气溶胶混合凝结核粒子计

记者从中科院广州地球化学所获悉，该所有机地球化学国家重点实验室毕新慧研究团队在雾滴凝结核研究方面取得新进展。相关研究日前发表在《地球物理研究》。　　据悉，该研究团队在国际上率先使用地用逆流虚拟撞击器—单颗粒气溶胶质谱仪的联用，实现了对单个活性雾滴颗粒的在线分析，解决了在地面无法直接观测雾凝结核的难题。研究分析了广州市春季典型雾过程中的1305个雾滴残余颗粒，首次发现黑碳颗粒可以作为活性雾滴的重要凝结核，在雾滴残余颗粒数中的占比高达68%。而以往研究认为黑碳颗粒的吸湿性较弱，对于云雾形成的贡献十分有限。　　该研究认为，在城市大气中当黑碳颗粒快速老化与二次气溶胶组分形成内混结构后，其吸湿性有可能大幅增强，使得黑碳颗粒能够成为雾滴的重要凝结核。同时，雾滴的形成加快了黑碳颗粒与硝酸盐的内混，这主要是因为城市大气中汽车尾气排放的大量氮氧化合物等前体物，其浓度远高于硫酸盐的前体物二氧化硫。　　研究结果还表明硫酸盐的形成是黑碳颗粒的主要老化机制。发现有机物和铵根在雾滴残余颗粒中的比重极低，对于雾滴形成的贡献并不显著。雾过程对有机胺形成的促进作用主要是体现在雾间隙颗粒上，而并非活性雾滴中。云和雾的形成过程相类似，因此，该研究对于认识气溶胶成云机制以及模型预测其间接气候效应具有重要的参考价值。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "传统全样分析方法包括离子色谱（IC）、气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）和电感耦合等离子质谱（ICP-MS）是气溶胶性质研究的最常用方法。然而，全样分析方法的局限性在于无法获得气溶胶颗粒的混合状态和表面等性质。气溶胶颗粒的混合状态对于理解颗粒的吸湿性、光学特性以及在大气中的老化过程等方面具有重要意义。为了弥补全样分析的这些局限性，以电子显微镜为代表的单颗粒分析方法在气溶胶性质研究中的应用越来越广泛。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）以及它们配备的X射线能谱仪（EDS）是单颗粒分析方法的主要仪器。SEM/TEM-EDS可用于获得颗粒的形貌、成分、粒径、混合状态和表面特征。基于这些信息我们可以分析颗粒的来源和老化过程，进而讨论颗粒对人体健康和气候变化的影响。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "颗粒物的大量排放是造成空气污染的直接因素之一。了解颗粒物的来源、组成及老化过程，对有效改善空气质量具有重要意义。本文主要介绍各类排放源（工业源、汽车尾气、生物质燃烧、家用燃煤和矿物颗粒等）排放的气溶胶颗粒在电子显微镜方面的研究进展。/pp style="text-align:center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 364px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/eb3f9ff3-cbb9-4bee-87d2-abd84618bba9.jpg" title="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究 5.jpg" alt="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究 5.jpg" width="500" height="364" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 176, 240) "strong1．工业源span style="color: rgb(0, 0, 0) "/span/strongspan style="color: rgb(0, 0, 0) "。/span/span工业排放源主要包括燃煤电厂、钢铁厂、金属冶炼和炼油厂。飞灰（flyash，图1a）和金属颗粒（metal，图1b和c）是工业源排放的两种典型颗粒。飞灰颗粒由硅、铝及少量铁和锰等元素组成的球形颗粒，粒径小于200 nm。已有研究利用透射电镜在华北灰霾中发现大量飞灰颗粒。金属颗粒主要包括富铁、富锌、富铅和富锰颗粒，灰霾事件中观测到的金属颗粒的粒径小于500 nm。透射电镜观测发现污染大气中的飞灰和金属颗粒大多与二次气溶胶（例如硫酸盐、硝酸盐和有机物）内混。这些在传输过程中形成的酸性二次气溶胶促进飞灰和金属颗粒释放可溶性金属离子，危害人体健康和生态环境。/pp style="text-align:center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 298px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/27bed8be-d6c7-4599-93b0-61109d072cf6.jpg" title="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究 (21).jpg" alt="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究 (21).jpg" width="500" height="298" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(0, 176, 240) "2．汽车尾气span style="color: rgb(0, 0, 0) "/span/span/strongspan style="color: rgb(0, 176, 240) "span style="color: rgb(0, 0, 0) "。/span/span汽车尾气是造成空气污染的重要来源，汽车尾气中近一半的一次颗粒中含有黑碳颗粒（soot或black carbon，图1d）。黑碳颗粒为含碳小球的链状聚合物。黑碳颗粒的混合状态可显著影响其光学吸收，进而影响地球辐射强迫。透射电镜可根据黑碳颗粒的特殊形貌区分黑碳颗粒的混合状态，对评估其对气候变化的影响有重要意义。/pp style="text-align:center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 334px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/66123eed-c584-4937-a4dd-07b36d48f876.jpg" title="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究8.jpg" alt="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究8.jpg" width="500" height="334" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 176, 240) "strong3．生物质燃烧/strong/span。生物质燃烧是对流层气态和颗粒态污染物的重要来源。木柴和秸秆是世界各地取暖和烹饪的重要能源。同时，露天焚烧是处理农作物残留秸秆的普遍方式。自然的生物质燃烧（比如森林大火和草原大火）也会导致大量污染物排放。生物质燃烧的主要污染物包括：钾盐、一次有机物和黑碳。透射电镜研究发现，生物质明火燃烧排放的富钾颗粒主要成分为KCl，且与有机物和黑碳内混（图1e）；在闷烧阶段，产生胶状有机物与富钾颗粒混合的内混颗粒（图1f）。在大气传输过程中，KCl可逐渐转化为K2SO4和KNO3，透射电镜可根据形貌、结构和成分确定其老化过程，进而反映其来源和吸湿性。焦油球（tar balls）是生物质燃烧排放的一类特殊有机物，具有较强的吸光能力。透射电镜表明焦油球是粒径为30至500 nm的无定形碳质球形颗粒。X射线能谱显示焦油球的主要成分为碳，并含有少量氧。/pp style="text-align:center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 270px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/80fb205b-b987-4d0a-8b69-7afe6f65f24e.jpg" title="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究7.jpg" alt="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究7.jpg" width="500" height="270" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(0, 176, 240) "4．家用燃煤/span/strong。燃煤取暖和烹饪是发展中国家空气污染的又一重要来源。由于燃烧效率较低且缺乏排放控制措施，家用炉灶的排放因子是工业锅炉的一百倍。家用燃煤可排放大量气态污染物（二氧化硫和挥发性有机物）和一次颗粒物（有机物和黑碳）。家用燃煤排放是造成华北严重灰霾事件的重要原因。利用透射电镜可获得不同成熟度煤炭排放的一次颗粒的形貌、成分和混合状态。低成熟度煤明烧状态下主要排放有机物和黑碳内混颗粒（图1g），中等成熟度煤排放大量有机物颗粒（图1h），高成熟度煤排放有机物和硫酸盐混合颗粒（图1i）。另外，透射电镜还发现煤炭燃烧也可排放大量与焦油球相似的球形有机物。/pp style="text-align:center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 333px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/e178791a-ff3c-4d6b-b90d-f48a9054eee4.jpg" title="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究9.jpg" alt="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究9.jpg" width="500" height="333" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(0, 176, 240) "5．矿物颗粒/span/strong。矿物颗粒主要来自沙漠、建筑和路边扬尘。扫描电镜和透射电镜均可直观观测到矿物颗粒的不规则形貌（图1j），且大多矿物颗粒的粒径大于2 μm。矿物颗粒的吸湿性对气候和大气环境有重要影响。大气传输过程中，矿物颗粒表面发生非均相反应，改变颗粒成分和形貌，进而改变混合状态和影响云凝结核活性。透射电镜研究发现，矿物颗粒内的碱性成分（例如方解石和白云石）可与污染大气中的酸性气体（例如二氧化硫和氮氧化物）反应，在表面生成CaSO4以及Ca(NO3)2和Mg(NO3)2的亲水包裹层，增强矿物颗粒的吸湿性。长距离传输过程中的老化作用还会降低颗粒pH增加铁的可溶性和生物可利用性。可溶性铁沉降到海洋表面可促进海洋浮游生物的生长，进而影响海洋对碳的吸收，间接影响气候。/pp style="text-align:center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 282px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/6e145833-188d-45d4-af38-3ffdcd288d57.jpg" title="timg.jpg" alt="timg.jpg" width="500" height="282" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(0, 176, 240) "6．生物气溶胶/span/strong。自然源的生物气溶胶（图1k）普遍存在于地球大气中，其在森林、农村及海洋环境中所占比例较高。扫描电镜和透射电镜可获得各类生物气溶胶的形貌和粒径。/pp style="text-align:center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 375px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/9ce845fb-6a49-4565-bb45-0426f24adecf.jpg" title="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究 6.jpg" alt="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究 6.jpg" width="500" height="375" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(0, 176, 240) "7．海盐气溶胶/span/strong。海盐气溶胶来自于海浪中的气泡破裂。利用透射电镜可发现海盐的主要成分为镁盐和钙盐包裹的NaCl（图1l）。SEM-EDS发现海盐颗粒是由NaCl核与C、O和Mg元素包裹层构成。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "目前，扫描电镜和透射电镜现已被广泛应用于各类大气环境中的气溶胶单颗粒研究，例如：城区-北京、济南、吉林、香港、仁川、墨西哥等，背景点-长岛、青藏高原、日本冲绳，高山站点-庐山、泰山，海洋大气-北大西洋、黄海、北冰洋。未来，单颗粒分析方法将应用于更多区域。/pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/02700f9c-eaba-4981-8ab9-12e040344aff.jpg" title="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究 (3).jpg" alt="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究 (3).jpg"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "图1. 不同来源颗粒的TEM图。工业生产排放的飞灰（a）、富铁（b）和富锌（c）颗粒；（d）柴油机尾气中的黑碳-有机物内混颗粒；（e）玉米秸秆明烧产生的黑碳-有机物-KCl内混颗粒；（f）玉米秸秆闷烧产生的胶状有机物和KCl的内混颗粒；（g）低成熟度煤明烧产生的有机物-黑碳内混颗粒；（h）中等成熟度煤明烧产生的球状有机物颗粒；（i）高成熟度煤明烧产生的有机物-硫酸盐内混颗粒；（j）不规则矿物颗粒；（k）森林区域采集的生物颗粒；（l）海盐颗粒。图表结果来自于参考文献。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong参考文献：/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "1. Zhang, J., Liu, L., Xu, L., Lin, Q., Zhao, H., Wang, Z., Guo, S., Hu, M., Liu, D., Shi, Z., Huang, D., and Li, W.: Exploring wintertime regional haze in northeast China: role of coal and biomass burning, Atmos. Chem. Phys., 20, 5355-5372, 10.5194/acp-20-5355-2020, 2020./pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2. Li, W., Liu, L., Xu, L., Zhang, J., Yuan, Q., Ding, X., Hu, W., Fu, P., and Zhang, D.: Overview of primary biological aerosol particles from a Chinese boreal forest: Insight into morphology, size, and mixing state at microscopic scale, Science of The Total Environment, 719, 137520, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137520, 2020./pp style="text-align: justify text-indent: 2em "3. Yuan, Q., Xu, J., Wang, Y., Zhang, X., Pang, Y., Liu, L., Bi, L., Kang, S., and Li, W.: Mixing State and Fractal Dimension of Soot Particles at a Remote Site in the Southeastern Tibetan Plateau, Environmental Science & Technology, 53, 8227-8234, 10.1021/acs.est.9b01917, 2019./pp style="text-align: justify text-indent: 2em "4. Zhang, Y., Yuan, Q., Huang, D., Kong, S., Zhang, J., Wang, X., Lu, C., Shi, Z., Zhang, X., Sun, Y., Wang, Z., Shao, L., Zhu, J., and Li, W.: Direct Observations of Fine Primary Particles From Residential Coal Burning: Insights Into Their Morphology, Composition, and Hygroscopicity, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123, 12,964-912,979, doi:10.1029/2018JD028988, 2018./pp style="text-align: justify text-indent: 2em "5. Liu, L., Kong, S., Zhang, Y., Wang, Y., Xu, L., Yan, Q., Lingaswamy, A. P., Shi, Z., Lv, S., Niu, H., Shao, L., Hu, M., Zhang, D., Chen, J., Zhang, X., and Li, W.: Morphology, composition, and mixing state of primary particles from combustion sources — crop residue, wood, and solid waste, Scientific Reports, 7, 5047, 10.1038/s41598-017-05357-2, 2017./pp style="text-align: justify text-indent: 2em "6. Li, W., Xu, L., Liu, X., Zhang, J., Lin, Y., Yao, X., Gao, H., Zhang, D., Chen, J., Wang, W., Harrison, R. M., Zhang, X., Shao, L., Fu, P., Nenes, A., and Shi, Z.: Air pollution–aerosol interactions produce more bioavailable iron for ocean ecosystems, Sci. Adv., 3, e1601749, 2017./pp style="text-align: justify text-indent: 2em "7. Li, W., Shao, L., Zhang, D., Ro, C.-U., Hu, M., Bi, X., Geng, H., Matsuki, A., Niu, H., and Chen, J.: A review of single aerosol particle studies in the atmosphere of East Asia: morphology, mixing state, source, and heterogeneous reactions, J. Clean. Prod., 112, Part 2, 1330-1349, 2016./pp style="text-align: justify text-indent: 2em "8. Chi, J. W., Li, W. J., Zhang, D. Z., Zhang, J. C., Lin, Y. T., Shen, X. J., Sun, J. Y., Chen, J. M., Zhang, X. Y., Zhang, Y. M., and Wang, W. X.: Sea salt aerosols as a reactive surface for inorganic and organic acidic gases in the Arctic troposphere, Atmos. Chem. Phys., 15, 11341-11353, 2015./pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong作者简介：/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "img style="max-width: 100% max-height: 100% float: left " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/5ef00299-b5e7-46ff-ab5f-212e9a8e68f6.jpg" title="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究.jpg" alt="大气灰霾中不同来源气溶胶单颗粒的电子显微镜研究.jpg"/李卫军，浙江大学地球科学学院大气科学系研究员，国家优秀青年基金、中国化学学会环境化学青年科学奖和山东省杰青获得者。他主要应用透射电镜、扫描电镜和纳米二次离子质谱等手段研究我国大气雾-霾及沙尘暴期间大气气溶胶颗粒物，从微观角度揭示颗粒物表面及内部的物理化学特性。近年来促进了大气环境化学和地球科学的研究融合，已获仪器发明专利共5项，其中1项产业化。以第一作者或通讯发表成果在Science Advances, ES& T, JGR, ACP等大气相关领域的杂志上共40余篇，出版专著1部。/p

12月12日，记者从中国科学院西北生态环境资源研究院了解到，科研人员从南亚黑碳气溶胶影响区域降水的角度，分析其对青藏高原冰川变化的影响。研究发现，21世纪以来，南亚黑碳气溶胶通过改变南亚季风水汽输送，进而间接影响青藏高原冰川的物质补给。该成果发表在综合性期刊《自然通讯》上。中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室副研究员杨俊华介绍，南亚黑碳气溶胶导致中高层大气增温，增加了南北气温梯度，增强了南亚区域的对流活动，使得水汽在南亚当地辐合；同时，黑碳可以增加大气中的云凝结核数量。黑碳气溶胶引起的这些气象条件变化，使得更多水汽在南亚当地形成降水，从而传输到青藏高原的水汽减少，导致高原中部和南部季风期降水减少，特别是高原南部减少显著，降水的减少进一步带来冰川的物质补给减少。“研究表明，在2007年至2016年间，减少的物质补给占青藏高原平均冰川物质亏损的11.0%，而在高原南部达到22.1%。”杨俊华说。黑碳气溶胶是化石燃料和生物质不完全燃烧的产物，具有强烈的吸光性，是仅次于二氧化碳的大气升温气候强迫因子。黑碳沉降到雪冰中会导致雪冰表面反照率降低，从而加速冰川和积雪的消融，进而改变区域的水文过程以及水资源变化。青藏高原被誉为“亚洲水塔”，是亚洲数条大江大河的发源地，水资源变化事关十亿人口的用水安全。青藏高原毗邻的南亚地区是目前全球黑碳高排放区之一，模式与地球化学证据均显示，南亚黑碳气溶胶能够跨越喜马拉雅山脉输送到青藏高原内陆地区，南亚排放源对青藏高原黑碳气溶胶的贡献达到60%以上，并主要影响高原的南部和中部地区。同时，对冰川和积雪的观测与模拟研究发现，黑碳气溶胶对青藏高原雪表反照率降低的贡献平均约为20%，导致高原冰川消融增加约20%，并使得积雪期减少3—4天。由此，南亚黑碳气溶胶对青藏高原冰川消融具有直接和间接效应，即跨境传输和沉降导致的高原冰川加速消融为直接效应；而减少高原夏季降水量，即降低高原冰川的物质补给量，进而使得冰川物质亏损量增大为间接效应。南亚黑碳气溶胶直接和间接效应的共同作用，加速了以冰川为主体的“亚洲水塔”水资源损失。

