便携臭气检测器

table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600"tbodytrtd width="144"p style="line-height: 1.75em "成果名称/p/tdtd width="504" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "恶臭气体在线监测仪器/p/td/trtrtd width="144"p style="line-height: 1.75em "联系人/p/tdtd width="156"p style="line-height: 1.75em "张思祥/p/tdtd width="161"p style="line-height: 1.75em "联系邮箱/p/tdtd width="187"p style="line-height: 1.75em "zhangsx@hebut.edu.cn/p/td/trtrtd width="144"p style="line-height: 1.75em "单位名称/p/tdtd width="504" colspan="3"河北工业大学/td/trtrtd width="144"p style="line-height: 1.75em "成果成熟度/p/tdtd width="504" 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="144"p style="line-height: 1.75em "合作方式/p/tdtd width="504" 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/ 通过对现有试验室色谱分析仪器性能的研究，研发出在线式的基于微流控芯片技术的在线恶臭气体检测仪器。仪器的检测限可达到ppb浓度等级。可针对不同的恶臭气体进行定量与定性分析，分析物质可以达到10种以上，分析时间根据物质种类的不同可以控制在10-20分钟之内。可以应用到工厂生产排放饿气体浓度实时检测，也可以针对公共场合的环境质量检测。可以进行在线监测与便携式仪器的检测应用。 br/ strong核心器件：/strong微流控芯片气体传感器，PID模块检测，自动进样模块 br/ strong性能指标：/strongppb浓度检测，实时分析，快速检测时间10-20分钟 br/ strong关键技术/strong：微流控芯片的集成技术/ppbr//p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong应用前景： /strongbr/ 主要应用于在线式气体检测与便携式的气体浓度分析。/ppbr//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/ strong专利：/strongstrong /strong/pol class=" list-paddingleft-2"lip style="line-height: 1.75em "一种用于气体分离的填充式微流控芯片. 中国. 发明专利. 申请公开，申请公布号: CN 104084248 A /p/li/olp style="line-height: 1.75em "2. 基于微流控芯片的恶臭气体检测装置. 中国. 发明专利. 申请公开，申请公布号: CN 103940939 A./pp style="text-align: left line-height: 1.75em "3. 一种PID传感器气室. 中国. 实用新型专利. 授权，授权公开号：CN 203811576 U./pp style="text-align: left line-height: 1.75em "4.一种多用途光离子化传感器气室. 中国. 实用新型专利. 授权，授权公开号：CN 203838131 U./pp style="text-align:left "br//p/td/tr/tbody/tablepbr//p

