生物气溶胶荧光监测仪

[b][font=&]【仪器助力,科技冬奥】[/font]科技冬奥助力防疫 记者探访生物气溶胶检测实验室央广网北京1月19日消息（记者黄玉玲）北京2022年冬奥会和冬残奥会不仅是展示奥林匹克精神的重要舞台，也是展现北京国际科技创新中心建设成果的重要平台。截至目前，北京已经在冬奥场景先后测试和使用了200多项技术，涉及信息工程与软件工程、公共安全、高清视频、5G和新能源等领域，适用智慧、绿色、安全、防疫等60多个细分应用场景，已确定赛时应用70余项。其中20余项在技术先进性和应用展示度方面极具代表性。18日，央广网记者走进北京中关村生命科学园生物气溶胶检测实验室，见到了此次服务于冬奥会的气溶胶检测系统，检测灵敏度是常规方法的10倍，测试赛检测成功率达100%。[/b][align=center]实验室人员为记者演示采样检测过程（央广网记者 黄玉玲 摄）[/align]从200拷贝到20拷贝 灵敏度比常规检测高十倍[b][font=&][size=16px][color=#191919]气溶胶是指空气中长时间悬浮的、直径一般在100微米以下的微小颗粒物组成的系统，雾和霾都属于气溶胶。组分中包含病毒、细菌、真菌、花粉、动植物源性蛋白等。而来自生物的气溶胶则被称为“生物气溶胶”。[/color][/size][/font][font=&][size=16px][color=#191919][img]https://p0.itc.cn/q_70/images03/20220119/9da1fc9a06a1440ebb6dbbff96628937.jpeg[/img][/color][/size][/font][font=&][size=16px][color=#191919]清华大学医学院生物医学工程系刘鹏告诉记者，在境外病例输入引发的疫情传播中，通过环境传播如气溶胶和物体表面是非常重要的传播途径。目前在防控境外输入的政策和方法上如境外人员隔离政策、冷链消杀等已经很有成效，但在环境传播尤其是气溶胶监测方面仍然存在一些漏洞。特别是在即将迎来的冬奥会上，保障赛事顺利进行的同时，也要保证首都的安全。因此，典型环境中气溶胶新冠病毒的监测将弥补现有疫情防控策略的不足，在保障冬奥会顺利召开、做好疫情安全保障方面具有重大意义。这套气溶胶监测系统中的一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪，就是由清华大学医学院生物医学工程系刘鹏团队应急开发完成。该系统采用微流控平台结合新型核酸提取与扩增技术，使新冠病毒的检测灵敏度达到20拷贝/毫升，比常规qPCR方法灵敏10倍（常规方法是200拷贝/毫升）。全流程分析时间小于45分钟，实现自动化和全封闭式的新冠检测。2021年4-7月期间，该系统在北京地坛医院进行了超过100例样本的临床测试验证，测试结果显示该系统阳性检出率达到现有实时荧光定量PCR体系检出率的三倍。记者获悉，气溶胶检测系统的另一部分就是气溶胶采集器，是由北京大学环境学院开发完成。该采集器空气流量达到400L/min，颗粒收集切割点为0.58微米，病毒富集效率高，为国内同类产品最高。测试赛检测348例样本 成功率100%[/color][/size][/font][font=&][size=16px][color=#191919][img]https://p8.itc.cn/q_70/images03/20220119/bbb9d893a7de4027b917f9dc28168ddb.jpeg[/img][/color][/size][/font][font=&][size=16px][color=#191919]在此基础上，2021年10月-12月，清华大学刘鹏、王建斌团队在昌平实验室支持下先后在首都体育馆、国家速滑馆、冰立方、五棵松冰上中心、国家体育场5个奥运场馆、主媒体中心、和西苑宾馆、紫玉宾馆等2家签约酒店进行了气溶胶采样和检测工作。测试赛期间共采集和检测了348例标本，检测成功率100%。该检测系统在冬奥测试赛中进行了广泛应用和验证，并针对赛时防疫条件进行了相应优化，贴合冬奥比赛场景的要求。并且，通过测试赛的实操演练，该产品已经形成了完整的闭环管理情形下的气溶胶新冠病毒监测操作规范，得到冬奥场馆防疫部门的认可。记者了解到，此项目经过科技冬奥的层层遴选，已被确定为科技冬奥的项目之一。按照计划，项目组将在冬奥会多个场馆布置气溶胶采集器，在多个临时设置的检测站，为冬奥会提供全面气溶胶新冠病毒检测保障。[/color][/size][/font][/b]