可凝结颗粒物检测 可凝结颗粒物（condensable particulate matter）是指大气中存在的细小颗粒物，其特点是在特定条件下可以通过凝结形成更大的颗粒。这些颗粒物通常由气态物质在大气中冷却或通过化学反应形成可凝结颗粒物可以包括水蒸气、硫酸盐、硝酸盐、有机物等，其粒径范围从几纳米到几微米不等。这些颗粒物对大气质量和人类健康都具有重要影响。 在大气中，可凝结颗粒物的形成通常与气溶胶颗粒物（aerosol particulate matter）相关。气溶胶颗粒物是指悬浮在大气中的微小颗粒，包括可凝结和非可凝结颗粒物。当气溶胶颗粒中的气态物质达到饱和度，并且遇到适宜的条件（例如温度下降），这些气态物质就会凝结成固态或液态的颗粒物。 可凝结颗粒物对大气化学、云和气候形成过程具有重要影响。它们可以充当云凝结核，促进云的形成和增长。同时，可凝结颗粒物还对大气能见度、气候变化和空气污染等产生影响。为了评估和监测可凝结颗粒物的影响，科学家们进行大气采样和分析，以了解其组成、来源和潜在影响。这有助于制定相应的环境政策和控制措施，以减少可凝结颗粒物对环境和人类健康的不利影响。 可凝结颗粒物采样系统需要配合等动力采样控制台使用，CPM采样系统通常位于可过滤采样系统的后端，比如总尘采样系统、颗粒物分级系统等。CPM收集在干燥的撞击器中，在样品收集后立即用氮气（N2）吹扫撞击器内容物，以便从撞击器中除去溶解的二氧化硫（SO2）气体。干燥有机部分和水性部分并称重残余物， 水性和有机部分的总量即为CPM。如果您希望详细了解该设备，可通过仪器信息网联系我们，我们将为您提供全面的设备信息及解决方案。

水溶性有机物（WSOC）以气体和颗粒物的形式大量存在于大气中，在大气水反应和云凝结核（CCN）形成中发挥着重要的作用，对全球和区域气候变化有着重要影响。此外，某些WSOC是有毒的，它会影响人类健康。WSOC可从源中直接排放或从气态和颗粒有机质（OM）的光氧化中二次产生。目前，只进行了有限的测量来理解WSOC划分机制。结果表明，气体-颗粒物相划分取决于很多因素，例如气象参数、气体物质组成和凝结相性质。将气相WSOC（WSOCg）分配到气溶胶相（WSOCp）是大气二次有机气溶胶的主要形成路径。然而，WSOC划分过程的基本机制尚不清楚。基于此，在本文中，来自华东师范大学、上海市环境科学研究院和上海市环境监测中心的研究团队于2019年冬季在长江三角洲河口湿地生态系统野外科学观测站（31°44′N，121°13′E）同时测量了气体和颗粒物，包括NH3（Picarro G2103），有机酸（草酸、甲酸和乙酸）、无机离子（阳离子：Na+，NH4+，K+，Ca2+和Mg2+；阴离子：SO42&minus ，NO3&minus 和Cl&minus ）和WSOC。为了全面理解WSOCp形成机制，作者还测量了300-550 nm WSOCp的光学吸收，同时测量了PM2.5并调查了气体-气溶胶相划分的影响因素以全面理解中国大气，尤其是严重冬季雾霾区的有机气溶胶行为。【结果】研究区主要污染物的时间变化。ALWC和pH对WSOCg划分的影响。NH3对中国不同区域WSOCp分布的影响。【结论】在干旱期（相对湿度（RH）80%），WSOCg主要划分为有机相，而湿润期（RH）80%）为气溶胶液态水（ALW），表明该区域两种不同的二次有机气溶胶（SOA）形成过程。在干旱期，温度是WSOCg吸收的主要驱动力。而在湿润期，控制WSOCg吸收的因素为ALW含量和pH，两者都会通过NH4NO3形成和有机酸中和过程被NH3显著提高。此外，作者发现，在全国范围内，WSOCp与NH4NO3的相对丰度呈较强的线性相关，其空间分布与NH3一致，进一步表明NH3在WSOCp形成中的关键作用。由于WSOCp是SOA的主要组成部分，NH3通过增加ALW的形成和WSOCg的分配来促进SOA的产生，这表明控制NH3的排放对于缓解中国雾霾污染特别是SOA是必要的。

捷克科学院分析化学研究所(Institute of Analytical Chemistry of the Czech Academy of Sciences)的Mikuska P、Capka L和Vecera Z研制了用于分析细小气溶胶和超细气溶胶的气溶胶采样器，撰文发表在于Analytica Chimica Acta上。　　该文描述了基于原始版本的气溶胶逆流双喷嘴单元(ACTJU)的新型气雾剂采样器。ACTJU收集器与位于ACTJU上游的水基冷凝成长装置(CGU)连接，实现了直径达数纳米的精细和超细气溶胶颗粒的定量收集。 CGU中水蒸汽的凝结使纳米尺寸的颗粒在超微米范围内扩大到更大的尺寸，然后将形成的液滴收集到ACTJU收集器中的水中。　　使用CGU-ACTJU采样器连续采集气溶胶，可以对颗粒成分浓度变化进行时间分辨测量。 CGU-ACTJU采样器与在线检测设备的耦合允许以1s的高时间分辨率(例如，亚硝酸盐或硝酸盐的FIA检测)或1小时(例如，用于无机阴离子的预富集步骤的IC检测)。在最佳条件下(空气流速10L/min，水流速1.5mL/min)，氟化物，氯化物，亚硝酸盐，硝酸盐，硫酸盐和磷酸盐的检测限(包括预浓缩)分别为2.53,6.64,24.2,16.8,0.12和5.03ng/m3，　　引自：Aerosol sampler for analysis of fine and ultrafine aerosols.. Article?in?Analytica Chimica Acta 1020 March 2018　　原文可参阅：　　https://www.researchgate.net/publication/323690546_Aerosol_sampler_for_analysis_of_fine_and_ultrafine_aerosols [accessed Apr 19 2018]　　符斌供稿

黑碳作为大气中一种典型的吸光性气溶胶，对全球和区域气候都有着深远影响。它可以改变太阳辐射平衡，抑制边界层发展，沉降到冰雪表面会降低其反照率，加速冰川融化。但是在计算其辐射强迫时仍存在很大不确定性，这种不确定性主要来源于老化过程对黑碳颗粒物光学性质的改变。而黑碳颗粒物主要来源于含碳燃料的不完全燃烧。已有研究表明，新鲜排放的黑碳在被释放到大气中后会通过碰并、凝结和非均相氧化等过程与多种来源的颗粒物、气态污染物之间发生老化作用，表面形成包裹层，导致其在混合态、形貌、粒径和化学组成上发生变化，从而影响黑碳的物理化学及光学性质。为了更好地了解城市大气中黑碳的性质差异及评估吸光性影响因素，中国科学院地球环境研究王启元研究员课题组使用单颗粒黑碳光度计（SP2）、光声气溶胶消光仪（PAX）以及在线重金属分析仪（Xact625）等高时间分辨率在线仪器对西安市高新站点2020年11月大气气溶胶进行连续在线监测，并采用PMF与线性回归结合的方法建立黑碳吸光增强倍数与源的关联。PMF模型是目前常用的污染物源解析方法，在给出污染源类别的同时，还能得出确切的污染源的贡献率，近年来被广泛应用于污染物源解析研究中。他们的结果表明：观测期间西安黑碳气溶胶平均浓度2.16 微克 /立方米；PMF源解析出4个主要来源，分别为生物质燃烧源（38%），燃煤源（29%）、交通运输源（29%）、扬尘源（4%）；降水后厚包裹黑碳的浓度降幅高达83%，而薄包裹黑碳为39%。作为颗粒粒径更大的厚包裹黑碳其核的质量中值粒径却小于薄包裹黑碳颗粒，分别为141 纳米和176纳米。其次，黑碳核的吸光截面积变化范围较大，为3.79 - 5.95 平方米/克，且与整体颗粒的吸光截面积具有显著相关性，相关系数为0.58（p 0.01）。另外，他们还发现在观测期间黑碳的平均吸光增强倍数为1.37±0.11；经过源解析结果表明，二次老化、燃煤、扬尘、生物质燃烧和机动车排放对吸光增强倍数的贡献分别为37%、26%、15%、13% 和 9%。其中二次老化过程是主要贡献源。上述相关研究成果近日发表于《总环境科学》（Science of The Total Environment）期刊。　　(a) 应用PMF进行黑碳质量浓度源解析谱图；(b) 各排放源对总黑碳质量浓度的相对贡献百分比。(a) 大气中含黑碳颗粒物和黑碳核的光吸收系数时间序列；(b) 大气中含黑碳颗粒物和黑碳核的吸光截面积（MAC）时间序列；(c) 大气中含黑碳颗粒物吸光截面积（MAC）相对频率分布；(d) 黑碳核吸光截面积（MAC）相对频率分布。图片均由论文作者提供论文相关信息：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0048969723016157

《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》试行第五版指出，经呼吸道飞沫和接触传播是主要的传播途径。气溶胶和消化道等传播途径尚待明确。那么，什么是微生物气溶胶，它有何特性？我们该如何防范气溶胶传播？跟着众瑞君一起看看吧！呼吸、说话都会产生微生物气溶胶1. 什么是微生物气溶胶？微生物气溶胶是指在1~100微米粒径范围内，其中包含细菌、古真菌、真菌孢子、花粉、病毒、活性生物分泌的有机物质以及植物或动物碎片和碎屑的颗粒物，是悬浮在空气中的微生物所形成的胶体体系。2. 微生物气溶胶是如何形成的？呼吸活动导致含微生物气溶胶的产生。当病人在进行呼吸、说话、唱歌、咳嗽、打喷嚏等呼吸活动时，会产生携带病原体的飞沫，由于人员的个体差异，在进行不同呼吸活动时呼气流速各不相同，所产生的飞沫数量和粒径分布也不同。飞沫主要受到重力和空气的拉拽力作用，大粒径的飞沫(100 微米)在重力作用下会在数秒内下沉到地面，100微米以下的飞沫在数秒内会蒸发干。由于飞沫中通常含有溶质（如氯化钠），飞沫蒸发干后会形成飞沫核．飞沫核的粒径通常小于5微米，飞沫核存在空气中，与空气的成分和大气水分混合，形成气溶胶，然后长时间悬浮于空气中，进行远距离传播。未与患者见面也会通过微生物气溶胶染疾3. 气溶胶内微生物的存活特性病人呼出的飞沫携带大量病原体，致病微生物离开其宿主并雾化成微生物气溶胶会受到各种环境因素的影响，随着时间的推移逐渐丧失活性。影响飞沫中病原体生存的因素包括飞沫中的介质、温度、相对湿度、氧敏感性以及紫外或电磁辐射。如果病原体在传播过程没有丧失活性且被易感染人员吸人一定剂量，那么就可能造成疾病感染。一般认为有包膜病毒（大部分呼吸道病毒、流感病毒，新型冠状病毒为有包膜病毒），在较低湿度下(20%～30%)存活时间较长。4.微生物气溶胶传播的距离空气传播的微生物气溶胶由称为液滴核（≤５微米）和液滴（＞５微米）的小粒子组成。气溶胶在气体介质中作布朗运动，液滴核可悬浮于空气之中达数小时甚至更久，不易因重力作用而沉降，从而造成远距离的传播；液滴可污染１米（３英尺）范围内的表面。这些气溶胶能作为潜在的感染物深入到肺泡中。所以易感染者即使未与患者见面也可以通过空气中悬浮的微生物气溶胶而感染疾病。微生物气溶胶在部分环境里容易再生5. 微生物气溶胶再生微生物气溶胶粒子一旦沉降于物表，落地变干的飞沫核或患者分泌物直接落地变干后，也可与尘埃混合在一起，如遇到风、扰动或各种机械力，如随着人员的快速走动、不合适的清扫，带菌的尘埃又会飞扬到空气中，产生再生气溶胶，这经常被忽视。微生物气溶胶粒子可沉积、悬浮、再沉积、再悬浮不停地播散，直至微生物粒子失去活性。微生物气溶胶的再生性决定了其感染的广泛性。因此，在医院环境或感染者生活或工作的环境，要充分估计微生物气溶胶的传播作用，强调空气消毒是必要的。6.了解微生物气溶胶及特性对传染病的预防和控制具有重要的意义随着城市化进程的加速，现代大城市拥挤状况的恶化，可能使得传染性疾病传播更加快速，尤其是呼吸道传播疾病。患有传染病的病人呼出气流中包含大量携带病原体的飞沫和飞沫核等，病原体通过生物气溶胶传播给易感染人群是呼吸道传染病传播的重要方式，了解人体呼出微生物气溶胶的蒸发、散布及微生物在其中的凋亡特性以及感染风险对于呼吸道传染病的预防和控制有着重要作用。相关问答如下气溶胶传播对我们的威胁是不是很大？要重视，但不必恐慌。气溶胶虽然容易形成，但要感染人并不容易，而且我们还有措施预防。一般的医用口罩可阻挡大部分气溶胶颗粒。由于一般气溶胶颗粒比较大，通常大于 10 微米、50 微米以上的最多，一般的医用口罩就可以阻挡。特别小的气溶胶微粒（半径小于 0.1 微米），重量轻，主要分布在高空（来自土壤的靠近地面），它们会随风飘走，被人呼吸到的可能性不大。另外，气溶胶质点比表面能很大，又有电荷，病毒很容易被破坏，存活度不高。对于非医务人员的普通人，在实际生活中，只有达到极高数量级的阈值，部分病毒才能由黏膜进入人体。而通过气溶胶形式悬停在衣物、皮肤的病毒，只有极微小的比例能通过手部触摸进入眼口鼻。这样的病毒量，引发疾病的可能性不高。气溶胶存在于空气里还能开窗通风吗？对于一般小区的居民，能开窗通风。要减少悬浮的气溶胶的影响，适当的通风措施是必要的。例如在建设医疗设施时，往往采用上进下出方式，替换房间内的污染空气。但需要注意，气溶胶是有可能随空气流动的，由于气流方向不当，可导致污染气溶胶流向干净的区域。如果有居家隔离者，必须单间隔离，或处在全屋出风的位置，公共区域或其它房间自然通风时必须关闭患者所在屋子门窗。同时注意不要用风扇等高流速设备通风，以免引起湍流，让本已沉降的微粒重新悬浮。如果在不通风的环境怎么预防？不通风的环境中，包含病毒的气溶胶会在空气中停留很久。比如，患者乘坐电梯后，电梯中就会有病毒的气溶胶，而由于空气流通较差，如果健康的人随后进入电梯，传染风险会增加。所以，进入电梯的人都建议佩戴口罩，不能因为电梯里面只有一个人就不戴。此外，含病毒的气溶胶可能沿中央空调系统、下水道系统等相对封闭的循环系统进入房间。需要特别注意的是全空气系统的中央空调，不同房间内空气会交叉流动，容易造成交叉污染。这类中央空调一般用于商场、机场、体育馆、礼堂、影剧院等场所，所以在疫情期间要停用。为防止下水道的气溶胶传播，需及时给地漏加水，形成有效的堵塞，以免气溶胶逆行进入室内。防臭地漏可有效避免气溶胶逆行。还有什么措施能预防气溶胶传播？关于这点，上海的发布会给了 7 个建议，做到「七个要」：一要取消一切人员聚集活动，要劝阻重点疫区的亲朋好友来访；二要常开窗，多通风，保持室内空气的流通；三要做好日常家庭消毒：对门把手、桌椅、马桶坐垫等重点部位用 75% 酒精或含氯消毒液擦拭消毒；四要讲个人卫生：饭前便后用流动的水、肥皂或者洗手液来洗手，咳嗽打喷嚏时用纸巾或手肘弯曲遮掩口鼻；五要避免空气和接触传播：家庭成员要避免接触可疑症状者身体分泌物，不要共用个人生活用品；就餐时，公筷分餐，快进食，少说话，相互交流不宜近，避免握手和拥抱，拱手微笑讲礼仪；六要严格做好居家隔离：外来人员要配合相关调查，准确报告实情、主动接受隔离；需要居家隔离、观察的，应尽量与家人分住所居住，条件有限的，要分房间居住，单间隔离，同屋居住的全部家庭成员都要戴好口罩；七要密切关注家庭成员健康状况，如出现发热、咳嗽等症状，应自觉避免接触他人，佩戴好口罩后尽快到就近的发热门诊就诊，全力配合治疗。

