元素碳在线分析仪

成果名称 在线气溶胶有机碳元素（OCEC）分析仪 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 &radic 研发阶段 □原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 成果简介： 碳质组分在气溶胶中含量很高，尤其是在对人类健康影响较大的细颗粒部分比例更大，约占40%-60%。气溶胶中的碳质组分通常包括有机碳（OC）和元素碳（EC）两部分,这些组分能够造成区域和城市烟霾，影响大气的能见度、破坏地球辐射平衡，从而影响全球气候。目前，对气溶胶中OC和EC的研究已经成为国内外大气化学研究和环境监测的热点。气溶胶中OC、EC的含量以及时间变化规律成为各大监测站点、气象部门极为关注的数据。 2009年，北京大学环境学院曾立民教授申请的&ldquo 在线气溶胶有机碳元素（OCEC）分析仪创制&rdquo 项目获得首届&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金支持。作为该项目的启动基金，该笔经费为曾立民教授课题组提供了强有力的支持，通过关键部件的购置、机械配件的加工和控制电路的自主创制，使得曾立民教授这一填补国内空白的先进技术的前期研究得以及时启动和顺利开展。在该基金的资助下，曾立民教授课题组已开展了多项富有成效的研制工作，包括：（1）在线气溶胶有机碳元素碳（OCEC）分析仪的硬件搭建；（2）在线气溶胶有机碳元素碳（OCEC）分析仪的软件开发和调试；（3）在线气溶胶有机碳元素碳（OCEC）分析方法的创新。 这方面的测量目前仅能依靠国外的仪器，国内在该方面的仪器研发仍处于初步阶段，没有自主的产品。因此，填补该空白、自主创新开发国内自己的在线气溶胶有机碳元素碳（OCEC）分析仪成为一个必然的趋势。 应用前景： 上述关键技术的研究，为进一步开展具有自主知识产权的在线气溶胶有机碳元素（OCEC）分析仪的研制奠定了良好的基础。

日前，我公司的气溶胶在线有机碳/元素碳分析仪完成在中科院山西煤化所的安装和培训。此产品将用于模拟各种煤燃烧污染源的气溶胶颗粒中有机碳，二次气溶胶碳，黑碳的排放特性研究，此仪器可为研究过程提供连续的相关重要数据，为大气污染源的监测工作提供科学保障。 已有的科学研究表明，我国的煤燃烧排放污染是空气污染中的一个非常重要的因素，我国正处在清洁能源替代高污染能源的转型期。 相关知识介绍: 大气气溶胶中2.5微米以下粒子中有机碳元素碳一般在空气总粒子占比达到30-70%,是严重危害人体健康的有效危害成份,研究证明:其危害程度甚至超过吸烟 的危害. 大气污染物中元素碳/有机碳的直接连续含量测量,可以轻易剔除很容易造成数据失真的空气中水份等无伤害数值，直接评价大气中有机物和碳类无机物污染真实状态和对生物伤害程度. 大气气溶胶有机物含量的 连续原位监测是在环境科学领域清晰,有效定量区分雾和霾的有效化学原理的仪器分析方法.可以获得以小时或分钟计的实时原始数据（不可再生），并可有效消除离线分析前采样中，运输中的样品误差（很多情况下这种误差不小于10%）。 大气气溶胶粒子中元素碳/有机碳含量的监测已成为国际上关注的热点,我公司在线大气气溶胶有机碳/元素碳分析仪产品符合NIOSH-5040和ASTM -D6877-03标准，并获得EPA-ETV认证，我公司的产品现已在长三角,株三角,北京等重点地区初步建成多点网络连续监测,使我国的大气气溶胶有机碳/元素碳的监测水平同发达国家同步. 这些大量连续累积灰霾监测宝贵数据的获得，使我们国家拥有了大气气溶胶空气环境质量评价更多的话语权。 我公司提供的元素碳/有机碳分析仪同时具备监测黑碳成份的能力,对太阳辐射水平,灰霾,沙尘传输等气象研究也提供了有力的工具. 热光分析法测量大气颗粒物中有机碳/元素碳含量是国际上公认的方法，其中光热透射法已经建立了职业健康标准- NIOSH5040，这个技术解决了光学法只能测量颗粒物黑碳含量而无法精确测量有机碳、传统热学测量法在分析过程中有机碳炭化会引起测量误差等问题，实现了对大气碳颗粒物质量浓度的高精度实时测量.使用此仪器还可以估算出重要的二次气溶胶碳（SOA or SOC)数据。 中国科学院山西煤炭化学研究所：前身是中国科学院煤炭研究室，于1954年在大连中国科学院石油研究所（即现在的中国科学院大连化学物理研究所）挂牌成立。1961年，煤炭研究室扩建为中国科学院煤炭化学研究所并开始向太原搬迁。1978年9月改名为中国科学院山西煤炭化学研究所并沿用至今。 建所以来，山西煤化所以满足国家能源战略安全、社会经济可持续发展以及国防安全的战略性重大科技需求为使命，以协调解决煤炭利用效率与生态环境问题和重点突破制约国家战略性新兴产业发展的材料瓶颈为目标，围绕煤炭清洁高效利用和新型炭材料制备与应用开展定向基础研究、关键核心技术和重大系统集成创新，逐渐由一个只有64人的实验室，发展壮大为从基础研究到工艺过程开发直至产业化的体系较为完备且在国内外相关领域具有重要影响力的现代化研究所。截至2013年底，全所在职职工580人，其中科技人员452人，中科院院士1人，“千人计划” 2 人，“百人计划”10人，研究员及正高级工程技术人员58人，副研究员及高级工程技术人员125人。

日前,我公司完成长三角多个站点的在线元素碳/有机碳分析仪安装和维护工作,连续24小时密切监测空气中元素碳/有机碳的变化. 大气气溶胶中2.5微米以下粒子中有机碳元素碳一般在空气总粒子占比达到30-70%,是严重危害人体健康的有效危害成份,研究证明:其危害程度甚至超过吸烟的危害. 大气气溶胶粒子中元素碳/有机碳含量的检测已成为国际上关注的热点,随着长三角,株三角等我国重点地区监测装备的提升,使我国的大气气溶胶有机碳/元素碳的监测水平同发达国家同步. 我公司提供的在线元素碳/有机碳分析仪同时具备监测黑碳成份的能力,对太阳辐射水平,灰霾,沙尘传输等气象研究也提供了有力的工具. 小知识：热光分析法测量大气颗粒物中有机碳/元素碳含量是国际上公认的方法，其中光热透射法已经建立了职业健康标准-EPA NIOSH5040，这个技术解决了光学法只能测量颗粒物黑碳含量而无法精确测量有机碳、传统热学测量法在分析过程中有机碳炭化会引起测量误差等问题，实现了对大气碳颗粒物质量浓度的高精度实时测量，我公司的在线产品同时具备实验室测试功能，仪器中的激光测试部分具备直接测试黑碳功能，而光热结合测试可以对大气气溶胶中的无机碳/有机碳，碳酸盐等成份做准确定量测试，每个样品的测试过程仪器都会完成自动标气内校步骤。