p　　说起大气监测，公众首先想起的是PMsub2.5/sub，环境监测从业人员可能会想到二氧化硫、氮氧化物、臭氧、一氧化碳、挥发性有机物等等，但是关注恶臭监测的人员还相对较少。而据不完全统计，在我国环境投诉中，恶臭投诉约占30%~40%，其数量仅次于噪声居第二位。/pp　　在投诉率如此高的情况下，为什么恶臭监测没有得到大家的重视?我国的恶臭监测现状如何?恶臭监测的未来需求在哪?还有哪些工作需要开展?近日，仪器信息网编辑专门采访了河北工业大学张思祥教授，张教授是国家重大科学仪器设备开发专项“恶臭自动在线监测预警仪器开发及应用示范”中仪器研发的主要负责人，主要开发基于传感器原理的在线恶臭监测仪器。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201602/insimg/38308eda-7e5e-4029-967f-e4a8c8826889.jpg" title="张思祥教授.jpg"//pp style="text-align: center "strong河北工业大学 张思祥教授/strong/pp　　strong发现需求 专注于恶臭在线仪器开发/strong/pp　　谈到为什么选择了做恶臭监测仪器开发，张教授如是说：“求学期间，我学习的是光学仪器和分析仪器专业。1999年在河北工业大学参加工作，接到的第一个任务就是研发水质COD分析仪，研发的仪器后来成功地实现了产业化。自此以后开始关注环境监测类仪器，我们与天津环科院国家环境保护恶臭污染控制重点实验室一直有合作，后来发现我国的恶臭气体检测还有很多薄弱环节，因此开始计划对此领域进行系统研究。”/pp　　目前，我国的恶臭检测主要依赖人工嗅辨，需要人员多、耗时长、对测试环境条件要求高。而我国恶臭投诉在不断增多，人工嗅辨技术已远远不能满足实际应用的需求。除人工嗅辨外，基于传感器阵列的恶臭在线监测系统是国际上比较成熟的一种恶臭在线监测技术。但在我国，这种技术的发展还不能满足实际应用。/pp　　首先是传感器的选择。气体传感器主要有金属氧化物传感器、电化学传感器和PID传感器三种，单一传感器只能检测特定类的气体且对气体的选择性都较差。而恶臭气体含硫化氢、氨气、挥发性有机物等4000多种成分，单一传感器无法满足检测需求，故一般都采取传感器阵列。/pp　　传感器阵列采取的是将不同传感器集成到一个模块上或者在一个芯片上沉积不同的传感器材料，故基于传感器阵列的恶臭在线监测仪器开发的首要任务就是开发出合适我国的传感器组合，满足恶臭气体种类和浓度的检测需求。虽然气体传感器种类众多，在食品、医药、安全等领域应用广泛，但恶臭气体的一大特点是气体组分未知，这就对传感器的选择和组合造成了很大困难。/pp　　其次是恶臭气体组分分析问题。传感器对气体的选择性较差，在混合气检测中，很难检测出气体组分。张教授就想到了色谱分离，将恶臭气体先进行分离再检测。经过慎重考虑，张教授最终选择了微流控技术，一是微流控技术可以做成固态元件，二是可以与热导检测器、PID检测器或电化学传感器等集成到一个芯片上，从而便于将来进行在线和小型化设计。/pp　　微流控芯片大部分是做液体分离，为了实现气体分离，张教授团队主要进行了两种设计。一种是填充式，即在微流控芯片的沟道里填充吸附性物质，如经过修饰处理的硅藻土，利用吸附脱附原理实现气体分离。另外一种是表面涂覆，涂覆之后利用毛细原理对气体进行溶解和析出的分离。目前已经可以实现100ppb范围内的气体分离，基本达到当初预期的指标。/pp　　strong不断深入 建立恶臭在线监测预警系统/strong/pp　　虽然微流控芯片与传感器阵列的组合可以实现恶臭气体成分和浓度的检测，但是张教授认为恶臭在线检测系统要想满足实际应用需求，如与现行的国家标准方法相对应、接到投诉后如何快速锁定污染源等，还需要进一步的研究。/pp　　首先是低嗅阈值气体传感器的开发。有些恶臭气体的嗅阈值非常低，达到亚ppb级别，但目前气相色谱上常用传感器对此类的检测还存在问题。由于张教授所在单位河北工业大学在新材料方面有很多研究，故张教授想在此基础上，对传感器材质进行一些研究。如碳化硼材料对气体的吸附、富集和析出性能良好，可以考虑其在恶臭气体的吸附和富集方面的应用 石墨烯也是一种新型材料，可以研究一下其在提高气体传感器的气敏性和精度方面的作用。/pp　　其次是气体辨别模型的建立。虽然经过了前端的分离，但是由于气体组分过于复杂， 传感器对特定恶臭气体的检测，仍可能会受到其它气体的干扰。