新冠病毒确认可通过气溶胶传播2019年末以来，新冠病毒的爆发性疫情对世界范围产生了巨大影响。该病毒也从最早的原始毒株不断变异，其主流毒株的传染性也逐渐增强。经过广泛的科学论证，普遍认为目前世界范围内流行的奥密克戎毒株既可以通过常见的飞沫、黏膜接触等传播，也可以通过气溶胶形式进行传播。2020年10月20日，世界卫生组织（WHO）认定气溶胶可以传播新冠病毒，在接下来的六个月里，通过官方文件确认了气溶胶可以携带病毒，并留在空气中。在我国2022年颁布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第九版）》中，也明确说明了传播途径包括“在相对封闭的环境中经气溶胶传播”。 01生物气溶胶什么是气溶胶？气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。其中，包含生物性物质的气溶胶，例如病毒、细菌、真菌、花粉、过敏原、立克次体、衣原体、动植物源性蛋白、各种菌类毒素和它们的碎片和分泌物等，被称作生物气溶胶。生物气溶胶主要来源于土壤、植被、水体等源排放和动物（包含人类）、医院、养殖场、垃圾填埋场、污水处理厂等源排放。生物气溶胶在传染病、公共卫生、大气环境、食品安全、生态环境、气候变化、生物反恐、疾病检测以及环境与健康等方面均有重要影响。生物气溶胶颗粒形成后，便可在较长时间内悬浮于空气之中并且保持感染活性，因此可持续产生感染风险。 根据科学研究，新冠病毒的粒径约为0.1μm，而新冠病毒也可能附着于其他气溶胶颗粒上，常见的生物气溶胶颗粒的直径范围在0.01~10μm之间，因此粒径范围在0.1-10μm之间的生物气溶胶均可能含有新冠病毒。而对于生物气溶胶的检测也构成了对流行病学调查、风险评估等工作的重要组成部分。不同于污染区域的表面采样或者对人筛查使用的鼻咽拭子采样，要实现对漂浮在空气中看不到摸不着的生物气溶胶进行检测，必须首先经过特殊的生物气溶胶采样器对生物气溶胶进行富集。 新型冠状病毒（图源：新型冠状病毒国家科技资源服务系统） 02捕获生物气溶胶 生物气溶胶是传播病毒细菌的方式，要如何对它进行捕获并进一步检测它呢？生物气溶胶采样器可以实现。生物气溶胶在空气中看不到、摸不着、闻不到，几乎无影无踪，在空气中直接对生物气溶胶进行详细生化指标测试极为困难，因此在很长一段时间内，人们对于空气中的生物气溶胶的性质知之甚少。为了研究空气中的生物气溶胶，就需要开发气溶胶采集器，通过物理方法将空气中微生物富集到采样载体上，以便于我们对空气环境中浓度低、颗粒小的微生物进行充分的分析研究。对于生物病原体的采集，要求采样器具有高效的采样效率、合理的粒径采集区间、优秀的工作稳定性与可靠性，且需要能够充分保持被采样物质的生物学特征，例如活性、核酸片段等信息，以用于后续细胞生物学和分子生物学方法的进一步研究。 03新冠病毒的气溶胶采样 疫情以来，大家对于核酸PCR检测已经再熟悉不过了，通过核酸PCR检测，能够发现人体中是否存在新冠病毒。对于人体新冠病毒的检测，通过咽拭子采样，其有严格的标准采样动作要求。同样，对空气中新冠病毒检测采样也有着严格的要求。 ①便于核酸PCR检测。对于空气中的细菌和真菌分析多采用传统的营养基培养计数法，但由于新冠病毒必须在生物体细胞内进行繁殖，不能在营养基上直接培养，因此针对新冠病毒筛查的气溶胶富集采样方法不应使用传统方法。核酸PCR检测是针对病毒含有的核酸进行检测分析，不需要培养病毒，并且具有非常高的灵敏度，因此适用于新冠病毒的检测。②采样方法不破坏病毒核酸。由于PCR检测的是新冠病毒的RNA核酸，因此采样方法应不破坏生物的分子结构和生物活性。③采样后样品体积小。PCR检测方法对于样品量体积需求低，往往只有200μL，为了更灵敏地检出可能存在的新冠病毒，气溶胶采集器的采样载体应尽可能做到体积小、采集效率高，液体采样基的采样后体积或者用于在洗脱固体采样基后得到的洗脱液体积宜小于1mL。④对于小直径气溶胶颗粒采样效率高，采样颗粒直径覆盖范围广。根据前文论述，粒径范围在0.1-10μm之间的气溶胶均可能含有新冠病毒，因此针对新冠病毒的气溶胶采样器应有效采集以上粒径范围的生物气溶胶。⑤采样流量大、可连续采样时间长。新冠病毒在空气中处于气溶胶状态时浓度往往较低。为了进一步提高生物气溶胶检测的灵敏度与覆盖范围，提高采样的时效性与可靠性，具有大流量采样能力和长时间采样可靠性的采样器，更适合实际应用场景的使用。⑥具有生物安全性设计。新冠病毒具有非常强的感染能力，对环境的采样载体应具有良好的生物安全性设计，采样之后采样载体能够充分密封保存，采样设备便于灭活洗消和更换耗材与一次性部件，避免采样载体或者误操作等因素造成对操作人员的潜在危险。⑦环境适应性好。我国由于地跨多个地理纬度，各地大气、温度环境各不相同。作为环境采样装置，应具有较好的温度、湿度、气压适应能力，尤其可以在低于零度的环境中使用，使用固体采样基的采集器在这方面具有优势。⑧结构简单，使用方便，采样载体易于保存。对于实际应用场景的采样，往往需要由一线防疫人员经过简单的训练即可正确操作使用，因此可靠、简单的结构搭配易于保存的固体采样载体更有利于生物气溶胶检测的广泛使用。 04不同类型的采样器及特点自然界中含有大量微生物气溶胶，其中粒径为0.1~10.0μm的微生物气溶胶与人类健康关系密切。空气中针对不同应用场景、不同目标微生物的气溶胶的采样方法种类繁多。根据采样原理的不同，国标GB/T 38517-2020中罗列出了多种常见的生物气溶胶采样器类型，主要分为撞击式采样器、冲击式采样器、过滤式采样器、离心式采样器、静电吸附采样器、自然沉降采样器等，以及基于这些原理的大流量采样器。 撞击式采样器撞击式采样器是一种利用惯性作用，通过喷嘴、喷口或裂隙的加速作用把生物气溶胶粒子采集到固体介质表面的气溶胶采样装置。撞击式采样器通常分为筛孔式和狭缝式，主要区别为气溶胶通过的喷嘴、喷口或裂隙形状不同，不同形状对应的采样流量也不同。安德森采样器是最常见的筛孔式采样器，使用层叠的带有不同孔径的筛孔收集不同粒径范围的气溶胶颗粒，工作流量一般为28.3L/min。作为一种可靠的空气微生物采样器，国际微生物会议和美国政府工业卫生学家协会推荐为标准空气微生物采样器，也是应用最广泛的空气微生物采样器。其通过直接将空气浮游菌采集到营养琼脂平皿上，采样后可直接进行培养，对在培养基上形成的菌落数进行计数即可以反推出采样时的浮游菌数量。但是这种采样器不能长时间工作，否则气流的冲击会造成营养琼脂平皿的过度失水。安德森采样器适用于对于医院、超净间、公共场所、制药车间等场所的浮游菌检测和相关科学研究。由于病毒必须在细胞内繁殖，使用琼脂平皿的安德森采样器不能有效地培养出病毒斑迹，同时为了适配比浮游菌颗粒更小的病毒气溶胶颗粒，对于包括新冠病毒在内的病毒采样往往使用经过特殊空气动力学设计、具有更大流量、采集颗粒能力更强的狭缝式撞击式采样器。撞击式采样原理图冲击式采样器冲击式采样器是一种利用气流对液体的冲击、清洗或雾化等原理，能够使具有足够大惯性的生物气溶胶粒子撞击液体并进入液体介质中的气溶胶采样装置。通常可以分为全玻璃液体冲击式采样器、气旋冲击式采样器等。这类采样器的最大特点是可将空气中的微生物直接富集到液体中，方便后续的试验分析，经常用于野外环境的采样和现场快速检测。但其采样流量小，多适用于高浓度的生物气溶胶采样，且采样液体积有限，随着采样的进行，液体会挥发，不能用于长时间、大流量的冲击采样。 冲击式采样器原理图过滤式采样器过滤式采样器又叫滤膜式采样器，是一种当生物气溶胶粒子通过各种滤材时，由于滤材小孔对粒子的阻留或／和滤材对粒子的静电吸引阻留作用，将粒子捕获在滤材上的采样装置。过滤采样被认为是最简单且有效的采样方式，其结构相对简单，通常由采样滤膜载体和气泵组成，可根据使用的需求，灵活调整采样流量。此类采样器具有采样效率高、流量可调节范围广、操作简单等特点，但受滤膜材质的影响，过滤式采样器采样效率在长时间工作后可靠性会下降，不适宜用于超过30min的长时间采样。 离心式采样器离心式采样器是一种让气体以高速旋转所产生的离心力将生物气溶胶粒子与气流分开并撞击到固体介质表面上或富集到液体介质里的采样装置。此类采样器也称之为气旋式采样器，多采用液体为采样介质，因其结构的差异又有湿壁气旋式和干壁气旋式之分。湿壁气旋采样器采样过程中，生物气溶胶颗粒接触湿的采样管内壁，进而进入采样液中。此种采样器的特点是采样效率高，采完后的液体样品可以直接用于后续试验分析，但也受到采样液易挥发、采样过程不稳定及易污染等缺点的限制。干壁气旋采样器采用旋风分离的方法，将生物气溶胶样品撞击进入采样液中，其能在一定程度上减少采样液挥发等问题，但对于0.5μm 以下粒子（例如病毒） 的采样效率往往较低。离心式采样器常用于环境中细菌、真菌、孢子等生物颗粒的采集与后续分析工作。 旋风分离技术原理静电吸附采样器：静电吸附采样器是一种使用多种方法使生物气溶胶粒子带上电荷，在电场的作用下通过静电吸附收集生物气溶胶粒子的采样装置。目前常用的带电方式是电极高压放电，但是该方法有可能造成生物体活性降低和结构破坏。静电富集采样往往被集成于长期连续工作的纸带式收集与监测系统之中。 自然沉降采样器自然沉降采样器是一种利用生物气溶胶粒子在重力作用自然下沉降到采样面（即微生物营养琼脂平皿表面）的采样器。其特点是等待菌体自行沉降，所需采样时间较长，采样效率低，且不能采集到长期漂浮在环境中的浮游菌。但是这种方法所需仪器设备少，可在部分场景下替代安德森采样器，常用于洁净间、医院等场所的辅助例行检查。类似于安德森采样器，其采用的培养基也不能用于培养病毒。 自然沉降采样 针对不同种类采样器的工作原理和特点，结合对新冠病毒采样的要求，下表对各类采样器对新冠病毒气溶胶采样的适用性进行了比较。 狭缝式撞击采样器安德森采样器冲击式采样器过滤式采样器离心式采样器静电吸附采样器自然沉降采样器采样后便于核酸PCR检测√❌√√√√❌不破坏病毒核酸√√√❌√❌√采样样品体积小√❌❌❌❌√❌采样效率高，采集粒径覆盖广√√√√❌√❌采样流量大√❌❌√√√❌可长时间连续稳定采样√❌❌❌❌❌√生物安全性设计√❌❌√√√❌环境适应性好√√❌√❌√√结构简单，使用方便，采样载体易于保存√√❌√❌√√综合对含有新冠病毒气溶胶的采样需求，狭缝式撞击式采样原理的采样器具有最好的适应性。 本节相关技术原理图片部分来自文献《Methods for Sampling of Airborne Viruses》，MICROBIOLOGY AND MOLECULAR BIOLOGY REVIEWS, Sept. 2008, p. 413–444 05 BC500生物气溶胶采样器 BC500生物气溶胶采样器是基于狭缝式撞击式采样原理进行设计开发的一款高效、便携、全天候的大流量生物气溶胶采样器。该设备配备生物性气溶胶采样载体及洗脱液，可以满足以上对生物气溶胶颗粒采样的多方面要求，适用于如细菌、病毒、真菌、芽孢等生物气溶胶颗粒的富集采样。该设备可以单独使用，也可与生物气溶胶报警器联合使用，实现监控、报警、采样一体化操作，满足多种生物气溶胶采样的要求。其特点包括： l参考最新国标设计：《GB/T 39990-2021 颗粒 生物气溶胶采样器 技术条件》；l设备联动采样：可以和生物气溶胶报警器联用，在生物气溶胶报警器报警同时，触发启动生物气溶胶采样器自动实施；l采样效率高：对于小粒径气溶胶颗粒采样效率高；l环境适应性好：采样性能不受环境温湿度变化影响；l生物安全性高：采集后可保持密封状态，设备整体便于洗消；l人机工程设计：生物气溶胶采样载体便于安装，设备可单手携带、一键操作、移动采样；l运输方便：标配携行箱，适应铁路、水运、公路、空运等运输方式。

