶标，展现出高通量、高内涵药物筛选的潜力。 传统的基因编码传感器由荧光蛋白和结合靶标的蛋白模块组成。然而，由于多数靶标缺乏对应的蛋白模块，科学家难以构建基于荧光蛋白的传感器。此外，基于荧光蛋白的传感器还有信噪比低等缺陷，限制了荧光蛋白传感器的应用。 近年来，基于荧光RNA的传感器发展迅速。荧光RNA传感器由荧光RNA与结合靶标的RNA模块组成。二者通过一个短茎连接。该短茎称为传导模块（transducer module），其热力学稳定性由靶标识别适配体调节。靶标与结合靶标的RNA模块结合，诱导RNA构象变化，调控荧光RNA适配体的荧光强度，从而检测靶标信号，解析其在活细胞中的信号通路。然而，这些荧光RNA传感器通常含有RNA G四链体（RG4）结构。RG4结构可被活细胞解旋酶靶向，导致RNA的解旋或降解，故限制了含RG4的荧光RNA传感器在活细胞中的应用。 为此，李幸团队通过系列实验设计，研发了不包括RG4的荧光RNA传感器。研究选择使用了Pepper荧光适配体。Pepper不含RG4结构，避免了被细胞酶降解或解旋。此外，Pepper亮度高、稳定性强，并能够结合不同小分子探针产生不同颜色的荧光。基于此，李幸团队开发了一系列基于Pepper的生物传感器。进一步，实验表明这些传感器不包含RG4结构，并可以高效监测活细胞中的内源小分子代谢物、外源药物、蛋白质和金属离子等多种靶标。该研究发展的基于RNA传感器率先用于检测人体细胞内的金属离子，为探索人体活细胞金属离子提供了新型基因编码工具（图1）。 该团队基于Pepper的生物传感器，探讨了甲基化代谢物S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl methionine，SAM）代谢通路，测定了靶标药物活性。研究将Pepper与SAM适配体融合，构建出低背景、高响应、高选择性的SAM传感器。进一步，该工作探究了单细胞中SAM合成的代谢来源，解析了SAM合成酶（methionine adenosyltransferase，MATase）的酶活性和基因表达水平。此外，该工作还构建了监测SAM的比率传感器。该传感器精确定量了MATase的酶活性，并准确测定了MATase抑制剂AG-270的半抑制浓度（IC50）。该工作首次发展荧光RNA传感器来准确测定活细胞中的药物IC50，为研发基于RNA的药物筛选平台验证了可行性，并提供了高效的MATase酶药物筛选工具（图2）。 该团队为追踪活细胞内靶标及其信号传导途径提供了高效的生物传感平台，在药物筛选和疾病诊断等领域具有潜在的应用价值。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。 图1. 将Pepper改造为高性能荧光RNA传感器，检测细胞内靶标，监测细胞甲基化代谢通路与药物活性图2. 构建基于Pepper的比率传感器，准确测定MATase抑制剂AG-270的半抑制浓度（IC50）