此时就需要增加一种传感器，通过信息融合和数据分析(如模式识别、神经网络分析等)来排除干扰，即通过建立模型来实现气体辨别。/pp　　检测结果与国家标准的对接也是一个值得研究的课题。按照现行国家标准，恶臭检测的最终结果应该为恶臭等级，而此系统的分析结果为恶臭成分和浓度。因此需要建立一个恶臭成分浓度与恶臭等级对应的模型，包括单一物质，物质浓度与恶臭等级的关系 两种或者多种物质混合之后，物质浓度和混合比例与恶臭等级的关系。最终的目标是需要建立一个仪器检测代替人工方法的标准来进行恶臭评价。/pp　　还有一个工作就是恶臭的溯源。一个是恶臭来源区域判断，如果检测到恶臭浓度超标，需要能根据风力、风向、大气压以及恶臭浓度的梯度变化等相关参数，来推断恶臭可能的排放来源。另一个就是建立恶臭气体指纹，根据工厂的生产情况调查其恶臭气体的基本组分，当检测到恶臭气体时，根据气体成分可以快速初判出污染源。/pp　　strong把握时机 促进国产仪器发展/strong/pp　　仪器开发的最终目的是实现应用，对于恶臭仪器的产业化和我国恶臭监测市场发展，张教授也谈了自己的看法。/pp　　恶臭仪器产业化应尽早。我国PMsub2.5/sub监测最初受到关注是某国公布了监测结果，之后我国政府公布的监测数据受到很多的质疑，这是因为先入为主。因此我国应该尽早发展自己的比较权威的仪器，并将监测数据发布，从而掌握主动权。而且从仪器使用上来说，用户习惯一种仪器之后，再接受新的仪器就需要一个过程，这也需要我国厂商应尽早推出有自主知识产权的仪器。/pp　　从国产仪器产业发展角度来看，目前我国的恶臭监测还不适宜大规模推广。全球范围内，法国和韩国的恶臭监测技术发展较早，而我国的恶臭监测仪器还不成熟。如果国家现在推广恶臭监测的话，那么市场上的仪器肯定是国外厂商为主，对国产仪器发展将是一个很大的打击。/pp　　从推广形式来看，恶臭监测可以考虑与挥发性有机物监测结合来推广。目前VOCs监测已经受到了国家的重视并开始布局，而恶臭气体包括氨气、硫化氢和多种VOCs，因此可以在某些应用上将恶臭监测和VOCs监测统筹考虑。而且可以根据不同的应用场合开发特定的恶臭监测仪器，如用于公共卫生间的以硫化氢和氨气检测为主的恶臭监测仪。/pp　　在采访最后，张教授表示，非常愿意与企业合作，实现恶臭在线监测预警仪器的产业化，为我国的恶臭监测尽一份力。/pp　　strongspan style="font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai "后记：/span/strongspan style="font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai "以前我国的环境治理以减少污染物的排放为约束性指标，而环保“十三五”规划以改善环境质量为核心，更加注重公众认同感，从雾霾、黑臭水体等词语的频繁出现即可略见一二。就譬如恶臭问题是与公众感受直接相关的环境问题，可能因其局域性、瞬时性和阵发性而没有受到广泛关注，但是在特定区域已成为困扰居民的严重环境问题。/span/ppspan style="font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai "　　随着环境治理的不断深入，恶臭受到关注仅是一个早晚的问题，而恶臭监测预警系统可以为恶臭治理提供很好的监管依据。故我国恶臭监测系统需要更多像张思祥教授这样的专家以及仪器厂商的努力，加强技术储备，从而在未来的恶臭问题中把握先机，掌握主动权。/span/pp style="text-align: right "span style="font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai "　　采访编辑：李学雷/span/pp style="text-align: right "span style="font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai "/span/pp　　strongspan style="font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai "附录：张思祥教授个人简介/span/strong/pp style="text-align: left "span style="font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai "　　河北工业大学机械工程学院教授，机械工程学科博士生导师，河北工业大学国家大学科技园管理中心主任，全国高校互换性委员会常务理事， 中国仪器仪表学会分析仪器学会常务理事。