大气气溶胶是指悬浮在大气中的固体和液体颗粒共同组成的多相体系。人们所处的大气环境实际就是由不同相态的颗粒物均匀分散在空气中形成的一个气溶胶体系。常见的大气气溶胶包括直接排放至大气的沙尘、道路扬尘和黑炭等一次颗粒物，以及通过化学反应形成的二次颗粒物，例如二氧化硫和氮氧化物通过大气氧化形成的硫酸盐和硝酸盐等。由于大气气溶胶的环境、气候及健康效应，在过去几十年里，对它的理化性质的研究正日益受到包括化学家、环境学家等科学家等的重视。吸湿性是气溶胶最重要的物理化学性质之一(Tang et al., 2019a)。例如对于研究大气化学来说，吸湿性会影响实际环境条件下大气颗粒物的含水量，从而会影响颗粒物的大气化学反应活性；从大气能见度和直接辐射强迫的角度来看，在实际大气环境中，颗粒物吸水会导致其粒径增大，从而影响颗粒物的光学性质，继而影响气溶胶的消光系数、对能见度的影响以及对直接辐射强迫的影响；另外，气溶胶的吸湿性也与气溶胶颗粒物的云凝结核活性和冰核活性密切相关。1. 已有吸湿性测量技术的局限性现有研究中常用的吸湿性测量技术主要有吸湿性分级差分迁移率分析仪（H-TDMA）、电动力天平、显微镜以及红外光谱等(Tang et al., 2019a)。目前最常用的吸湿性测量技术为H-TDMA，该仪器是通过测定不同相对湿度下气溶胶的电迁移率直径来研究其吸湿性。使用该仪器对气溶胶的吸湿性进行表征时，必须假设气溶胶为球形，但某些颗粒物的形貌并不规则，例如花粉、烟炱以及矿质颗粒物等。另外，H-TDMA的测量精度较为有限，仅可测定颗粒物大于1%的直径变化。电动力天平是通过测量单个颗粒物的质量变化来研究其吸湿性，虽然它对颗粒物的形貌没有要求，但该仪器的灵敏度同样比较有限，一般只能测量大于1%的质量变化。此外，显微镜也常用于测量颗粒物的吸湿性，它可以通过测量颗粒物的形貌变化来直接观察颗粒物粒径的大小变化从而研究其吸湿性。然而该技术同样基于球形颗粒物的假设，且灵敏度有限。另外，红外光谱是一个非常灵敏的吸湿性测量方法，该方法通过测量颗粒物中水的红外光谱来研究吸湿性，但把颗粒物中水的红外吸收光谱定量转换为颗粒物的含水量时存在一定的限制。2. 蒸汽吸附分析仪虽然目前用于颗粒物吸湿性的测量手段较为丰富，但准确测定非球形的或者吸湿性较弱的颗粒物的吸湿性仍然是一个很大的挑战。本课题组自主开发和建立了使用蒸汽吸附分析仪测量大气颗粒物吸湿性的新方法，相关研究成果由Atmospheric Measurement Techniques发表(Gu et al., 2017a)。该方法通过测定不同相对湿度下颗粒物的质量变化来研究其吸湿性，其原理如图1所示。图1. 蒸汽吸附分析仪的装置示意图(Gu et al., 2017a)该仪器对颗粒物的形貌没有要求，且具有卓越的灵敏度，能够准确测定小于千分之一的质量变化；在温湿度控制方面性能突出，所能研究的相对湿度最高可达98%。由于上述卓越性能，这项测量技术非常适用于研究形貌不规则或吸湿性较弱的大气颗粒物（比如矿质颗粒物、烟炱和生物气溶胶等），目前已被成功用于研究花粉颗粒物(Chen et al., 2019 Tang et al., 2019b)、矿质颗粒物(Guo et al., 2019 Tang et al., 2019c Chen et al., 2020)、高氯酸盐(Gu et al., 2017b Jia et al., 2018)等的吸湿性，大幅度提高了我们对上述几类物质吸湿性的科学认识水平。下文将介绍蒸汽吸附分析仪的几个典型应用。2.1 花粉颗粒物花粉颗粒物是最重要的生物气溶胶之一，其年排放量为 47-84 Tg，对大气环境、人体健康和气候变化具有重要影响，同时也在植物繁衍和和生态系统演化中起着关键作用。吸湿性是花粉颗粒物最重要的理化性质之一，其会影响花粉颗粒物的质量与形貌，从而影响花粉在大气环境和呼吸道中的迁移和传输。由于花粉颗粒物的形貌不规则，且吸湿性较弱，因此先前已有的吸湿性测量技术较难准确测定花粉颗粒物的吸湿性，而我们的方法对颗粒物的形貌无要求且非常灵敏，所以非常适合用于研究花粉颗粒物的吸湿性。图2. 花粉颗粒物的产生、传输及其环境、气候及生态效应在我们已经发表的两项工作中(Chen et al., 2019 Tang et al., 2019b)，我们研究了25和37摄氏度下共17种国内外代表性花粉（12种风媒、5种虫媒）的吸湿性。我们发现这些花粉颗粒具有相对较强的吸湿性。例如，当相对湿度从0%升高至90%时，花粉颗粒物的质量增加了30%-50%，当相对湿度达到95%时，花粉颗粒物的质量基本接近于干燥条件下的2倍，如图3所示。另外就目前已有的数据（包括本研究和前人的研究）来看，风媒花粉和虫媒花粉的吸湿性似乎没有系统差异，而中国常见花粉与欧洲/北美常见花粉的吸湿性也非常相似。此外，两个温度下（25和37摄氏度）花粉颗粒物吸湿性的差异比较小。本研究对于深入认识花粉颗粒物的环境行为具有重要意义，尤其是37摄氏度下的实验结果，为模拟花粉颗粒物在呼吸系统内的传输和沉降以及评估其对人体健康的影响提供了关键基础数据。图3. （a）松树花粉与（b）梨树花粉分别在25和37摄氏度下的吸湿性2.2 矿质颗粒物由干旱和半干旱地区地表排放进入大气的矿质气溶胶是一种非常常见的大气颗粒物，其年排放量居于全球第二位，大气含量则居于全球第一位。图4展示了一次典型的沙尘暴事件。矿质气溶胶作为对流层中最重要的气溶胶之一，显著影响全球大气污染、气候变化以及生物地球化学循环。吸湿性在很大程度上决定了矿质气溶胶对大气化学和气候的影响。我们使用蒸汽吸附分析仪测量了21种矿质气溶胶的质量随相对湿度（0-90%）的变化，从而定量阐明矿质气溶胶的吸湿性(Chen et al., 2020)。这21种矿质气溶胶包括14种常见矿物（如石英、长石、石灰石和伊利石等）以及7种来自全球不同地区的实际沙尘。图4. 一次典型的沙尘暴事件我们发现矿质气溶胶的吸湿性普遍较弱，如图5所示。除了蒙脱石以外，当相对湿度从0%增加至90%时，矿质气溶胶的质量增加了不到10%，表明绝大部分的矿质气溶胶的吸湿性较低。另外，我们发现矿质气溶胶的吸湿性与其比表面积密切相关，这表明矿质气溶胶的吸湿性可能是由水在颗粒物表面的吸附所决定的。例如对于蒙脱石，其比表面积较大，吸湿性也远远强于其他矿质气溶胶。上述研究结果可显著提高矿质气溶胶吸湿性的科学认识，从而有助于更好地阐明矿质气溶胶在大气化学和气候变化中的作用。图5. 矿物样品的吸湿性与（a）BET比表面积的关系以及（b）粒径的关系2.3 盐尘暴颗粒物最近几年的外场观测表明，矿质颗粒物，尤其是从干盐湖和盐碱地表面排放进入大气的矿质颗粒物，除了吸湿性很弱的矿物之外，往往还含有一定量的水溶性盐（如氯化钠和硫酸钠等）。这类矿质颗粒物常被俗称为盐尘暴颗粒物。然而，目前关于盐尘暴大气颗粒物吸湿性的科学认识还基本上处于空白阶段。在近几年发表的一项研究工作中(Tang et al., 2019c)，我们在东起黄河三角洲，西至新疆罗布泊的干旱和半干旱盐碱地采集了13个地表土壤样品，采样点的地理分布如图6所示。我们使用X射线衍射仪测定了这些样品的矿物组分，使用离子色谱仪分析了它们的水溶性离子成分，并使用蒸汽吸附分析仪研究了这些样品的吸湿性。图6. 土壤样品采样点的地理分布研究发现，不同样品的吸湿性存在着很大的差异，如图7所示。对于某些盐尘暴样品，其吸湿性较弱，当相对湿度升高至90%时，其质量仅增加了10%左右，然而对于某些盐尘暴样品，当相对湿度升高至90%时，其质量已增加至干燥状态下的5倍，这基本接近于氯化钠或硫酸钠的吸湿性。随后我们又探讨了颗粒物的吸湿性与其水溶性离子含量的关系。我们发现当水溶性离子的含量越高，颗粒物的吸湿性越强。此外，我们还将颗粒物水溶性离子含量的数据输入至气溶胶热力学模型（ISORROPIA-II）中来计算颗粒物的吸湿性，结果表明该热力学模型并不能很好的模拟实际盐尘暴样品的吸湿性。以上研究结果将改变我们对于矿质颗粒物吸湿性的科学认识，进而帮助我们更好地了解矿质颗粒物在大气化学和气候系统中的作用。图7. （a）新疆自治区吐鲁番市艾丁湖表层盐土与（b）内蒙古杭锦后旗盐碱土样品的吸湿性2.4 蒸汽吸附分析仪与其他表征仪器的联用由于蒸汽吸附分析仪仅可得到颗粒物随相对湿度的质量变化，因此我们通常还会将蒸汽吸附分析仪与其他表征仪器进行联用，从而深入认识颗粒物的吸湿性。例如，在花粉颗粒物吸湿性的研究工作中(Tang et al., 2019b)，除蒸汽吸附分析仪以外，我们还使用了透射傅立叶变换红外光谱仪测定样品的红外吸收，以获得花粉颗粒物的化学成分的信息。测量结果表明，花粉颗粒物的吸湿性在很大程度上决定于颗粒物中羟基的相对含量。这一研究结果揭示了花粉颗粒物的化学成分与吸湿性的关系，进一步增强了我们对花粉颗粒物的环境、健康和气候效应的认识。在代表性钙盐镁盐颗粒物吸湿性的研究工作中，我们使用蒸汽吸附分析仪与H-TDMA系统分析了八种钙盐镁盐的吸湿特性，直接得到了颗粒物在不同相对湿度（0-90%）下的液态水含量及粒径变化数据，并讨论了不同初始相态对颗粒物吸湿性的影响以及环境意义。以Ca(NO3)2为例，其在蒸汽吸附分析仪实验中观察到明显的潮解行为，表明初始相态下该颗粒物为结晶态；而在H-TDMA实验中，Ca(NO3)2气溶胶颗粒呈现连续吸湿行为，表明其初始相态为无定形态。但是，颗粒物潮解之后两种手段得到的吸湿性参数均与气溶胶热力学模型模拟值吻合，呈现出良好的一致性。结果表明，两种手段的联用能够互为补充地系统研究颗粒物在不同粒径、不同初始相态下的吸湿特性，并为气溶胶热力学模型的验证提供有效的基础物化数据。2.5 火星上的液态水我们开发的大气颗粒物吸湿性的新方法还可以用来帮助我们认识火星中的液态水。2018年，来自意大利宇航局的团队通过雷达在火星南极附近冰层的地下发现了一个液态水湖。一般来说，由于火星环境条件极度寒冷和干燥，纯净液态水很难在火星环境中稳定存在。而土壤中存在的高氯酸盐可以降低水的冰点，并可在亚饱和条件下通过吸收水蒸气形成水溶液，这可以解释为什么火星这种极度干旱的条件下可能存在液态水。目前一些研究认为，火星土壤中所含的高氯酸盐能够在相对湿度远低于100%时通过吸收大气中的水蒸气发生潮解从而形成稳定的溶液，但关于不同温度和相对湿度下高氯酸盐液态水含量的实验数据仍十分匮乏。图8. 火星液态水湖（来源于网络）我们使用蒸汽吸附分析仪测定了几种常见的高氯酸盐（无水高氯酸镁、六水合高氯酸镁、无水高氯酸钠、一水合高氯酸钠等）在不同温度下的相变和吸湿性 (Gu et al., 2017b Jia et al., 2018)。我们发现，高氯酸盐可在较低的相对湿度下吸水形成稳定的水溶液。如图9所示，对于高氯酸钠盐，在相对湿度低于20%时，其主要以无水高氯酸钠颗粒物稳定存在；当相对湿度升高至30%时，则主要以结晶态的一水合高氯酸钠稳定存在；当相对湿度进一步升高时，结晶态的一水合高氯酸钠将吸收大量水形成稳定的高氯酸钠溶液。另外，我们还发现高氯酸盐的潮解点会随着温度的升高而降低。例如一水合高氯酸钠的潮解点从5摄氏度时的∼51.5%降至30摄氏度时的∼43.5%。这项研究工作大大加深了我们对不同条件下高氯酸盐在土壤中的吸湿性的认识，并在一定程度上揭示了为什么火星上可能存在液态水背后的物理化学机制。图9 （a）高氯酸镁盐与（b）高氯酸纳盐随温度和相对湿度变化的相态图参考文献【1】Chen, L. 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据Analytical Chemistry报道，美国罗斯托克大学(University of Rostock)的Johannes Passig, Julian Schade, Markus Oster and Ralf Zimmermann研制成功一种可同时检测单个颗粒中的多环芳烃和无机成分的新型气溶胶质谱仪。　　单个气载微粒的在线研究对气溶胶化学具有重要作用，将有助于揭示环境气溶胶在地球气候中的作用，以及评估空气污染对当地和特定健康的风险。特别相关的是，燃烧过程产生的多环芳烃(PAH)与急性和长期健康影响相关。通常，在线单粒子分析是在双极质谱仪中应用激光解吸/电离(LDI)，通过检测正离子和负离子来揭示元素成分和有限的分子信息。已经开发了从单个颗粒中检测多环芳烃的方法，但是在这种情况下， LDI产生的颗粒分类和来源分配的元素信息均被丢失。为此，作者提出了一种新型的激光解吸和电离方法，从相同的单个粒子中提供PAH分布和无机组分。试验测量表明，该技术能够以新的直接方式揭示气溶胶中的单颗粒PAH分布(混合状态)及其对特定污染源的分配。　　据称，结合气相色谱(GC)，该方法可用于复杂环境样品的综合痕量分析。　　引自：A new aerosol mass spectrometer for simultaneous detection of polyaromatic hydrocarbons and inorganic components from individual particles. Analytical Chemistry. 89. 10.1021/acs.analchem.7b01207　　原文可参阅下列网址：　　　　　　https://www.researchgate.net/publication/317291558_A_new_aerosol_mass_spectrometer_for_simultaneous_detection_of_polyaromatic_hydrocarbons_and_inorganic_components_from_individual_particles　　符斌供稿

研究背景图1 捕获和灭活空气中细菌的ASS光催化剂的示意图含有生物体的生物气溶胶，如细菌、病毒、花粉、孢子和真菌，会长时间悬浮在空气中。它们广泛存在于室内和室外环境中，这些生物气溶胶可以引起疾病的传播，捕获和灭活生物气溶胶是尤为必要的。在自然界中，蜘蛛丝可以主动捕获空气中微小的尘埃颗粒和微滴；微滴结合形成更大的液滴，将小的尘埃颗粒和水分集中在蜘蛛丝上。近日，广东工业大学环境健康与污染控制研究院、环境科学与工程学院安太成教授团队在著名综合学术期刊Nature Communications杂志上发表了相关论文。在这项工作中，作者基于蜘蛛丝捕获空气中的微尘并将雾气凝聚成微小液滴的特性，制备了具有周期性纺锤结构的亲水“仿生蜘蛛丝”光催化剂，它由尼龙纤维上TiO2的周期性纺锤体结构组成，可以有效地捕获和浓缩空气中的细菌，形成液滴光催化微反应器，并利用固液界面光照射下光催化产生的高效自由基原位实现对生物气溶胶的连续高效光催化灭活。研究发现，ASS光催化剂的捕集能力主要归因于表面粗糙度引起的亲水性、拉普拉斯压差、纺锤体结大小和表面能量梯度的协同效应。ASS光催化剂捕获的细菌在液滴内或空气/光催化剂界面被光催化灭活。这一策略为生物气溶胶净化材料的构建铺平了道路。催化剂的设计将尼龙纤维浸在TiO2/PMMA/（DMF +乙醇）溶液中，以5&minus 95cm s&minus 1的速度抽出，制备了混合TiO2/PMMA主轴结的纤维。在纤维表面形成的一种薄膜，由于瑞利不稳定性，它沿着纤维自发地分离成周期性的聚合物液滴，然后在空气中干燥。在尼龙纤维（人工蜘蛛丝称为ASS）上形成周期性的光催化剂纺锤结，TiO2 光催化剂主要集中在纺锤结构上，其几何形状与蜘蛛的湿捕获丝相似。图2 ASS光催化剂的制备仿生捕获仿生蜘蛛丝捕获生物气溶胶经过捕获、运输及浓缩三个阶段。仿生蜘蛛丝捕获生物气溶胶后，微生物随着小液滴从连接结构处浓缩运输至纺锤结构处。图3 ASS光催化剂对生物气溶胶的捕获过程捕获机理和表征仿生蜘蛛丝的亲疏水性表征，则采用配备20 pL滴定器的接触角测试仪（KRÜ SS DSA30M）测定单纤维在不同湿度下的水接触角。图4 KRÜ SS DSA30M接触角测量仪如图5所示，通过采用不同的纤维基底制备仿生蜘蛛丝，本研究发现亲水性更强的尼龙基底所制备的仿生蜘蛛丝具有更好的捕获生物气溶胶的性能。说明亲水性对仿生蜘蛛丝的捕获性能有较大影响。图5b显示，在湿度 50%时，接头的水接触角(θ)为97.5°（θ90°，疏水），而在湿度 80%时，水接触角为88.9°（θ90°，亲水性）。对于纺锤体结，在湿度 50%时θ为125.3°，在湿度 80%时θ下降到93.6°，在两种条件下均表现出疏水性。结果表明，在高湿度条件下，ASS的亲水性有所提高。在相同的条件下，无论是在高低湿度水平下，纺锤体结处的接触角θ均高于关节。并应用原子力显微镜（AFM）测量了细菌与ASS光催化剂表面之间的粘附力，揭示了生物气溶胶的捕获机理。通过单纤维接触角、AFM细菌探针表面粘附力的测试，发现生物气溶胶对连接结构处亲和力更强，因此捕获可能从连接结构处开始，再通过纺锤结构半径差异造成的拉普拉斯压差和表面粗糙度梯度造成的表面能差，进一步将捕获的微生物在液滴中运输、凝并及浓缩至纺锤结构表面。图5.ASS光催化剂的生物气溶胶捕获机理a具有不同纤维衬底的ASS光催化剂的生物气溶胶捕获性能。b单个ASS光催化剂在不同湿度下的水接触角。c不同RH下细菌与ASS光催化剂之间的粘附力。d用ASS光催化剂用不同的β、主轴节的高度(H)和关节的长度(L)捕获的生物气溶胶的光学图像。e不同形貌的ASS光催化剂的生物气溶胶捕获性能。F ASS光催化剂的SEM图像和AFM图像。i说明了ASS光催化剂的生物气溶胶捕获和浓缩机制。结论综上所述，本文通过将二氧化钛与周期性主轴结集成，开发了一种ASS光催化剂，并详细研究了生物气溶胶的捕获和失活性能及其相应的机理。ASS光催化剂的生物气溶胶捕获性能是纯尼龙的2倍，其失活效率为99.99%。生物气溶胶首先被亲水关节捕获，然后它们向纺锤节移动，留下亲水捕获位点暴露在外，以便进一步的生物气溶胶捕获。本文有删减，详细信息见原文Peng, L., Wang, H., Li, G. et al. Bioinspired artificial spider silk photocatalyst for the high-efficiency capture and inactivation of bacteria aerosols. Nat Commun 14, 2412 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38194-1

仪器名称病毒气溶胶采集富集仪单位名称检验检疫科学研究院联系人胡孔新联系邮箱kongxinhu@sina.com成果成熟度□正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 &radic 可以量产合作方式&radic 技术转让 &radic 技术入股 &radic 合作开发 &radic 其他成果简介：&mdash &mdash &ldquo 国家重点新产品&rdquo ，拥有自主知识产权的环境微生物气溶胶监测系统&mdash &mdash 专业针对空气病毒性微生物监测设计，现场实现目标浓缩富集，提升敏感性，超越现有空气微生物采样器&mdash &mdash 温湿度环境小气候数据同时采集&mdash &mdash 系统的收集、富集、样品处理、检测技术方案&mdash &mdash 轻巧、便于携带、友好软件智能控制符合国际ISO14698-1及GB/T:25916.1-2010： 洁净室及相关受控环境生物污染控制通用标准，是大型集会、公共场所、禽畜养殖场、生物反恐、生物安全、食品、制药、化妆品、医药等领域里对空气有机污染监测的理想设备。通过①计算机3D辅助制作符合流体动力学的气液混合装置、②表面活性剂样本处理技术、③磁珠富集、核酸提取技术一体化以及④病毒检测配套方法四个关键方面创新设计，解决了生物气溶胶采集效率问题，整合了收集、富集、核酸提取和目标检测等技术环节，提高了气溶胶回收率和监测敏感性，适用于各种类型的实验分析。收集、富集生物气溶胶同时监测环境温、湿度数据，彻底抛开传统Anderson法，且收集效果远远优于Anderson法，与后续检测技术对接程度及敏感性优于现有国内外采样器。智能控制、设计精美、外观紧凑，携带方便，高效、可靠收集、富集空气中的生物颗粒（病毒、细菌、真菌、花粉等&hellip ）。主要特点：1. 大体积液体样品收集气溶胶，防止大体量空气采集导致气溶胶再流失；现场浓缩成小体积样品，提高监测敏感性，避免现场大体积收集管过多，减轻工作量。2. 配套广谱和特异监测目标富集试剂，样品后续处理高度灵活，可满足多种分析检测技术，如免疫测定、PCR、颗粒微生物计数、分离培养及显微镜观察等，提升检测敏感性和现场操作简便性。3. 便携供电长达2h以上，体积小、外观紧凑，设计精美，标准支架、手提箱方便携带，设备坚固耐用可适用于各种恶劣环境。4. 自动进行温度、湿度监测，可连续提供小体积液体样品。5. 机器主要部件可拆分并进行灭菌或清洗、消毒。主要技术参数：型号BIO-Capturer-5病毒气溶胶采集富集仪应用传染病监测、动物疫病监测、卫生监督、生物反恐原理液体包裹收集，磁珠修饰富集温度监控有湿度监控有智能化控制触屏人机界面颗粒尺寸1um空气流速30-40L/min实时监控采集时间设定1-999min可调采样体积设定1-9999L可调采集液体积20ml+/-5回收样品体积100&mu L(配套广谱和特异微生物目标富集试剂)电池持续时间2h电压要求12VDC主机重量3kg噪声&le 70dB功耗＜40W工作环境温度+5℃ to +50℃+0℃ to +50(可选冬季温度防护箱)储藏环境温度-20℃ to 70℃国际同领域生物气溶胶监测仪器类比分析：产品设备国别知识产权大体积采集外接电源自备电源智能控制气体定量精确定量温湿度监测目标富集小样品回收配套试剂敏感性提升10-100倍SKC BIO-SAMPLER美国&radic &radic &radic × × × × × × × × × Coriolis空气采样器法国&radic &radic &radic &radic &radic &radic × × × × × × BIO-Capturer病毒气溶胶采集富集仪中国&radic &radic &radic &radic &radic &radic &radic &radic &radic &radic &radic &radic 数据展示：气溶胶采集、富集效果评价实验以10倍系列稀释流感病毒H3N2气溶胶模拟采集、富集实验，分别以统一条件real-time PCR方法对直接收集液样品、广谱富集磁珠处理后样品、特异富集磁珠处理后样品进行检测分析，评价采集、富集效果。结果显示：特异富集处理后，灵敏度高出至少2个数量级；广谱富集处理灵敏度高出至少1个数量级。（如下图所示）。应用前景： 该仪器可应用于： 各级出入境口岸，包括口岸场所及国际航行交通工具等卫生监督、生物反恐、传染病监测； 禽畜养殖场、市场等动物疫病环境监测； 各级疾病预防控制中心、医疗机构传染病监测、内部感染监控； 邮政处理场所、人口密集的公共场所、重大集会场所等反生物恐怖监测； 科研院所生物安全实验室等感染性生物气溶胶泄漏的监控； 其他存在有机污染的生物气溶胶环境监测领域等。知识产权及项目获奖情况：科技部、环保部、商务部、质检总局四部委认定&ldquo 国家重点新产品&rdquo 证书相关知识产权列表：知识产权类别知识产权名称状态实用新型专利生物气溶胶采集富集装置；授权专利号：ZL201220127837.9国家发明专利病毒性气溶胶采集富集仪，授权专利号：ZL201210089458.X国家发明专利用于固相膜免疫分析方法流动相的样本处理制剂，授权专利号：ZL200410091168.4国家发明专利一种特异性检测流感病毒合成多肽授权专利号：ZL201010233015.4专利技术：液面包裹喷气口，高效气溶胶粒子采集、易清洗采样头设计专利技术：高效/简便富集操作、回收浓缩小样品、对接分子生物学、免疫学检测成熟方法专利技术：系统、完整的病毒生物气溶胶现场监测解决技术方案与配套试剂