目前大多数治疗性抗体都是以静脉注射的方式进行给药，由于其伴随着病人顺应性差以及高昂的医疗成本等现实问题，使得皮下注射制剂逐渐成为行业关注的热点。相比于静脉注射，皮下注射具有提高病人的依从性，降低医疗成本等优点，而典型的皮下注射需要控制注射体积(一般为1-2ml)，从而需要提高蛋白浓度，而高浓度蛋白伴随着蛋白粘度的急剧增加，是限制皮下注射制剂的重要原因。在现实工艺开发过程中往往面临着各种难点:高粘度蛋白溶液超过粘度注射限，带来可注射性挑战高浓度高粘度蛋白更容易发生聚集，引起蛋白稳定性挑战高粘度蛋白溶液引起TFF过滤步骤的通量、工艺效率、回收率降低等挑战默克高浓度蛋白粘度降低平台 通过发挥辅料组合协同效应，有效降低蛋白粘度，提高蛋白稳定性，实现高浓度制剂皮下注射。市售制剂配方粘度对蛋白浓度的依赖性图1. 市售制剂中抗体浓度与粘度的关系从图1可以看出，随着蛋白浓度的增加，蛋白可能发生分子间相互作用或者分子拥挤，从而引起蛋白粘度的急剧升高，一些蛋白产品在浓度刚刚达到100 mg/mL时，粘度已经很高，甚至超过了粘度注射限(一般皮下注射药液粘度不超过25mPas), 此时通过注射器给药变得十分困难。为了解决这一问题，我们研究了不同的辅料组合，通过加入这些辅料组合来有效降低蛋白粘度，以满足皮下注射的要求。材料与方法选择已经在FDA或EMA注册的单克隆抗体产品进行研究。在本研究中，我们选择pH7.2的抗TNF-α嵌合单克隆抗体(mAbC) 作为模型药物，考察不同的辅料及组合对其粘度的降低效果。其中所有辅料和缓冲试剂产品均购自德国默克公司。采用装有Ultracell-30k超滤膜的AmiconUltra-4超滤管进行缓冲液置换和蛋白浓缩。对于辅料研究，以2000 x g的离心力进行离心并置换了5个透析体积，同时用2000 x g离心力进行浓缩。根据Lambert-Beer定律并使用BioSpectrometer Kinetic (Eppendorf, Hamburg, Germany) 在280 nm处测量来确定蛋白浓度。用相应的缓冲液配制稀释液，使用同样的方法再次验证上述测得结果。粘度测试：将蛋白样品在20°C平衡后，用m-VROC™ 粘度计在1000 - 3000s-1的剪切速率下测量蛋白粘度。将200 μL的蛋白样品装入500 μL气密注射器中(Hamilton, Reno, USA)，重复测量3次。通过Dynapro PRIII (Wyatt Technology, Santa Barbara, USA)的动态光散射(DLS)测量粒子的扩散系数Dt，样品在25°C下采集10次，每次采集5秒。通过对mAb C在3 ~ 14 mg/mL的浓度范围内的扩散进行线性拟合，得到扩散方程Dt = D0 (1+ kD*C)，并外推得到了无限稀释下的蛋白扩散系数D0。通过绘制Dt/D0的归一化图谱从而确定扩散相互作用指数kD。通过以下公式计算注射器的推注力:结果图2. 单一辅料与辅料组合对mAbC粘度的影响图2A(单一辅料): 加入75 mM的辅料后，可以观察到蛋白粘度有轻微的降低，但降粘效果不够明显，依然不能满足皮下给药的要求（25 mPas）。即使提高辅料浓度至原来的两倍，其粘度仍然过高。结果表明，单一辅料无法有效降低mAbC蛋白粘度。图2B(辅料组合):粉红柱和黄柱分别代表将阳离子辅料和阴离子辅料分别单独添加至蛋白制剂后测定的粘度。蓝柱代表加入辅料组合的理论粘度值。紫柱代表加入辅料组合后实际测试的粘度值。结果表明，通过辅料组合的协同效应能够有效降低mAbC蛋白粘度。调整辅料组合配比，提高降粘效果图3为mAbC归一化的扩散系数Dt/D0与蛋白浓度之间的关系图。斜率为0时表示蛋白没有相互作用，斜率的负值越小表明蛋白相互作用越弱。加入不同比例的E1和E5辅料组合后，斜率的负值明显减小，提示蛋白粘度降低。当两种辅料的比例为2:1时，降粘效果最为显著。图3. Dt/D0与蛋白浓度的关系辅料组合发挥降粘协同效应图4结果显示，将几种不同的辅料及其组合分别加入mAbD制剂中，可以观察到几种特定的辅料组合实际粘度值明显低于其理论累加值，说明辅料组合具有协同降粘作用。