黑碳监测仪BCA-I是基于光学衰减法的监测仪器，可连续实时监测大气中黑碳气溶胶的质量浓度。其工作原理是利用吸附在带状石英滤纸上的黑碳气溶胶在不同光学波段的吸收特性不同，实现对黑碳气溶胶的总量监测。它主要由光学系统、气体采样系统、走纸机构、数据采集与处理系统等组成。 仪器工作时，在抽气泵的驱动下，环境空气以恒定的流速连续地被抽入仪器的气体监测室，经滤纸过滤后，黑碳颗粒附着在透光均匀的石英纤维滤纸上。每隔一个时间周期，仪器开/关测量光源和参考光源一次，分别测量透过滤纸的气溶胶采样区和参考区的光强。根据光强信号，计算每个测量周期的采样区的光学衰减增量，得到该测量周期内收集的黑碳气溶胶质量，再除以这段时间的采样空气体积，即可以计算出采样空气流中的平均黑碳浓度。BCA-I的测量循环周期如下：（1） 打开光源，让系统稳定；（2） 测量光源照射时采样点和参考点的光强信号（SB和RB）；（3） 测量仪器的空气流量F；（4） 测量仪器内的温度T；（5） 关闭光源；（6） 进行计算，显示数据，数据写入存储器，并通过串口发送至上位机；（7） 等待下一个测量周期（回到步骤（1））的开始。 当累积衰减量达到一定数值时，系统认为滤纸上黑碳颗粒沉积量已经达到一定数量，需要进行换纸以便继续测量，此时，系统将自动控制进纸电机进行进纸，再又转纸电机进行转纸。换纸期间，为了使气泵在不间断工作的情况下保持滤纸干净，系统控制气体从旁路进气口进入，经过三通电磁阀的旁路通道，最后通过排气口排除仪器外。 由于参考点的滤纸和其它光学器件的透光率在整个测量过程中不会发生变化，所以参考点的测量信号可以用来修正光源光强的微小变化，以提高仪器的准确性。合肥霍金光电生产的七波段黑碳气溶胶监测仪设计思路和技术路线新颖，各项性能指标均达到国际同类产品水平，并在局部功能设计上优于国外同类产品，总体技术处于国内领先水平。合肥霍金光电研发团队在合肥物质科学研究院环境光学中心“七波段碳黑气溶胶分析仪”技术基础理论研究的基础上，通过技术创新、“二次开发”，并依据中国气象局、中国环保局等用户的使用意见，完善了设计与工艺，在机械结构、软件功能、操控界面、数据存储格式及存储容量等方面，使之更符合国内客户的使用习惯，已完全具备了产业化实施的全部条件，首批生产的10台样机全部满足设计要求，与此同时，公司已获得针对检测方法和仪器设计的发明专利。[align=center] [b]表1 BCA7技术指标[/b][/align][table=607][tr][td=1,1,175][size=2]名 称[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]技术指标[/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][size=2]测量范围[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]0 ng/m[sup]3[/sup]～1000,000ng/m[sup]3[/sup][/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][align=center][size=2]测量精度[/size][/align][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]5％[/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][align=center][size=2]系统噪声[/size][/align][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]≤100 ng/m[sup]3[/sup][/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][size=2]光源波长[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]370nm，470nm，520nm，590nm，660nm，880nm，950nm[/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][size=2]数字输入/输出[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]RS-232接口[/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][size=2]仪器显示[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]8行液晶显示屏[/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][size=2]采样流量[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]1～8升/分（内置泵，可调）[/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][size=2]数据存储介质、容量[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]（1）内部存储器、11天以上[/size][size=2]（2）USB接口，一年以上(可选)[/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][size=2]通信方式[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]GPS 通信（可选）[/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][size=2]操作环境[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]-30～40℃，一般室内环境[/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][size=2]电源[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]220V±22V，50Hz±1Hz[/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][size=2]重量[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]21公斤[/size][/align][/td][/tr][tr][td=1,1,175][size=2]机箱尺寸[/size][/td][td=1,1,432][align=center][size=2]约440mm×260mm×320mm[/size][/align][/td][/tr][/table]

各位，空气中除了颗粒物、SO2、NOx、CO和O3，还存在有机物、气溶胶等。对最后一种的监测还未大面积展开。据称灰霾监测是有这项指标的。讨论一下，列举在线监测气溶胶的技术和主要产品、厂商。我抛砖先：美国（sunset lab inc）大气气溶胶元素碳与有机碳仪使用的热光法是美国环保总署（us epa ）下属的国家职业安全保健研究所（national institute of occupational safety and health, niosh） 推荐方法(tot热透光法)，也是目前唯一的由国家机构推荐的用于气溶胶有机碳/ 总碳（organic carbon/elemental carbon, 即oc/ec） 的分析方法。