导言大气气溶胶粒子可以吸收和反射太阳辐射，被激活成云滴，参与冰核过程，并为化学反应提供反应界面。因此，气溶胶在空气污染、大气化学和气候变化中扮演着重要角色。气溶胶粒子可以有复杂的组成，包括无机、金属和矿物成分、元素碳和有机碳，以及一定量的水。气溶胶粒子还可以有不同的形态。例如由无机盐和有机成分组成的气溶胶粒子可以通过相变具有固态、部分吞噬或核-壳以及均一形态。气溶胶组成和含水量的变化导致粒子形态和相态的演变，同时改变其他物理化学性质，如pH值、极性、界面张力和光化学。分享一篇来自浙江大学裴祥宇团队的新研究成果，本文以“Technical note: Characterization of a single-beam gradient force aerosol optical tweezer for droplet trapping, phase transition monitoring, and morphology studies”为题发表于期刊Atmospheric Chemistry and Physics，原文链接：https://doi.org/10.5194/acp-24-5235-2024 浙江大学裴祥宇老师为共同第一作者。希望对您的科学研究或工业生产带来一些灵感和启发。正文单粒子分析对于更好地理解颗粒转化过程及其预测环境影响至关重要。在本研究中，浙江大学的裴祥宇老师团队开发了一种气溶胶光学镊（AOT）拉曼光谱系统，用于实时研究悬浮气溶胶滴的相态和形态。该系统包括四个模块：光学捕获、反应、照明与成像以及检测。光学捕获模块使用532纳米激光器和100倍油浸物镜，在30秒内稳定捕获气溶胶滴。反应模块允许调整相对湿度（RH）并引入反应气体进入滴悬浮室，促进研究液-液相变。照明与成像模块采用高速摄像机监测被捕获的液滴，而检测模块记录拉曼散射光。裴祥宇老师团队捕获了含氯化钠（NaCl）和3-甲基戊二酸（3-MGA）的混合滴，以检查RH依赖的形态变化。当RH降低时，发生了液-液相分离（LLPS）。此外，作者引入了臭氧和蓖麻油/松节油来原位生成二次有机气溶胶（SOA）颗粒，这些颗粒与被捕获的滴碰撞并溶解在其中。为了确定被捕获滴的特性，作者使用基于Mie理论的开源程序，从拉曼光谱中观察到的回音壁模式（WGMs）中检索直径和折射率。结果发现，当RH降低时，混合滴形成了核-壳形态，由不同SOA前体生成的滴的相变对RH的依赖性不同。AOT系统是评估动态大气过程中形态和相态的现场实验平台。图1.(a) 本研究中使用的气溶胶光学镊装置示意图。(b) 滴液粒子悬浮室的设计。(c) 系统主要部件的照片，包括悬浮室、水汽发生器、激光器、摄像机和卓立汉光公司的Omni-λ5004i光谱仪。相变确定方法：当一个透明或弱吸收的球形颗粒被捕获时，它可以作为一个高质量的光学腔体，发生强烈的光学共振，从而产生增强的拉曼散射。这些共振可以在颗粒的拉曼光谱中观察到峰值，通常被称为回音壁效应（WGMs）。原则上，可以通过WGMs推断出颗粒的形态，因为折射率中的不均匀性会破坏WGMs的循环。WGMs衰减的起源在于颗粒被分离成亲水核和疏水壳时存在的径向均匀性。因此，当使用Mie散射模型拟合均匀液滴的拉曼光谱时，最佳拟合的误差会大幅增加。对提取的半径和折射率的研究显示它与均匀球体的拟合之间存在明显的差异。因此，颗粒大小和折射率发生显著变化的点可以作为核壳相分离发生的点。如下图所示，当液滴部分包裹且非球形时，光谱中的WGM峰值消失。总的来说，单个液滴在经历形态转变时拉曼光谱会发生相应的动态变化。图2. 基于光谱特征识别滴液形态的例子。(a) 捕获的水性NaCl滴的拉曼散射特征图。(b) 不同滴液形态的光谱：上子图显示了均匀水性饱和NaCl滴的典型光谱。中间子图显示了当SOA在饱和NaCl滴表面形成薄壳时的光谱。底部子图显示了当SOA继续在饱和NaCl滴表面凝聚时，WGMs峰值减弱的光谱。(c) WGM分裂时间序列的例子：红色峰值逐渐从一分为二，并且强度变弱，当SOA被加入到滴中时，表明形成了核-壳形态。在实验过程中，通常首先捕获一个均匀的滴液。随后，随着相对湿度（RH）的降低，滴液可能会经历相分离，转变成部分吞噬或核-壳形态。这些转变对回音壁模式（WGMs）有明显影响。当滴液转变为部分吞噬状态时，其对称结构被破坏，导致WGMs的猝灭。相比之下，当滴液呈现核-壳结构时，由于滴液的径向均匀性受到干扰，WGMs会减弱。因此，对部分吞噬或核-壳滴液应用MRSFIT可能会导致检索直径和折射率变得不可信，导致拟合误差异常高。为了解决这个问题并为核-壳滴液检索直径和折射率，作者采用了另一种名为Mie共振壳层拟合（MRSFIT）的程序，由Vennes和Preston开发。MRSFIT专门设计用来将观察到的Mie共振与使用Mie理论预测的核-壳颗粒的共振相拟合。MRFIT提供的模式分配指导了核-壳滴液的适当参数选择。捕获滴液后，可以从光谱中识别其形态，如图2所示的例子。图3. (a) 检索到的直径（Dp）和折射率（n）。(b) 测量室内前后的相对湿度（RH）。(c) 捕获的水性NaCl滴液的拉曼光谱时间序列图2和图3中的拉曼信号及数据使用卓立汉光公司的Omni-λ5004i光谱仪测量得到。由于物质特殊的结构，拉曼散射得到增强，使得峰值可在光谱中观察到，从而形成回音壁效应。而回音壁效应的改变情况在此研究中对于推断物质的形态有着非常重要的作用，因为单个液滴在经历形态转变时拉曼光谱会发生相应的动态变化，从拉曼光谱的变化中可以分析液滴的相变过程。图4.液-液相分离和NaCl/3-MGA溶液的混合。(a) 通过WGM拟合获得的滴液直径和折射率，蓝点代表滴液直径，红点代表折射率。(b) 室内相对湿度（RH）的变化，红线代表进入室内前的RH，绿线代表离开室内后的RH。(c) 时间分辨的拉曼光谱，WGMs用深红色标记。虚绿线和虚紫线分别表示液-液相分离和液-液相混合的发生。图5. α-蒎烯SOA涂覆在饱和NaCl滴液上的实验。(a) 使用均匀滴液模型检索到的滴液直径（蓝点）和折射率（红点），以及不同时间点的滴液实时图像。(b) 使用核-壳滴液模型检索到的壳层直径（蓝点）和核心直径（红点）。颜色越深，拟合误差越小。在点状绿线和点状紫线之间，蓝点代表壳层直径，而粉红点代表核心直径。(c) 流出室外的气流的相对湿度（RH）。(d) 在底部添加了柠檬烯SOA（紫色条），导致形成了核-壳形态。虚绿线和虚紫线分别表示液-液相分离和液-液相混合的发生。总结在这项研究中，作者开发并表征了一种新型的单束梯度力气溶胶AOT系统。建造了一个具有双层设计的定制滴液粒子悬浮室，提供了修改的多功能性，并实现了快速液滴捕获。作者对这个AOT系统进行了全面的特性表征和性能评估。AOT系统证明了在30秒内高效捕获微米级滴液的能力，显著提高了捕获效率。此外，室内设计的灵活性允许通过改变中间部分气孔的形状和大小来调整气流交换率和方向，以满足特定的实验要求。为了评估该悬浮室的性能，作者捕获了NaCl滴液，并使用MRFIT算法检索它们的直径和折射率。实验获得的滴液尺寸与理论值非常接近，证实了悬浮室性能。此外，作者研究了滴液的相对湿度（RH）依赖性形态，使用与3-MGA混合的NaCl滴液来测量分离相对湿度（SRH）和相变相对湿度（MRH）。作者还在原位生成并向无机滴液中添加了α-蒎烯和柠檬烯SOA。实验中滴液的第二相形成，使作者能够研究其混溶性和湿度依赖性形态。本文的发现表明，AOT系统可以有效地用于研究典型大气SOA的物理和化学性质。浙江大学裴祥宇老师简介裴祥宇，助理研究员，获哥德堡大学化学博士学位，2018至2019年于哥德堡大学从事博士后研究。长期从事大气科学、大气污染及气溶胶方面的研究。在国际有影响力的期刊发表论文30余篇。相关产品推荐本研究采用的是北京卓立汉光仪器有限公司Omni-λ5004i光谱仪，如需了解该产品，欢迎咨询。产品链接：https://www.zolix.com.cn/Product_desc/1199_1565.html免责声明北京卓立汉光仪器有限公司公众号所发布内容（含图片）来源于原作者提供或原文授权转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有，北京卓立汉光仪器有限公司发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们联系，会第一时间及时处理。我们力求数据严谨准确，如有任何疑问，敬请读者不吝赐教。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。

美国TSI公司参加了于2016年7月25–29日在江苏省盐城市举办的“第九届全国大气细及超细粒子技术研讨会及第十四届海峡两岸气溶胶技术研讨会”， 大气细及超细粒子研究是当前国内外大气气溶胶、大气环境和气候变化研究的前沿发展方向，同时由大气细及超细粒子带来的环境污染问题及其污染控制是国家和全国人民都关注的焦点。为进一步交流大气细及超细粒子领域的最新研究成果，会议主题为“大气细粒子污染控制新技术”，分享了国际上最前沿的细粒子污染研究和控制技术。 美国TSI公司针对大气超细粒子领域的测试需要，于会上展示了多种检测技术和设备，可适用于大气气溶胶、大气环境研究的不同应用和监测需求。美国TSI公司于展会上展示了新推出的3938E77 型1nm 扫描电迁移粒径谱仪(SMPS)被广泛用于测量1 微米以下的气溶胶粒径分布。选配3777 型纳米增强仪以及3086 型差分电迁移分析仪（1nm-DMA）组件后，SMPS 粒径谱仪能够测量的粒径范围扩展至1nm。3321 空气动力学粒径谱仪(APS™ ) 提供 0.5 至 20 微米粒径范围粒子的高分辨率、实时空气动力学检测。这些独特的粒径分析仪还检测 0.37 至 20 微米粒径范围粒子的光散射强度。APS 粒径谱仪通过向同一粒子提供成对数据向有兴趣研究气溶胶组成的人士开辟了令人振奋的新途径。TSI 3330型光学颗粒物粒径谱仪简单轻便，能够对颗粒物浓度和粒径谱分布进行快速和准确的测量。基于TSI公司40年气溶胶仪器设计的经验，本款产品使用120度光散射角收集散射光强度和精密的电子处理系统，从而得到高质量和高精度的数据。同时，TSI工厂严格的标定标准也确保仪器的精确性。该产品是广大环境研究机构和环境监测部门进行颗粒物监测分析和源解析的最佳仪器。更多信息，请关注美国TSI公司官方网站： www.tsi.com/cn 关于TSI公司TSI公司研究、确定和解决各种测量问题，为全球市场服务。作为精密仪器设计和生产的行业领导者，TSI与世界各地的科研机构和客户合作，确立与气溶胶科学、气流、健康和安全、室内空气质量、流体力学及生物危害检测有关的测量标准。TSI总部位于美国，在欧洲和亚洲设有代表处，在其服务的全球各个市场建立了机构。每天，我们专业的员工都在把科研成果转化成现实。

近几年疫情影响，大家经常听到一个词，气溶胶，比如气溶胶传播等，那么气溶胶到底是什么呢？气溶胶是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，其分散相位固体或液体小质点，大小为0.001~100μm，分散介质为气体。本质是固、液体指点分散悬浮于气体形成的胶体分散体系（气体分散体系）。疫情期间常见的气溶胶传播就是含有病原体的气溶胶，此类均可统称为微生物气溶胶，微生物气溶胶通常指含有病毒或细菌等病原体的气溶胶，按其形成组分可分为病毒气溶胶、细菌气溶胶和真菌气溶胶。气溶胶包括生物气溶胶、化学气溶胶；固体气溶胶、液体气溶胶等。液体气溶胶通常称为雾，固体气溶胶通常称为雾烟。气溶胶的消除，主要靠大气的降水、小粒子间的碰并、凝聚、聚合和沉降过程。气溶胶具有胶体的性质，如对光线有散射作用、电泳、布朗运动等；也具有相当大的比表面和表面能，如磨细的糖、淀粉和煤等。气溶胶由于粒子的来源和成因不同，化学组成有很大的区别，不同的颗粒物，其组分相差很大。它们可以来自被风扬起的细灰和微尘、海水溅沫蒸发而成的盐粒、火山爆发的散落物以及森林燃烧的烟尘等天然源，也可以老子化石和非化石燃料的燃烧、交通运输以及各种工业排放的烟尘等人为源。总体上看，气溶胶中的化学成分主要包含以下几个方面：1）气溶胶中的水溶性粒子，如硫酸盐、硝酸盐、铵盐等，主要来自气体的转化；2）气溶胶中的有机物，一般占气溶胶总质量的10%~50%，其种类繁多，对人体健康和大气环境有很大的影响；3）气溶胶中的元素，目前已发现的超过70种。为促进气溶胶的交流和发展，仪器信息网将于2022年8月24日举办气溶胶制备与检测技术网络会议。会议日程报告嘉宾报告题目于明州（中国计量大学）气溶胶动力学及其粒径谱测量方法王雪峰（Palas中国工业与高校科研销售经理）单颗粒物光散射法粒径谱仪如何消除测量过程中的边界误差和重合误差吴志军（北京大学）大气气溶胶的吸湿、挥发以及相态的测量方法与应用赖森潮（华南理工大学）大气气溶胶蛋白类物质的检测与特征研究嘉宾详情参会方式本次会议免费参会，参会报名请点击会议官网或扫描二维码：https://insevent.instrument.com.cn/t/h8a 扫码报名赞助参会扫码联系

p style="text-align: justify "　　近日，安光所张为俊研究员课题组在气溶胶光谱特性探测技术方面取得新进展，相关研究成果以Three-wavelength cavity-enhanced albedometer for measuring wavelength-dependent optical properties and single-scattering albedo of aerosols为题发表于美国光学学会(OSA)出版的Optics Express上。/pp style="text-align: justify "　　气溶胶的光谱特性与其化学组分、尺寸和混合状态等密切相关，反映着气溶胶的种类和排放源特征。受测量方法的限制，现有的气溶胶光学测量系统，多为单波长、单参数测量系统，难以实现多个光学参数的在线原位同步测量，而气溶胶光谱特性测量系统更为缺乏。/pp style="text-align: center "img title="343434.jpg" alt="343434.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/7152b73b-6d9a-4a5e-9f76-b110c1934866.jpg"//pp style="text-align: justify "　　课题组赵卫雄研究员和徐学哲博士等人，于2014年首次将宽带腔增强吸收光谱技术与积分球技术相结合，研制了国际上首台腔增强反照率光谱仪，实现了大气气溶胶的消光、散射和吸收系数，以及单次散射反照率的在线原位同步测量(Atmospheric Measurement Techniques, 7(8), 2551-2566, 2014)。近期，他们将该系统的探测波长扩展至紫外-红光波段，发展了一套宽波段腔增强反照率光谱系统，实现了气溶胶多个光学参数的光谱测量(Optics Express, 26(25), 33484-33500, 2018)，并已多次用于京津冀、长三角和珠三角等地区的大气综合观测，展现了很好的科研和业务应用前景，得到了国内外同行的高度认可，部分观测成果发表于地学TOP期刊：Atmospheric Chemistry and Physics, 16(10), 6421-6439, 2016 Atmospheric Chemistry and Physics, 18(23), 16829-16844, 2018。/pp style="text-align: justify "　　该研究工作得到国家自然科学基金、安徽省杰出青年科学基金和中科院青年创新促会资助。/pp/p