图4. 辅料组合对mAbD溶液粘度的影响粘度降低可显著提高注射性能图5. 粘度降低对注射力的影响mAbC：当使用27G针注射原始配方的150mg/mL mAbC制剂时，所需注射力为90N，约9公斤——即一个一岁小女孩的重量；添加行标BM和E3的辅料组合后，所需注射力降为35N，约3-4公斤——一只家猫的重量mAbD：当使用27G针注射原始配方的150mg/mL mAbD制剂时，所需注射力为140N，约14公斤——一只小袋鼠的重量。添加E1和E4的辅料组合后，所需注射力降为18N，约2公斤——一个蛋糕的重量辅料组合提高蛋白稳定性I: 强降解实验设计采用自身稳定性差的mAb C作为模型药物，进行强降解实验。将150 mM的单一辅料与包含75mM阳离子和75mM阴离子的辅料组合分别添加至80 mg/mL的mAbC制剂溶液中，置于40 °C，75%相对湿度的环境下，在第0天，第14天，第28天分别取样，通过SEC-HPLC测定单体含量。II: 强降解实验结果图6. 强降解实验后蛋白溶液外观（左图为添加单一辅料，右图为添加辅料组合）图6结果显示，在强降解条件下，使用辅料组合的蛋白溶液澄清度明显优于单一辅料，表明辅料组合应用能够有效提高蛋白稳定性。图7.SEC-HPLC检测强降解实验后的单体比例（左图为添加辅料组合，右图为添加单一辅料）图7左结果表明，经过28天的强降解实验后，使用了辅料组合的制剂与原始制剂配方有相似的单体含量，即降粘辅料组合对制剂的稳定性无负面影响。图7右结果表明，使用单一辅料E1对单抗mAb C的稳定性没有负面影响，但辅料E4和E5单独使用时，会降低抗体的稳定性，从而降低单体含量。默克高浓度蛋白粘度降低平台优势(VRP)助力皮下注射制剂开发，提高可注射性，病人顺应性IP专利保护技术平台Emprove Expert 辅料支持高风险应用，Emprove dossiers文档支持，快速响应法规要求强化下游工艺，提高过滤通量，过滤效率，回收率，从而提高整个过滤工艺经济性辅料组合发挥协同效应，显著提高粘度下降水平并且保持蛋白粘度与稳定性之间的平衡市面上实现高剂量皮下注射的不同策略综合对比1.默克VRP平台展现出制剂开发更简单，成本更低，上市速度更快等优势。2.默克VRP平台对比酶，辅助设备，可缩短1-3年开发时间，节省30-50%开发成本，加快药物商业化上市步伐。

国家质检总局近期公布对瓶(桶)装饮用水质量抽查结果，其中6种饮用水被检测出含有高浓度的致癌物“溴酸盐”，哈药六厂等知名企业生产的“纯中纯”弱碱性饮用水、内蒙古“景友”沙漠优质水榜上有名，令人震惊。　　弱碱水、沙漠水、富氧水、冰川水各类企业近年来纷纷抢滩饮用水市场，名目新奇的“概念水”不断涌现，让消费者一头雾水。为揭开饮用水市场内幕，“新华视点”记者追踪调查了内蒙古“景友”沙漠水生产企业，所见所闻令人忧虑。　　“沙漠优质水”竟成“致癌水”　　鄂尔多斯市景友鸿鹄矿泉饮品有限责任公司2007年才成立，但通过大打“沙漠牌”，重金宣传和包装“景友”沙漠优质水，短短几年就名声远播。这家企业声称其产品来自北纬40度世界公认的牛奶和矿泉水的优质生产带，是一种偏碱性的“纯天然沙漠水”。　　记者调查发现，除了“概念水”的包装，“景友”沙漠水之所以快速“蹿红”，还因为它拥有多重光环：一度成为内蒙古自治区两会、第十一届全运会乒乓球项目、第十一届亚洲艺术节等重大活动的“唯一指定用水”。