主要教育经历：1993/09-1996/06，天津大学，精密仪器与光电子工程学院，获得博士学位 2010/10—2011/05，美国克莱姆森大学 访问学者 1990/09-1993/06，浙江大学，光学与电子科学仪器系，获得硕士学位 1978/09-1982/06，天津大学，精密仪器系，获得学士学位/span/pp style="text-align: left "span style="font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai "　　主要从事机械几何量测量理论与技术、光电检测方法、计算机图象处理技术研究。主持和完成国家重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金重点项目、河北省自然科学基金、天津市自然科学基金、河北省高教委博士科研资助基金、国家“十五”科技攻关重大项目子项、总装备部预研项目等国家、省部级纵向课题。完成“污水COD在线检测设备开发研制”等十余项企事业委托的横向课题。在国际、国内重要学术会议和学术刊物上发表学术论文100多篇。获得河北省科技进步二等奖、天津市科技进步三等奖各一项，各项专利30余项。目前有国家重大科学仪器设备开发专项、总装备部预研项目、企业委托项目在研。/spanbr//p

[提要] 一年要尝试闻上千遍臭气样品，闻的臭气能装下180个2.5升可乐瓶子，他们就是靠鼻子来“吃饭”的嗅辨师，也被通俗称为“闻臭师”。”温丰功给记者算了一下，他们一年多则做200次恶臭测定实验，少则做100次，按照每年100次实验计算，每人每次要轮流闻9个3升装气袋子，一年折算下来，闻的气体能装下180个2.5升可乐瓶子。 　　一年要尝试闻上千遍臭气样品，闻的臭气能装下180个2.5升可乐瓶子，他们就是靠鼻子来“吃饭”的嗅辨师，也被通俗称为“闻臭师”。近日，记者走近这些用鼻子监控岛城生活环境的群体。　　■难忘事　　第一次闻的是汗臭味　　2003年8月份，烟台小伙子温丰功大学毕业后到青岛市环境监测中心站工作。两个月后，从不喜欢抽烟的他被单位选派到省环境监测中心站培训考试，那时候他才知道“嗅辨师”这个新名词。　　“我们要分清楚5种标准臭味，分别是花香、汗臭、甜锅巴、成熟水果、粪臭气味。”温丰功还记得当时考试的情景，主考人把5条无臭纸中的3条一端浸入无臭液1厘米，另外两条浸入标准臭液1厘米，然后将5条浸液纸间隔一定距离平行放置，同时让被测者嗅辨。“我还记得，我当时闻出来的第一种气味是汗臭味，后来是花香味，最后这些气味全都闻出来后，考试才算合格。”温丰功说，这些无臭液和标准臭液是用液体石蜡来当溶剂，短时间闻出5种气味不算容易，不过自己从不抽烟，鼻子比较灵敏从而轻松过关，成为青岛第一个“闻臭师”。　　“现在仪器有很多，怎么还需要靠鼻子来分析臭气呢?”记者提出这个问题，温丰功笑着说，现在的嗅辨仪只能测到硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、氨等8种典型的恶臭污染物，而大家闻到的恶臭经常是多种气味混合在一起的，这个就需要更为灵敏的人鼻来判定。温丰功介绍，恶臭是个综合性的概念，一切刺激嗅觉器官，引起人们不愉快的损害生活环境的气体物质都称为恶臭，甚至香过头了的气体也属于恶臭。　　■细小事　　每次测定他先闻原气　　作为市环境监测中心站资格最老的“闻臭师”，温丰功每次做恶臭测定时都要第一个闻采集来的原气，不管臭到什么程度，然后再经过稀释后让其他同事一起来闻气做分析。“我干了9年了，闻的臭气也有很多，应该稀释到什么倍数，多少清楚一些，所以每次让我先来闻原气。”我国的实验室恶臭测定使用的是三点比较式闻臭法，每次闻气必须有6人来闻气袋里的臭气，每个人要闻3组气袋，每次稀释程度不同，直到闻不出来臭味为止。　　