随着工业化和城市化的快速发展，人类活动对环境的影响日益严重。其中，大气污染是人们最为关注的问题之一。为了改善大气质量，人们采取了各种措施，其中之一就是人为减排。人为减排对大气环境的影响以及机理也成为重要的研究方向，中国科学院大气物理研究所在2022年冬奥会举办之际，开展了相关研究。研究背景气溶胶颗粒对地球-大气系统具有深远的影响。作为对流层气溶胶的重要来源，新粒子生成（NPF）在云凝结核（CCN）形成中起着重要作用，并导致中国特大城市严重的雾霾事件。在受污染的大气中，NPF和参与成核的气态物质的行为尚不清楚。硫酸（SA）是清洁大气中参与成核的主要物质，其他气态前体物，例如氨、二甲胺（DMA）和二羧酸，会在污染环境中增强成核。由于气态前体和可凝蒸气丰富，成核机制在不同位置会有所不同。COVID 19封锁期间的研究表明，NPF事件的生成率（J3）和增长率（GR）的结果各不相同。在未来空气质量改善的情况下，大气NPF在污染大气中的行为仍不确定，需要进一步评估。2022年北京冬奥会为研究人为减排对中国特大城市成核和生长过程的影响提供了难得的机会。这项研究的重点是冬季奥运会前后NPF事件和气态前体的演变，以了解它们在雾霾形成中的作用并为未来制定污染减排政策提供信息。研究方法中国科学院大气物理研究所的研究团队于2022年1月1日-3月31日在北京2022年冬季奥运会主会场附近的北京IAP场地进行观测活动。该地点代表了典型的城市区域，与北京城市的平均颗粒物水平有很好的相关性。研究人员观测了气溶胶颗粒物的粒径分布、细颗粒物化学组成（有机物（OA）、硫酸盐（SO42-）、硝酸盐（NO3-）、铵（NH4+）和氯化物（chl））、气体物质浓度（O3、NO2、CO、SO2）、PM2.5质量浓度及气象参数（温度、相对湿度、辐射、海平面气压、风速和风向）以调查NPF事件及其气态前体的演变，了解不同时期气态前体在NPF和雾霾形成中的作用。NH3排放测量利用Picarro G1103氨气分析仪测量NH3浓度结论WOG和冬季残奥会（WPG）期间成核事件有所增强，NPF事件的频率（ 52.4% 38.5% ）高于Pre-WOG （25.0%）和Post-WOG（27.8%），这主要是由CS较低造成的。此外，WOG（6.4±4.1 cm-3s-1 ）和WPG（6.1±2.9 cm-3s-1）期间的平均J3也高于Pre-WOG（5.6±2.9 cm-3s-1)和Post-WOG(5.7±3.1 cm-3s-1)，而GR （ 2.3±1.8 nmh-1，2.7±1.4 nmh-1）略高于Pre-WOG （2.1±1.5 nm&sdot h-1）和Post-WOG （2.2±1.6 nm&sdot h-1）。研究发现，硫酸和氨浓度较低，WOG和WPG期间较高的J3可能是由较高的胺贡献的。log J3和SA之间的相关性，与CLOUD实验结果高度一致，表明胺增强了硫酸成核。进一步证明了上述结果。硫酸对GR3-7nm的贡献超过20%，在WOG和WPG期间，大气氧化能力大大增强，颗粒生长到10 nm以上时，有机化合物的贡献迅速增加。此外，还发现硝酸铵在NPF引发的雾霾事件中发挥着重要作用，其特点是WOG之后，NPF事件生长后期的硝酸盐产量高于WPG，建议采取措施控制NH3和NO2排放，以减少新粒子生成和生长造成的PM2.5污染。

《综合医院建筑设计规范》ＧＢ５１０３９－２０１４于２０１５年８月１日正式实施，对医院洁净手术室的建造提出了明确的要求。洁净手术室是属于生物洁净室，是以防止微生物的污染为主要目的洁净室。洁净手术室是否能达到和保持设计的洁净级别在一定程度上与高效过滤器的性能及其安装有关。因此对洁净手术室的高效过滤器进行检漏测试，确保其符合要求，是保障医护人员安全和保证手术室洁净环境的重要手段之一。1、DOP（PAO）检漏法原理 高效过滤器的检漏通常采用 DOP（PAO）发生器在过滤器上游发尘，使用光度计（photometer）检测过滤器上下游气溶胶浓度来判定过滤器是否有泄漏。发尘的目的是因高效过滤器上游尘粒浓度较低，仅用气溶胶光度计在不发尘的情况下检测，较难发现有泄漏，需补充发尘才能明显、容易地发现泄漏。2、DOP（PAO）发生器①热发生器热发生器是利用蒸发冷凝的原理，被雾化的气溶胶粒子用加热器蒸发，并在特定条件下冷凝成微小液滴，去掉过大和过小的液滴后留下0.3μm左右的雾状DOP（PAO）进入风道，粒径分布在0.1μm ~0.3 μm。②冷发生器冷发生器是指利用压缩空气在液体中鼓气泡，经laskin喷管飞溅产生物态的多分散相DOP（PAO）气溶胶，最大分布粒径在0.65μm左右。对高效过滤器进行扫描检漏时，经常使用冷 DOP（PAO）。ZR-1300A型气溶胶发生器ZR-1303型气溶胶发生器3、检测仪器有两种，一种是气溶胶光度计，另一种是粒子计数器，高效过滤器检漏中最常使用的是气溶胶光度计。气溶胶光度计，是一种前散射线性光度计，其工作原理是：当气流被真空泵抽至光散射室时，其中的颗粒物质散射光线至光电倍增管。在光电倍增管中，光被转换成电信号，此信号经放大和数字化后由微处理器分析，从而测定散射光的强度。通过与参比物质产生的信号的对比，可以直接测量气体中颗粒物质的质量浓度，因此其用途十分广泛。ZR-6010型气溶胶光度计

6月11日—7月25日，中科院安徽光机所与遥感所共同在京津唐地区开展了天地一体化气溶胶多参数综合观测实验，本次实验成功地为多源气溶胶数据差异化分析、气溶胶微观特性与宏观特征关联技术研究提供了基础数据。　　京津唐地区天地一体化气溶胶多参数综合观测实验是科技部全球变化研究重大科学研究计划的一部分，分为地基(6月11号—7月13号)和空基(7月6号—7 月25号)两部分，项目组使用了多种仪器、布置了多个站点进行多尺度气溶胶综合观测实验，用于了解大气气溶胶的时间、空间的分布规律。　　地基实验，针对工业区、市区、农业区、乡村郊区、清洁海边五个典型环境地区，使用了太阳光度计、浊度计、黑碳仪、粒子计数器、微脉冲Mie散射激光雷达、颗粒物采样器等多种仪器分别在北京市区、天津市区、天津塘沽临港工业区、唐山曹妃甸工业区、乡村、唐山市区、海岛等地选择合适位置设置站点进行了定点连续观测，获得了多种气溶胶光学特性和理化特性数据。空基实验，结合地基实验布点，设置了几条飞行航线，将浊度计、黑碳仪、多波段偏振CCD相机和激光雷达等机载测量仪器搭载上航空飞机进行多次飞行实验，获取了气溶胶数浓度、粒度分布、光学厚度、消光系数、后向散射等气溶胶光学特性和理化特性数据。　　京津唐开发区位于华北平原东北部，是全国17个重点开发区之一。该地区工业体系门类齐全，特别是石油、煤化、冶金、海洋化工、机械电子工业非常发达，加上以煤为主的能源结构，使得该地区大气气溶胶特性变化具有代表意义。　　航空实验　　部分地基实验仪器

p　　“为你我用了半年的积蓄，漂洋过海的来看你，为了这次相聚，我连见面时的呼吸都曾反复练习”，全体禾信人开怀高唱，因为这首描述爱情的歌曲吐露出了埋藏在禾信人心底多年的情愫，禾信人自主研发的质谱仪叩开了冰冷神秘的北极冰川。/pp　　2017年7月20日，清晨的一缕阳光温柔的撒在上海极地考察国内基地码头。雪龙号极地考察船将从这里鸣笛启航，前往北极执行为期83天的科学考察任务，这是我国首次执行北极业务化观测任务。/pp style="text-align: center "img width="450" height="300" title="1.jpg" style="width: 450px height: 300px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/5200d22e-2a8b-452a-8b5d-c42c6b51099c.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp style="text-align: center "strongSPAMS吊装及现场安装图/strong/pp　　此次北极科考活动，中国海洋局第三海洋研究所联合广州禾信仪器股份有限公司、暨南大学、中科院大气物理研究所等五家单位，利用禾信公司自主研发的单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)开展气溶胶与生源气体走航联合观测，重点针对极区黑碳气溶胶、同位素、单颗粒气溶胶混合状态、二次有机气溶胶的时空分布、组成和来源等开展科学研究。/pp　　雪龙号极地考察船简称" 雪龙" 号，是中国第三代极地破冰船和科学考察船，是中国最大的极地考察船，也是中国唯一能在极地破冰前行的船只，已先后31次赴南极、6次赴北极执行科学考察与补给运输任务，足迹遍布五大洋，创下了中国航海史上多项新纪录。/pp　　为了此次单颗粒气溶胶质谱仪能够飘洋过海到北极，禾信人倾注了多年的心血。面对高湿度、高盐度、大角度颠簸等恶劣工作环境的挑战，如何保证单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)能稳定工作 面对北极地区极低的颗粒物浓度，如何保证SPAMS能采集到有效的数据，这些都是摆在禾信人面前的难题。基于SPAMS在东方红2号、向阳红3号科考船上的经验积累，禾信的技术团队又进行了多次的技术改革、模拟测试，保证SPAMS此次北极科考的顺利进行。/pp　　让我们共同期待雪龙号10月10日的凯旋，期待SPAMS又将完成一次里程碑式的监测。/pp /p

2013年3月12日上午，广州市萝岗区气象局局长常越、防雷减灾管理办公室主任林蟒一行莅临禾信公司参观、交流，重点考察禾信&ldquo 在线单颗粒气溶胶质谱仪&rdquo 及&ldquo 激光光腔衰荡气溶胶消光仪&rdquo 在气象领域的应用。在线单颗粒气溶胶质谱仪 SPAMS 0515　　禾信公司负责人周振博士及技术团队热情接待了常越局长一行，双方就大气环境监测、预报和警报机制，区气象局配备的仪器现状，以及禾信公司核心技术，&ldquo 在线单颗粒气溶胶质谱仪&rdquo 和&ldquo 激光光腔衰荡气溶胶消光仪&rdquo 在气象领域的应用前景等方面进行了深入交流。　　禾信公司的上述两款仪器都具有高时间分辨率，可捕捉大气气溶胶的瞬时变化，其中&ldquo 在线单颗粒气溶胶质谱仪&rdquo 可实现颗粒物粒径、成分及混合状态同步检测，两种仪器配合使用在气溶胶污染源解析、大气污染过程研究、不同污染天气的形成机理等方面将发挥巨大的作用。 参观交流现场

p 日前，新冠病毒可通过气溶胶传播的新闻引起了公众的极大关注。首先是发生在浙江省的两个病例，引起了不小的关注和对传播途径的猜测：一个是“菜场15秒近距离与感染者共同驻留被感染；”另一个是“医院药房吧台和感染者近距离驻留50秒被感染”。而在2月8日下午上海市卫健委举行的新闻发布会上，有卫生防疫专家明确表示，目前可以确定新冠病毒的传播途径增加了一条：气溶胶传播。/pp 要知道，气溶胶传播此前还被微信辟谣助手定义为“谣言”。那么，气溶胶传播途径被确认后，是不是意味着就此空气中病毒弥漫？什么是气溶胶和气溶胶传播的概念呢？/pp 气溶胶（aerosol）由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。大小为0.001~100 um，分散介质为气体。气溶胶传播通俗点就是可以悬浮在空气中以气溶胶的形式传播，也就是说病毒携带者的飞沫混合在空气中，形成气溶胶，吸入后导致感染。 /pp 气溶胶颗粒的大小，决定了气溶胶的物理传播性质：/pp · 对于5微米以下的颗粒，很容易穿透呼吸道，一直到达肺泡腔；/pp · 对于10微米以下的颗粒，很容易到达声门下方；/pp · 如果颗粒大于20微米，因为重力的影响，传播不太远，就不太容易被吸入。/pp 按照气溶胶的大小，美国传染病学会（IDSA）把10微米以下的颗粒定义为“可被动吸入颗粒”（respirable），把10微米～100微米之间的定义为“可主动吸入颗粒”（inspirable）。/pp 总之，气溶胶的大小决定了传播的远近，颗粒越大，传播的距离相对较近，即便被主动吸入，也是沉积在上呼吸道中；颗粒越小，颗粒就飘得越远，也容易穿透进入下呼吸道。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 501px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/35891742-1cc3-464d-be44-5a2646484325.jpg" title="4006-ipfprtn8524705.png" alt="4006-ipfprtn8524705.png" width="600" height="501" border="0" vspace="0"//pp strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "近日“剧情”似乎又发生了反转。/span/strong/pp 有关环境专家在接受《中国科学报》采访时指出：“在附近没有近距离患者飞沫时，健康人感染的几率比发生交通事故的几率都低。”/pp 而需要重视气溶胶传播的主要场所则包括汽车和办公室环境中等，没有足够通风情况下，又比较狭小的地方。而对于开放环境，如果附近没有传染病医院的话，则不需要过度担心。/pp 现在全国各地的网友开工在即，尤其是对于办公室的白领们而言，开窗通风显得尤为重要。小编自己已经打算办公时间全程开窗，裹着羽绒服办公了。/p

气溶胶是悬浮在大气中的固态或者液态的颗粒物，极大地影响气候变化、人体健康和大气化学反应过程。不同于伦敦雾和洛杉矶光化学烟雾污染，我国雾霾污染是复合型霾化学机制，存在成分复杂、机制不清状况，需要建立精确的测量方法，获得气溶胶的重要物理化学参数。面对气溶胶对太阳能辐射平衡的不确定性、雾霾关键理化参数的缺失，在迫切期待获得气溶胶的浓度、折射率、吸湿性、挥发性、反应性的数据时，气溶胶光镊应运而生。经过二十多年的发展，气溶胶光镊测量技术，完成了从实验室萌生，到光学技术平台的构建、测量方法的建立等一系列过程，英国目前已经推出了第一代气溶胶光镊仪器（2016，AOT100）。光学镊子简称光镊，顾名思义，它是利用激光作为操作手段，能够像镊子一样对微观物体进行抓取、捕获、操纵。2018年，阿什金教授在光镊技术领域的开创性贡献获得诺贝尔物理学奖。图1 光镊-受激拉曼光谱装置示意图气溶胶光镊如图1所示，以532nm激光作为光源，激光经过100倍油镜（1.25数值孔径），形成光阱能够稳定捕获悬浮单液滴，球形液滴作为一个光学共振腔能够产生很强的受激拉曼信号，即耳语回音模式（WGM），水的OH伸缩振动自发拉曼峰出现在620-660 nm，在水的自发拉曼峰上，会出现4-8组尖锐的受激拉曼共振峰，采用米氏散射模型对受激拉曼信号进行拟合，就能够精确给出悬浮液滴的半径和折射率，具有极高的精度。可以说，气溶胶光镊技术是当前大气气溶胶的物理化学参数最精确的测量技术，它的独特性和精准性，体现在以下几个方面：（1）激光悬浮单个微米尺度的液滴，能稳定悬浮几天的时间，特别适合气溶胶各种老化过程和反应过程的长时间检测；（2）受激拉曼的测量可以提供悬浮液滴半径、折射率、浓度的精准信息，半径的精度可以超过1nm、折射率可达± 2×10-4、浓度的精度可以达到千分之一水平半径（5微米的液滴）。目前，本课题组采用自行搭建的光镊-受激拉曼光谱装置开展了以下几个方面的研究：（1）半挥发性有机物（SVOC）的饱和蒸气压测量，测量范围在10-2到10-7pa；（2）气溶胶液滴中的相分离过程分析；（3）高粘态气溶胶非平衡态动力学传质；（4）痕量气体与液滴反应动力学速率常数测量，能判断痕量气体与悬浮液滴之间的反应，是表面反应还是体相反应。（光镊技术在气溶胶物理化学表征中的应用，中国光学，doi: 10．3788 /CO.20171005.0641 ）特别是，我国雾霾事件中二次硫酸盐生成速度严重被低估，不清楚低二氧化硫排放条件下，为什么还有大量硫酸铵形成。作为一个突出案例，我们通过光镊受激拉曼的测量发现，气溶胶的气液界面加快了过渡金属离子催化SO2氧化过程，痕量的Fe（III）和Mn（II）可以使转化速率提升1000倍。对各种条件如液滴的pH、反应场所、离子强度、氧化剂种类、温度、化学组成是如何影响转化速率的，光镊受激拉曼技术都可以给出明确的分析。（Directly measuring Fe(III)-catalyzed SO2 oxidation rate in single optically levitated droplets，RSC Environ. Sci: Atmos. 2023，https://doi.org/ 10.1039/d2ea00125j ）。另外一个案例，我们利用受激拉曼光谱的高精度，确定了氧化过程到底是发生在表面，还是液滴内部。我们观测了SO2与悬浮硫酸铵单液滴的自氧化反应过程，实现了单液滴中反应引起的纳米级尺寸变化的精确测量，进而给出了反应的动力学参数。通过精确控制环境相对湿度（RH）、反应气体（SO2、NH3）浓度，我们考察了液滴pH（~3.5-~5.5）、离子强度（最高~40 mol/kg）对SO2自氧化过程的影响。在RH、反应物浓度恒定条件下，反应速率在不同的pH区域内表现出不同的变化趋势：pH 4.5时，速率随pH的增大而增大，即与[H+]-1成正比；pH 4.5是反应速率维持恒定，不受pH的影响。据此我们推断在两个pH范围内，SO2自氧化通过不同的机制进行，前者为体相反应过程，后者为表面反应过程。为进一步验证此推断，我们进一步考察了体相、表面条件下，液滴反应过程中半径变化率（dr/dt）与液滴半径（r）的依变关系。结果表明：对于体相条件（pH = 5.04），反应过程中液滴的dr/dt随着液滴半径的增大而增大；而对于界面条件（pH = 3.83），不同半径液滴的dr/dt为常数。由此证明了在这两种条件下，SO2的自氧化过程确实是存在着体相、界面两种反应机制。上述发现不仅为深入认识大气溶胶诸如硫酸盐生成之类的气粒转化问题提供了新的理论视角，也再次证明光镊-受激拉曼光谱技术是研究气溶胶物理化学过程的一个优异手段。（Rapid sulfate formation via uncatalyzed autoxidation of sulfur dioxide in aerosol microdroplets. Environ. Sci. Technol. 2022, 56, 7637-7646） 气溶胶光镊测量液滴的质量在纳克级，液滴的半径精度优于1nm，折射率精度在10-4量级，该仪器在气溶胶计量科学中前景无量。北京理工大学环境分子科学分子光谱实验室，自2008年开始搭建气溶胶光镊受激拉曼光谱仪器，经过十多年的积累，在仪器的测量精度、重现性、稳定性方面都取得很大进展，已经搭建3套光镊仪器，应用于科学研究，培养了一批高水平人才队伍，2022年获得国家自然科学基金重大仪器项目资助，在高端仪器国产化方面进行孵化，力图形成具有自主知识产权的光学仪器。（作者：北京理工大学化学与化工学院 陈哲 曹雪 刘雨昕 刘湃 黄启燊 张韫宏 ）北京理工大学分子光谱实验室简介：北京理工大学分子光谱实验室成立于2003年，隶属于北京理工大学化学与化工学院化学物理研究所。实验室拥有Renishaw共聚焦拉曼光谱仪、Nicolet红外光谱仪、VERTEX 80V真空红外光谱仪、Nicolet iN10显微红外光谱仪、Tweez250si多光阱光镊系统、比表面仪、高速摄像仪等多种先进仪器设备，自主搭建了3台气溶胶光镊受激拉曼仪器。实验室在张韫宏教授带领下，科研队伍逐年壮大。现已经拥有博士生导师2名，副教授1名，预聘助理教授2名，博士后、在读博士、硕士研究生十余名。主要围绕大气物理化学，开展颗粒物形成机制研究。