为此，“景友”沙漠水的安全和品质曾让消费者“深信不疑”。　　然而，正当“景友”沙漠水准备进军全国市场之时，却陷入“致癌水”危机之中。　　9月2日，记者来到这家公司时，企业正处于“停产整顿”状态。此前，经国家质检总局抽检发现，一个批次的“景友”瓶装水被检测到的溴酸盐实测值为标准值的8倍之多。　　记者在生产车间看到，神奇的沙漠水生产工艺并不复杂：从200米井下抽水直接送入原水罐，再通过石英砂、活性炭将原水中的杂质滤掉，过滤后经过臭氧灭菌进入储水罐，最后进行灌装。　　“溴酸盐超标主要出在工艺老化问题上。”鄂尔多斯市质量技术监督局副局长陈继明分析了“沙漠水”变“致癌水”的主要原因。　　“景友”公司董事长刘冬青承认，今年初公司取水井中间发生塌方，出现水质发红现象。当时为了生产需要，并没有及时更换水源地，而是采取延长水处理冲洗时间、加大臭氧浓度的办法控制微生物，没想到会导致溴酸盐含量超标。

氟利昂是一种化学物质，全称为氟氯碳化烃，化学式为CFC，也被称为Freon，它是一种无色、无味、无毒的气体。氟利昂具有稳定性高、不易燃、绝缘性好等特点，因此在制冷领域有着广泛的应用，主要是作为制冷剂。氟利昂制冷剂如发生泄漏，常温常压下均为气体，略有芳香味。但制冷机房相对环境密闭，而氟利昂特性，比空气质量重，会下沉到地面累积，氟利昂本身是无毒的，但当它与空气混合到一定浓度时，就会发生事故，造成窒息、死亡或严重伤害。人体吸入过多之后，会出现缺氧的状态，因此需要在制冷机房安装氟利昂传感器，检测氟利昂气体浓度。舒茨氟利昂传感器舒茨氟利昂传感器作为德国原装进口产品，以其卓越特点脱颖而出。具有准确度高、灵敏度高、可靠性高、易于使用等优点，它能够准确测量氟利昂浓度，适用于极低浓度的探测，且具有长时间的稳定运行能力。 主要特点 采用双波长技术的非色散红外(NDIR)气体传感器专为壁挂式检测器和室内空气监测设备的小浓度范围(2000 ppm范围)制冷泄漏检测而设计。其灵敏度和高精度也适用于食品储存设施、空调系统和科学研究领域。&bull 低漂移&bull 通过扩散进入气体&bull 3-6伏直流电源电压&bull LED状态指示&bull 可检测多种制冷剂应用场景舒茨氟利昂传感器可用于不同场景。制冷与空调系统监测：氟利昂传感器可以用于检测和监测制冷与空调设备中的氟利昂泄漏情况，确保系统的安全运行，减少对环境的损害。工业制造和化学工艺控制：一些工业及化学生产过程中需要使用氟利昂化合物。氟利昂传感器可以用于监测氟利昂的浓度，确保其在安全的范围内，并及时采取措施以防止泄漏。环境监测：氟利昂传感器可以应用于监测室内和室外环境中氟利昂的浓度，帮助评估环境污染程度和采取相应措施进行治理。温室气体排放控制：氟利昂是一种温室气体，对全球变暖有重要影响。氟利昂传感器可以应用于监测和测量氟利昂的排放量，帮助发现潜在的排放问题，并采取措施减少温室气体排放。 具体参数 测量原理非色散红外（NDIR），双波长测量范围0...1000 ppm全刻度响应时间约30秒数字分辨率1ppm重复性≤±20ppm线性误差（直线偏差)≤±30ppm长期稳定性（零）12个月内≤±50ppm长期稳定性（跨度）12个月内≤±60ppm工作温度－20...＋40℃舒茨氟利昂传感器为德国原装进口产品，采用非色散红外原理原理，实现对氟利昂气体浓度的检测。此外，配备特定的传感器芯片，如集成化芯片和微控制器等，以提供高灵敏度、高选择性、快速响应和低功耗等优点。这种结构优势使氟利昂传感器能够有效监测氟利昂气体，实现快速、准确的气体浓度测量，并适用于各种应用场景，为环境保护和可持续发展做出贡献。