记者在市环境监测中心站实验室里见到了这种3升装气袋，18个气袋子要分成6组，每个袋子上都带有A、B、C编号，每组中有两袋子充的是用活性炭净化的空气，另外一袋子是稀释后的臭气。温丰功和两名同事给记者演示了闻气的方法，3名“闻臭师”分别取下气袋上通气管的塞子，右手轻拍气袋，每个闻了 10秒钟。对气袋里的气体比较，他们要各自独立挑出有味气袋，全体嗅辨结束后，再进行下一级稀释倍数实验，每一次分析要进行三次闻气。“我们一个样品实验下来，至少需要一个小时时间，然后对这些数据进行统计分析，最终计算出臭味是否超标。”　　温丰功给记者算了一下，他们一年多则做200次恶臭测定实验，少则做100次，按照每年100次实验计算，每人每次要轮流闻9个3升装气袋子，一年折算下来，闻的气体能装下180个2.5升可乐瓶子。　　■难受事　　闻到恶臭头晕目眩　　温丰功说，现在“闻臭师”的工作范围很广，除了工厂治污验收，还要测定一些固定污染源。“经常闻一些臭气，会不会损害自己的身体呢?”记者问。温丰功说，除了原气外，其他测定的都是稀释之后的臭气，每次只是轻轻闻一下，因此对闻臭师的身体影响不大。“嗅辨只是我们的一种工作，我们平常还要做其他大量的检测工作，并不是每天要闻很多臭气。”此外，闻臭时他们会采取一些保护措施，不能直接凑到气袋上闻，要跟鼻子有点距离，然后轻轻扇动让臭味飞到鼻子里。　　记者了解到，即便这样，前几年有一次在给一家垃圾场的臭气做恶臭测定时，还是让温丰功难受得吃不下饭。“那个垃圾场渗沥液散发的原气掺有海产品腐败、蔬菜腐烂等多种臭味，特别熏人，我闻了一点后就感觉头晕恶心，后来稀释了100倍才好一些，不过当天的午饭我没有吃下去。”　　温丰功告诉记者，他们做出来的恶臭测定结果是具有法律效力的，环保部门要根据结果来责令有关企业作出整改措施。温丰功告诉记者，恶臭已经是我国主要污染之一，农贸市场、垃圾场、厕所、下水道等也是产生源。　　■有趣事　　臭味也能变成香味　　“有时候，我们也能闻到香味，那是臭气稀释后散发出来的。”温丰功说，一些恶臭在稀释到一定程度会变成香味。前两年，在给一家工厂的废气做恶臭测定时，刚开始还是臭味，到后来稀释到1000倍时，这种臭味就变成了一种淡淡的香味了，可能是应了哪句 “物极必反”的说法吧。　　温丰功告诉记者，严格意义上的“臭”包括日常生活中的臭气和香气。通常情况下，不管是什么气体，超过正常值的20倍就是污染。有些香气浓度超高后，气味会比一般的臭气还难闻。　　■禁忌事　　不能抽烟不能化妆　　闻臭师不是件好差事，工作禁忌也不少。温丰功说，由于工作的特殊性，“闻臭师”这种职业并不是所有人都能胜任，从2003年以来参加考试的人群中，只有不到六成人过关。男的不能抽烟，女的不能化妆，还不能有呼吸道疾病，年龄要在18岁到45岁之间。　　“要是有鼻炎的话，就不能担任这个工作，还有感冒期间也不能参加分析工作。”温丰功还告诉记者，根据规定，在需要监测的前一天以及监测过程中，闻臭师不能感冒，不能使用带有香味的物品，如化妆品、洗发水、沐浴液、香皂等，饮食也需要注意，不吃辛辣的、油炸的食品，葱、姜、蒜、辣椒等调味品更不能沾边。“工作时不能抽烟喝酒，是不是有些痛苦呢?”记者问。温丰功说，平常自己不抽烟，也不怎么喝酒，连吃火锅时都不吃香辣锅。“这是工作，我们做的工作跟岛城千家万户密切相关，这点小付出是值得的。”　　温丰功说，站里的环境监测有很多项任务，恶臭测定只是其中一项监测，他的工资在3000元以上。9年来，市环境监测中心站的“闻臭师”已经发展到了近20人，其中六成是女性。记者了解到，由于人的嗅觉会随着年龄的增长减退，闻臭师拿到证书后，并不是终身制，还需要每隔三年重新检测一次，合格后方能在下一个三年周期内担任“闻臭师”。记者 陈勇 摄影报道　　■相关链接　　靠鼻子“吃饭”的人　　除中国之外，美国、英国、荷兰、比利时、日本等国家也设有“闻臭师”职业。美国“闻臭师”每天穿行在熙熙攘攘的人群中，闻他人身体散发出的异味，为人体体味研究实验提供详细的资料。荷兰“闻臭师”分布在工业区及居民区边缘的小屋，不时将头伸出窗外，嗅闻空气中是否有令人讨厌的气味，以便及时控制大气污染。日本“闻臭师”大多专门闻公共厕所，一旦臭味超标，就责成厕所管理员限时除臭。据了解，东京环保当局招募的“闻臭师”在地铁、车站、公厕等发现异味，可立即向环保当局报告，以责成专人限时除臭。从事这项工作的人员月薪可高达50多万日元，约合人民币3.8万元。