由我司（青岛众瑞智能仪器有限公司）参与起草的《颗粒 微生物气溶胶采样和分析通则（GB/T38517-2020）》已于2020年3月6日正式发布，并将于6月1日正式实施。 本标准为环境空气中细菌、病毒、真菌和毒素等不同特性的生物气溶胶（也称之为空气微生物）的采样提供了采样方法和生物气溶胶的分析，其中，采样方法包括采样原理、采样器的选择和采样过程中应关注的问题；分析方法包括分析方法的类型、方法的适用性、分析结果的表达方式。 一 生物气溶胶采样方法及采样器 众瑞仪器相关产品 ZR-2000型智能空气微生物采样器是经精心研制的新型智能空气微生物采样器,主机配备不同的采样终端可以实现安德森采样、冲击式采样、过滤式采样等功能，做到一机多用，具有极高的性价比。该仪器可广泛应用于环保、医疗卫生、食品工业、发酵工业、制药工业、农牧业、工矿企业、劳动卫生以及其它相关研究部门。 1 撞击式采样原理：利用惯性作用，通过喷嘴、喷口或裂隙的加速作用把生物气溶胶粒子采集到固体介质表面的气溶胶采集方式。 众瑞仪器相关配件 ZR-A01型二级安德森采样头是微生物采样专用器皿，采用惯性撞击原理，既能测定空气中微生物的总数，又能区分可吸入微粒和不可吸入微粒的数量。采样头每级中放置一个装有琼脂培养基的培养皿，用于收集空气中的微生物粒子，采样过程中，微生物粒子会随气流的撞击留在培养基上，随后培养皿取出培养后，可进行菌落总数统计或单独菌落分析。技术特点：?标准撞击法筛孔式工作方式。?标准二级分层生物气溶胶采样。 ZR-A02型六级安德森采样头是符合国际标准的多级采样装置，用于监测细菌和真菌的浓度和粒径分布，它可以真实模拟人类肺部的沉积情况进行采集所有微粒，无论物理尺寸、形状或密度，都具有较高的准确度和可靠性。采样头每级中放置一个装有琼脂培养基的培养皿，用于收集空气中的微生物粒子，采样过程中，微生物粒子会随气流的撞击留在培养基上，随后培养皿取出培养后，可进行菌落总数统计或单独菌落分析。技术特点：?标准撞击法筛孔式工作方式；?标准六级分层生物气溶胶采样； ZR-A05型八级安德森采样头是一个多孔、层叠碰撞(空气)取样器，通常用于环境中的需氧细菌和真菌浓度和颗粒大小分布的测量。该采样器可以根据人体肺部的沉积情况进行采集所有微粒，无论物理尺寸、形状或密度。采样器的每级中可放置一个装有琼脂培养基的培养皿，用于收集采样空气中的微生物粒子，微生物粒子会随气流的撞 击留在培养基上。随后培养皿可以取出，进行培养后，用菌落计算公式计算。技术特点：?标准撞击法筛孔式工作方式；?标准八级分层生物气溶胶采样； 2 冲击式采样能够使具有足够大惯性的生物气溶胶粒子撞击液体并进入液体介质中的气溶胶采集方式。 众瑞仪器相关配件 ZR-A03型冲击式采样头是微生物采样专用器皿，其工作原理是利用喷射气流的方式将空气中的微生物粒子采集于小量的采样液体中。在吸收瓶中加入采样液后，启动抽气动力，空气就从吸收瓶入口处进入，由于入气口末端喷咀孔径狭小，因而微生物气溶胶在此处流动加速，当速度达到一定程度后，空气中的微生物粒子被冲击到吸收瓶的采样液中，由于液体的粘附性，将微生物粒子捕获。 ZR-B01型空气微生物吸收瓶(AGI-30)是微生物采样专用器皿，其工作原理是利用喷射气流的方式将空气中的微生物粒子采集于小量的采样液体中。在吸收瓶中加入采样液后，启动抽气动力，空气就从吸收瓶入口处进入，由于入气口末端喷咀孔径狭小，因而微生物气溶胶在此处流动加速，当速度达到一定程度后，空气中的微生物粒子就冲击到吸收瓶的采样液中，由于液体的粘附性，将微生物粒子捕获。 ZR-B02型空气微生物吸收瓶(AGI)是微生物采样专用器皿，其工作原理是利用喷射气流的方式将空气中的微生物粒子采集于小量的采样液体中。在吸收瓶中加入采样液后，启动抽气动力，空气就从吸收瓶入口处进入，由于入气口末端喷咀孔径狭小，因而微生物气溶胶在此处流动加速，当速度达到一定程度后，空气中的微生物粒子被冲击到吸收瓶的采样液中，由于液体的粘附性，将微生物粒子捕获。 二 生物气溶胶采样方法的选择 新标准中，生物气溶胶细分为细菌、真菌、病毒及毒素四钟，采样方法主要分为定量、定性两种，以细菌为例（其他种类可点击“阅读原文”下载原文件查看）：

GR-1355型微生物气溶胶采样器产品简介GR1355型微生物气溶胶采样器是一种液体冲击式微生物气溶胶采样器(Biosampler采样器)，该产品由液体撞击采样瓶、采样瓶支架、采样器主机组成，适用于实验室中空气微生物的浓度测定，微生物气溶胶动物感染的剂量，微生物气溶胶存活的回收率，人体气雾免疫的剂量，空气消毒剂和消毒器的灭菌效果，超净台的性能检测等实验中的气溶胶采样。适用范围:本产品可用于生物安全应急事件现场采样、战场生物毒素采样，还可广泛用于疾病预防控制、环境保护、制药、发酵工业、食品工业、生物洁净环境以及公共场所等微生物采样，也适用于相关科研、教学等机构进行空气微生物的采样工作原理液体撞击式微生物气溶胶采样器在采样过程中因气流冲击和采样液搅动，可以把微生物粒子团中的多个微生物释放出来，均匀分布在采样液中，作进一步的生物培养后能准确测出空气中的微生物数量。功能特点◆捕获率高，可捕获0.3μm的小粒子，捕捉效率≥90%◆液体冲击式采样器的采样液利于降低粒子的反弹和二次污染。◆可以避免固体撞击法的重叠效应造成的菌落覆盖无法检出的问题◆可以避免干燥效应对生物活性的影响，有效延长微生物采样时，适合于低浓度微生物气溶胶的采集。◆采样液有保护作用，可采集脆弱的微生物（如病毒、立克次氏体）◆ 采样瓶全玻璃制造，易清洗、杀菌，可高压灭菌◆采样瓶具有三个切线式弯度的喷嘴头，每孔允许4.2L/min的空气通过, 额定采样流量12.5L/min◆ 适用于高浓度的微生物气溶胶的采样，可将采集的样品进行稀释。◆ 大尺寸中文点阵式液晶屏，自动调节对比度，可在零下30度正常工作 ◆液体冲击式采样器体积小，重量轻便于携带。◆ 无刷高负压采样泵，转子流量计调节，恒流采样◆ 内置锂电池，电池工作时间大于8小时◆ 高性能工业级核心控制板，实时操作系统◆ 海量数据存储、数据存储量大于1000组◆ 具有实时时钟，可自动控制采样启停技术指标主要参数参数范围采样流量(0～18)L/min额定采样流量12.5L/min负载能力大于-60 kPa采样时间1min～99h59min电池工作时间大于8小时捕获率≥90%噪声≤60db工作电源AC220V或DC25.2V功率≤15W主机大小260×210×140（mm）创新点：GR1355型微生物气溶胶采样器是一种液体冲击式微生物气溶胶采样器(Biosampler采样器)，液体撞击式微生物气溶胶采样器在采样过程中因气流冲击和采样液搅动，可以把微生物粒子团中的多个微生物释放出来，均匀分布在采样液中，作进一步的生物培养后能准确测出空气中的微生物数量 微生物气溶胶采样器

16日夜间开始，北京经历今年来持续时间最长、程度最重的雾和霾天气过程。北京南部部分站点空气质量指数爆表，天地间一片昏暗。此时，网络上、朋友圈里各类关于空气质量的言论开始流传，其中人们最为关注的是“这次雾霾里主要是含硫酸铵，̷̷原来伦敦有次硫酸铵超标，有好多人没有防护而死亡”。　　网络流传硫酸铵会致命。　　此次重污染天气过程中，我们呼吸的空气里这到底包含什么物质?和之前的重污染天气相比有何不同?硫酸铵会直接导致死亡吗?为此，中国天气网记者采访了中国气象科学研究院大气成分所副研究员张养梅。　　北京的霾里到底有哪些成分?　　中国气象科学研究院位于北京市海淀区中国气象局大院内，在气科院大楼的楼顶，气溶胶质谱仪一直默默值守，在线采集、分析北京亚微米气溶胶的成分。张养梅介绍道，所谓亚微米气溶胶是指直径在1微米以下的粒子。大家熟悉的PM2.5其实是一个总称，包括空气中直径小于或等于2.5微米的固体颗粒或液滴。研究显示，直径1微米及以下的粒子占PM2.5的60%左右，因此质谱仪采集的数据对于分析大气成分是具有代表性的。　　各类颗粒在采样颗粒中所占比重。绿色代表有机气溶胶，橙色为硫酸盐、蓝色为硝酸盐，粉色为氯化物，浅橙色为铵盐。有机气溶胶所占比重最大，硝酸盐次之。　　16日至20日，北京采样颗粒中有机气溶胶占比最多。　　通过仪器采集数据及分析，12月5日至20日采集到的1微米及以下的粒子，主要包括有机气溶胶、硝酸盐、硫酸盐等构成。有机气溶胶是一个总称概念，具体的组成目前还没有完全研究清楚，大家经常听说的多环芳烃就是有机气溶胶的一种。硫酸盐主要来自燃煤，燃煤排放的二氧化硫发生一系列氧化反应，成为硫酸铵。硝酸盐主要来自燃煤和机动车排放，氯化物的主要来源包括垃圾焚烧、燃煤以及燃放烟花爆竹等。　　16日至20日，北京采样颗粒中有机气溶胶占比最多。　　通过对12月16日至20日对北京的采样颗粒进行分析后，结果显示有机气溶胶是其中占比最大的颗粒，高达45% 硝酸盐颗粒占比24%排第二，主要来自燃煤和机动车排放等 硫酸盐占比15%，主要来自燃煤等 铵盐占比12%，氯化物占比4%。　　北京霾和伦敦烟雾一样吗?有致命成分?　　就在北京空气质量持续恶化之时，网络谣言也开始流传。针对网上流传的硫酸铵会致命，张养梅表示这是不可能的。空气质量好时，空气中也存在有机气溶胶、硫酸盐等颗粒，只是浓度较低、颗粒物较小。霾天气时，仪器不会观测到硫酸铵，观测到的是硫酸、铵两个离子，他们结合成硫酸铵的可能性很大，空气重污染时浓度更高一些。空气中含有硫酸铵并不是政府发布红色预警的必要条件。　　硫酸铵是颗粒物，和二氧化硫气体有明显区别，颗粒物对人体健康的影响程度没有气体迅速。如果空气中二氧化硫气体浓度很高的话，相当于人在“吸毒气”，对人体有致命影响。当年的伦敦烟雾在短短几天内造成数千人死亡，就是因为空气中酸性气体浓度太高。监测显示，12月5日以来，北京硫酸盐的浓度峰值出现在20日，达40-50微克/立方米，远远低于伦敦烟雾事件时的浓度。　　当然，硫酸铵等颗粒物也会影响人体健康。它们会随着呼吸进入人体肺部，引发心脑血管和呼吸道的疾病。另外，北京的空气污染物中，含有一定比例的铵，会和硫酸、硝酸发生中和形成颗粒，和酸性气体相比，颗粒的危害性相对轻一些。　　污染物浓度日间变化明显 夜间高白天低　　分析还表明，空气中各种污染物的浓度整体呈现白天低、夜间高的变化规律。分析时，将12月5日至20日每天同一时次颗粒浓度做分类平均统计，显示颗粒物夜间浓度明显偏高，白天下降明显。　　各类颗粒的浓度白天下降明显，夜间明显上升。　　张养梅表示，浓度变化主要受排放量和气象条件两个因素影响。在排放量相同的情况下，从气象条件来说，夜间湿度增大，可以吸附更多污染物。同时，冬季夜间气温较低，大气边界层下压。在气体容量不变的情况下，体积变小，空气污染物浓度升高。白天，大气边界层抬升，体积增大，污染物浓度降低。　　和2008年相比硫酸盐浓度下降　　总体来说，和之前相比，北京空气中的颗粒种类的浓度分布排位没有太大变化，有机气溶胶的浓度一直是最大。但是分析显示，今年12月和2008年1月相比，硫酸盐在不同颗粒物比重的排位下降。　　从图中可见，今年12月5日至20日，硝酸盐(蓝色)在颗粒物组成中浓度上升，基本都排在第二位，硫酸盐下降排在第三位 而2008年1月5日至2月2日，硫酸盐浓度排第二位，硝酸盐排第三位。张养梅表示，这一数据的变化也可以说明，政府对二氧化硫排放的监管和控制，比如煤改气措施、工厂加装脱硫设备等发挥了作用。硝酸盐浓度的上升，则与燃煤、机动车排放增加有一定关系。　　北京的雾霾将在明天减弱消散，但在近几年中，霾仍将在秋冬季反复出现。张养梅提醒大家，虽然霾天气对人体的危害没有那么“激烈”，但仍需防护，尽量减少在户外活动的时间，外出时戴口罩。在室内时，也可启动空气净化器等设备，营造相对安全的空气环境。