浊度传感器4296浊度传感器4296是一款紧凑型全集成传感器，用于测量水中的光学反向散射。旨在与使用AiCaP CANbus的SeaGuard或SmartGuard数据记录仪一起搭配使用或作为使用RS-232的独立传感器。优势：与SeaGuard和SmartGuard轻松集成的智能传感器；直接读出工程数据，多点出厂校准；输入现场特定参考数据以接收以mg/l 为单位的绝对值；坚固耐用，维护需求低；输出格式包括AiCaP CANbus，RS-232；可选3种深度范围-300、3000和6000 米。浊度是一种描述导致光被悬浮颗粒散射的水的光学特性。高颗粒浓度导致高浊度。通过建立浊度与当地的悬浮物质之间的关系，这类测量可用于评估悬浮物质的浓度。浊度传感器4296测量红外光的反向散射。使用高效发光二极管将调制光发送到水中。反向散射光由灵敏的光电二极管拾取，然后该信号经过调节、线性化并转换为工程单位数据 (FTU) 。除了浊度，传感器还测量水温。Aanderaa新型光学浊度传感器4296光学浊度传感器基于Optode技术进行生产，该技术已在100多篇科学出版物中为要求苛刻的客户证明了长期稳定的氧气测量。其他品牌的浊度传感器通常未经过校准，但Aanderaa的浊度传感器经过了多点校准，可确保准确性、可追溯性和可替换性。无论水有多浑浊，并行的传感器读数均能保持相同。该传感器可作为开放协议传感器通过串行接口使用，也可用作SeaGuard/SmartGuard多参数平台的一部分。Aanderaa在制造浊度传感器方面有着悠久的传统，从1990年初的第一批3612传感器到今天的新型4296传感器。我们很高兴将该款新传感器推向市场。欢迎4296的到来!

据每日科学网报道，美国斯坦福大学的研究人员开发出一种新型的传感器芯片，可以大大加快药物开发过程。这种由高度敏感的纳米传感器构成的微芯片，可以分析蛋白质如何相互结合，在评估药物的有效性及可能带来的副作用方面迈出了关键一步。　　这种新型生物传感器只需要一厘米大小的纳米传感器阵列，就能以高于现有任何传感器数千倍的能力持续不断地监测蛋白质的结合活动。新的传感器可以同时监测成千上万种反应，而且比目前的“金标准”方法敏感性更强，并能更快地提供检测结果。　　该纳米传感器阵列有两大重大进步。首先是将磁性纳米标记附着在被研究的蛋白质上，大大地提高了监测的灵敏度。其次，研究人员开发了一种新的分析模型，以监测数据为依据，只要几分钟就能准确地预测结果。而目前其他的技术只能同时监测四种反应，需要长达数小时的时间才能获得结果。　　研究人员在数年前就开发出了磁性纳米传感器技术，在检测小鼠血液中癌症相关蛋白的生物标志物时发现，其敏感性远高于其他技术，检测浓度为其他技术检测浓度的千分之一。　　研究人员将磁性纳米标记附着在特定的蛋白质上，当其与另一个连接到纳米传感器的蛋白相结合时，磁性纳米标记改变纳米传感器周围的磁场。为了确定蛋白与药物之间的结合强度，研究人员将乳腺癌的蛋白放入纳米传感器阵列，同时将从肝脏、肺、肾脏及其他组织获得的蛋白也放入纳米传感器阵列，然后测量附着了磁性纳米标记的药物与各种蛋白的结合强度。这样可以不通过临床实验，就可以初步断定该药物的副作用。虽然目前的芯片每平方厘米只有1000个传感器，但研究人员表示，同样大小的芯片传感器可以增加到数万个之多。　　下一步研究人员将利用这种新型生物传感器微芯片来研究正在开发的药物，研究人员确信这将极大地加快药物开发的进程。