背景：大量证据表明，新冠肺炎患者在咳嗽、喷嚏等呼吸活动过程中会产生大量携带新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的生物气溶胶，吸入SARS-CoV-2是新冠肺炎（COVID-19）的主要传播途径。新冠病毒在气溶胶中可以保持活性，在通风不良的室内空气中积聚，有可能导致超级传播事件。气溶胶是指固体或液体颗粒物均匀地分散在气体中形成的相对稳定的悬浮体系。生物气溶胶是含有生物性粒子的气溶胶，包括细菌、病毒以及致敏花粉等，具有传染性和致敏性。生物气溶胶可在空气中悬浮较长时间（图1），并可扩散至50米及以上的范围造成远距离传播。因此，为了阻断新冠病毒的传播，针对生物气溶胶的预警、采样、消杀工作具有重要意义，采用这些手段可以在做到早发现、早定性、早消杀，尽量减少人员受新冠病毒暴露的可能性。 图1 飞沫与飞沫核的传播产生与传播（图片来源：中国疾病控制预防中心） 01—气溶胶与呼吸道感染病不仅是SARS-CoV-2，气溶胶还可以传染多种呼吸道感染病。研究表明，非典病毒、中东呼吸系统综合征冠状病毒、流感病毒、麻疹病毒、鼻病毒等都可以通过气溶胶传播。而目前城市中的人类大部分活动都是在室内进行的，室内的体积有限并且与外部空气对流交换少，因此在室内由生物气溶胶引发的疾病越来越多。阻断空气中的潜在有害生物气溶胶的传播，对于疾病传播防控具有重要意义。 02— 生物气溶胶如何消杀目前各地为了尽快复工复产及消除疫情传播，都把公共空间的消毒视为常态化防控工作中重要的一环。除了物品表面的消毒工作，封闭、半封闭空间的生物气溶胶也需要科学消毒。消毒方法可以分为高、中、低水平消毒。高水平消毒指可以杀灭各种微生物，对细菌芽胞杀灭达到消毒效果的方法：这类消毒方法应能杀灭一切细菌繁殖体(包括结核分枝杆菌)、病毒、真菌及其抱子和绝大多数细菌芽胞。中水平消毒：是可以杀灭和去除细菌芽胞以外的各种病原微生物的消毒方法。低水平消毒法：只能杀灭细菌繁殖体(分枝杆菌除外)和亲脂病毒的化学消毒剂及通风换气、冲洗等机械除菌法。 传统消杀手段与存在的问题空气中细菌和病毒的消杀技术，大体上可分为物理和化学方法两大类，包括药物杀灭、过滤截留、紫外线、臭氧及光催化技术等。1、 药物杀灭 针对气溶胶消杀，目前使用得最多的是传统的喷洒方法，常用的化学试剂有84消毒液，二氧化氯，次氯酸钠，过氧乙酸，双氧水等。喷洒化学消杀药剂，剂量大时消杀见效快，但是往往具有异味大、刺激性强等缺点；而将剂量下降时所需的消毒时间则会延长，并且低浓度持续缓释技术也将额外带来仪器成本。另外，化学消毒剂消耗量大、人力物力成本高，不适宜人群密集场所，在舒适、经济、安全、效率等方面使用化学药物喷洒空气和物表的消杀方法很难全面满足。图2 化学消毒剂喷洒（图片来源：襄阳消防助力古隆中景区开展防疫消杀）2、过滤消毒 空气过滤消毒指用物理阻留的方法去除空气中的病原体，包括细菌、病毒和孢子等。针对不同病原体的尺寸，通常用不同孔径滤材对生物气溶胶进行过滤，其过滤效率与滤材的孔径密切相关。通常孔径越小，过滤效率越高。空气净化器大多采用此技术，在处理PM2.5、PM10等空气污染物的同时即可处理生物气溶胶。该技术的优点是在室温下就可以去除空气中的病原体，操作简易；缺点是只能起到过滤的作用，并不能杀灭微生物，而过滤膜上可能还存在湿度和其他营养物质，在温度合适时，反而可能成为微生物繁殖的温床，造成二次污染。3、紫外线消毒 紫外线消毒指利用波长 220～300 nm 的紫外线破坏微生物机体细胞中的 DNA 或 RNA 的分子结构，将各种细菌、病毒、寄生虫以及其他病原体直接杀死。这是最常用的密闭空间内生物气溶胶消杀技术。紫外线消毒速度快、效率高，并且几乎对所有的细菌、病毒都能有效灭活。紫外杀灭病原体的作用取决于照射剂量、空气的水分含量、空气运动模式以及密闭空间的大小。常规应用紫外线消毒需要无死角照射并且达到照射剂量才能达到杀菌消毒的效果，但是紫外线对人体的皮肤、眼睛均有害，可能造成红肿、发炎、疼痛，增加癌变风险，无死角直接照射不能应用于有人员活动的场所。目前使用该技术的消杀机使用紫外线向无人区域（房间顶部、底部等区域）进行照射，虽然显著降低了对人的危害，但是难以覆盖全部区域，需要等待生物气溶胶随机扩散到照射区域才能实现消杀，因而降低了效率。4、臭氧消毒 臭氧是一种强氧化剂，可直接氧化胞内有机物，遇到水蒸气可以产生强氧化性的羟基等自由基间接氧化病原体，从而达到杀菌消毒目的。臭氧消毒为溶菌级方法，杀菌彻底，具有杀菌广谱、高效的特点，对所有细菌和病毒都有明显的杀灭效果。但是臭氧对人体也有伤害，国标规定室内臭氧1小时的平均浓度不超过0.16 mg/m3,低于通常臭氧消杀的浓度。因此虽然臭氧在应用于室内消毒取得很好效果，但是杀菌时无法人机共存，杀菌后还需采取有效措施消除臭氧残留。5、光催化消杀技术 光催化杀菌技术是利用光催化剂在光的作用下产生活性氧物种(ROS)和自由基氧化微生物达到杀灭效果。如光触媒还原技术：光照下二氧化钛的表面形成电穴和游离电子，结合空气中的水和氧气，生成强氧剂分解空气中的有害气体和部分无机物。其缺点为需要光照射和经常喷涂，作用时间短，消毒效能有限。可见，不同的消杀方法均存在一定的局限性，在消毒的连续性、人机共存性、实时性上需要具体结合应用场景加以应用。而对于办公、公共交通、医院等大人流密集且不便无人消杀的场景，还需要采用其他方法或者复合方法联用进行连续实时消杀，确保在这些场所的人们的健康安全。 等离子体消杀技术：杀灭空气中病毒的新技术与常见的生物气溶胶消杀技术相比（表1），等离子体技术消毒杀菌效果显著，消杀过程对人体无伤害，适用范围广泛，被认为是一种相对理想的空气杀菌消毒技术。其原理包括几个方面（图3）：（1）持续不断产生的高浓度正负离子，在微生物表面产生的剪切力大于细胞膜表面张力，壁膜受到破坏，导致死亡。（2）当电场强度过高时，被加速的高速粒子会将微生物表面击穿从而起到破坏微生物的作用。（3）等离子体中，含有大量原子氧、自由基等活性物质，与细菌体内蛋白质、核酸、脂质层发生反应，致细菌/病毒死亡。此外，当细胞结合了正负离子而带电后，更容易被滤膜、口罩等吸附材料通过静电作用而被吸附，从而进一步降低空气中的生物气溶胶浓度。但是高压放电产生等离子时，有可能会产生臭氧等副产物，如何优化离子发生量并降低臭氧产量是研发高水平等离子消杀设备需要攻克的问题。 图3 等离子体除菌技术原理图（图片来源：陕西科技传媒网）多种消毒技术的对比表1 等离子体技术与其他消杀技术实用性对比 需求 技术优势消杀技术等离子体过滤紫外线药物臭氧光催化为高水平消毒法√❌√√√√气溶胶消杀适用性√√√√√❌可24小时持续消杀√√√❌√√可人机共存性√√❌❌❌❌无需耗材√❌√❌√❌不具有金属腐蚀性√√√❌❌√不会造成二次污染√❌√√√√综合各种消毒技术的原理与特征，等离子消杀手段在对生物气溶胶的消杀具有较为全面的技术优势。 实时空气消杀机结合以上的技术分析，适用于空气中生物气溶胶消杀的空气消毒机应采用大功率等离子体释放技术，可以实现99%以上的生物气溶胶灭火率，实现“高效杀灭”的特性。同时配备初中高效复合过滤系统，有效吸附净化甲醛、乙醛、苯、二甲苯、异味、PM2.5、PM10、过敏原等有害物质，实现“1+12”的效果，使一台空气消杀机具备“广谱适用”的功能特点。使用等离子消杀和过滤膜吸附的设备可人机共存，克服了传统消杀方法有刺激性、臭氧超标、紫外辐照的问题，有害物质在反应后主要生成氧气、二氧化碳、水，对人体无害，设备消杀时“安全环保”。同时考虑到气溶胶长期悬浮在空气中，采用这两种技术的消杀机可持续对室内生物气溶胶消杀，因此可以实现“持续保障”。此外，由于空气消毒机使用环境往往人流量大，空气消杀机应与生物气溶胶探测设备联动，动态调整功率与启停状态，做到全天候的动态防护。 03—生物气溶胶消杀效果为验证等离子体消杀技术在日常环境中对生物气溶胶消杀的优越性，我们进行了空气消毒模拟现场试验，实验采用安德森采样的菌落单位计数法评价某款实用了等离子消杀技术和高效过滤技术的空气消毒机的综合消杀效果。结果显示（表1）等离子体空气消毒机30min就可将病原体全部杀死，远超国标要求的消毒作用时间（2h），证明了等离子空气消毒机具有高效杀菌性，可在短时间内将实验舱内的细菌全部消除杀灭。表2 等离子体空气消毒机对白色葡萄球菌的杀灭效果消毒时间/min对照组试验组存活菌落数(CFU/m3)自然衰亡率（%）存活菌落数(CFU/m3)杀灭率（%）030247-14841-302204927.10100%601795140.650100%901484150.930100% 04—生物气溶胶消杀系统应用在新冠病毒肆虐的三年时间里，对人的安全防护（口罩、面罩、医用防护服）已经被广为接受，成为保障人员健康的有利手段。而针对环境中生物气溶胶的传播，也需要建立起生物气溶胶的预警、采集检测与消杀的防控系统，特别是在人员密集场所及高级别保障区域。只有对新冠病毒传播链条中的人与环境同时控制管理，才能保护每个人的身体健康，保障社会的稳定运行。

当我们在讨论PM2.5、PM10时，可能没有想到它们在空气中有一部分是活的，还会自我繁殖，这就是指生物气溶胶。专家表示，大气污染防治，除关注各种化学成分，混杂其中的生物活性物质也应成为重要研究对象。专家表示，生物气溶胶通常是指空气动力学直径在100微米以内的含有微生物或来源于生物性物质的气溶胶，包括悬浮于空气中的细菌、病毒、真菌及化学毒素等，是PM2.5、PM10等大气颗粒物的重要组成部分。与硫酸盐、硝酸盐和铵盐等化学成分的PM2.5、PM10相比，某些时候生物气溶胶对人体健康的威胁更大，对其监测预警和防护也提出了更高要求。粒径不同，健康危害不同生物气溶胶主要来源于土壤、植被、水体等排放，以及包括人类在内的动物、医院、养殖场、垃圾填埋场、污水处理厂等排放。不同来源、不同粒径的生物气溶胶颗粒由于毒性和在空气中悬浮时间不同, 对人们的健康危害也存在显著差别。如风媒植物花粉颗粒、真菌和细菌的典型粒径分别在15—58微米、1—30微米和0.25—8微米，而病毒的粒径则小于0.3微米。生物气溶胶呼吸暴露能导致下呼吸道感染、哮喘、过敏等各种呼吸系统疾病。如1918年爆发的H1N1流感使得全球5000万人死亡，如今流感病毒导致的下呼吸道感染仍然是人类第四大杀手，每年近300万人因此丧生。“PM2.5更小，可直接进入肺泡、血液等，因而被认为危害更大。”专家指出，与化学物质最大的区别是，如果生物气溶胶被吸入人体，不但能进入得更深，在一定条件下还可以自我繁殖，因其这一特性，特定生物气溶胶的危害是没有阈值的。研究表明，空气中常见的青霉菌属、曲霉菌属、孢子菌属等真菌都可以分泌过敏原, 引发过敏性呼吸系统疾病；生物气溶胶暴露还能促进健康人的血压显著升高，导致不可逆的慢性肺功能减退。研究还发现，在雾霾天时，空气中生物气溶胶浓度水平显著高于非霾天的浓度水平；污染严重的城市明显高于乡村。“也就是说，雾霾时空气中的这些生物成分进一步加重了健康风险。”生物气溶胶的实时监测预警尤为重要由于生物气溶胶的这些特性，使得对生物气溶胶监测预警尤为重要。过去几年中，蛙鸣技术研发团队一直在进行生物气溶胶监测预警的科技攻关，并自主研发了“蛙鸣生物气溶胶实时监测系统”，基于领先的光学技术，依托“大智云物移”技术，实现环境中粒子总数、荧光粒子数和生物粒子数实时在线监测，助力精细化管理，防范生物气溶胶引发危害。经过对荧光假单胞菌高低浓度测试以及大肠杆菌灭活前后监测对比，系统具有较高的准确性和设备一致性，得到了专家及客户的一致认可。蛙鸣生物气溶胶实时监测系统现已应用到疾控中心生物实验室和移动实验室中，进行实验室生物安全管理。同时在船舶领域也有着广泛的应用，填补了我国船舶领域在疫情防控方面的技术空白，为水上客货运输的顺利开展提供了技术支撑。经过“船舶防疫技术标准研究与应用”科技成果认定，达到国际领先水平！2021年，面对全球新冠疫情的现状，为了能够对生物气溶胶进行智能管控和环境科学消杀，蛙鸣又全新推出 “生物气溶胶无人巡检机器人”，解决了危险环境下人员暴露的问题，系统兼具监测、采样、消杀三大功能，通过首次巡检，自动生成场景地图，随时掌握热点区域，保证环境安全。大气污染防治本质上是为了最有效和最大限度地减小大气污染物对人体健康的影响。蛙鸣一方面投身大气污染防治攻坚战，确保空气质量的提高；一方面研究如何降低空气污染中活性生物气溶胶对人们健康的影响，在保证空气质量的同时，获得额外的健康效益。

导读：气溶胶传播有很多条件限制的，公司复工以后戴口罩就可以了，护目镜是不需要的，在疫情期大家在会议室聚集戴口罩是必须的。来源 | 央视新闻国家卫健委19日发布《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第六版）》，在第五版诊疗方案的基础上，对传播途径、临床表现等内容进行修改细化。第六版方案有哪些新内容？北京地坛医院感染病急诊科主任王凌航对最新版方案进行解读。第六版诊疗方案增加了对气溶胶传播的严格限定，第一个是相对封闭环境，第二个是长时间暴露，第三个是高浓度的气溶胶。Q：如何理解对气溶胶传播的限定？A：我们假想一种场景，当你进入一个没有人的电梯，电梯之前搭载的乘客不停地咳嗽打喷嚏，没有及时通风。你再进去的时候建议还是戴口罩，防范上一个可能的有呼吸道症状的人电梯里排出了大量的病原体而且没有及时的通风，你会长时间暴露在比较高浓度的气溶胶环境里，有可能会构成传播。任何的感染发生，不会看一眼、接触一下就感染上，对于病原体入侵的途径、数量、浓度、以及特定环境下是否采取了防护都有限定。我们大家可以根据每个人不同的生活场景，按照原则做好评估。现在我们知道各种打车的平台都有一句话，乘客上车一定要观察司机是否戴好口罩，相对封闭的空间已经做好了双向的防护。所以在这种环境相对是安全的。Q：对于在一线工作的医务人员来说，应该如何防范气溶胶传播？A：像护士在给危重病人吸痰的过程中，大量的分泌物出来，在短时间内形成气溶胶，我们一定要戴防护面屏、N95口罩，严格防护面部周围的空气进入。做核酸检测的时候，鼻咽拭子抵达鼻咽部时病人会咳嗽而且没有戴口罩，采样的过程中气溶胶浓度相对较高。医护人员一定要额外加强防护，全副武装去采样。Q：单位复工了，开会需要戴护目镜吗？需要注意什么？A：气溶胶传播有很多条件限制的，公司复工以后戴口罩就可以了，护目镜是不需要的，在疫情期大家在会议室聚集戴口罩是必须的。大家不要坐的太密集，保持空间开阔，保证一定的通风。在直接面对、直接喷溅的过程中护目镜是必要的预防手段，在日常的民用生活空间不建议使用护目镜。第六版诊疗方案将“呼吸道传播和飞沫传播是主要途径”，改为“呼吸道传播、飞沫传播和密切接触传播是主要传播途径”。Q：什么样的接触算是密切接触？A：在临床实验过程中，我们发现一个很强烈的流行病学线索提示，聚集性病例，一般的接触在理论上是存在的，但是真正的病例还是以密切传播为主。所以在传统的认知，即呼吸道传播、飞沫传播以外，加上了一条密切接触。如果双方都没有戴口罩，要保持1.5米以上的距离，如果都已经戴了口罩，做到了双向防护，安全性比以前明显提高。Q：怎样吃工作餐更安全？A：复工之后，大家吃饭的时候不能戴口罩，分时段去，尽量避免人群聚集。通过每个人调整自己的行为，来减少发病，为疫情的控制做贡献。在医院吃饭时，保证两个分区，医护人员的工作区域，叫污染区。从污染区撤下来的时候，严格控制，将所有的防护装备在处理区处理完成后进入生活区。吃饭时尽量避免人群聚集。Q：在地坛医院接收的病例当中做了中西医结合的尝试吗？A：目前反馈回来的效果是，中西医联合治疗产生了非常积极的效果，包括世卫组织调查中国治疗现状的时候，也对中西医治疗的结果做了了解。Q：中药治疗显现在什么地方？A：中医的灵魂是辨证论治。中医其实很早以前就有隔离的意识，配合中草药的应用，解决发烧的病人退热，减轻咳嗽病人的症状等。任何一个感染的发生都是病原和机体相互作用的过程，中医的灵魂是可以调整机体的免疫状态。中西医结合是一种特别好的思路，也是一种很好的临床实践。目前抗病毒治疗没有明确的药物，中医治疗通过调节机体的功能，缩短恢复时间。任何一个疾病的处理尤其感染性疾病处理，不管是中医还是西医，都坚持抑制病原的同时提高免疫力，加速恢复。