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Palas? U-SMPS在巴黎超細顆粒物監(jiān)測中的關(guān)鍵應(yīng)用
來源:
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作者:靈柯精密儀器
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發(fā)布時間: 2024-12-21
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在環(huán)境科學(xué)研究不斷深入的當下，超細顆粒物（UFP）因其對人類健康和環(huán)境的潛在影響而成為焦點。Airparif作為巴黎大區(qū)空氣質(zhì)量觀測站，積極開展針對巴黎地區(qū)超細顆粒物的監(jiān)測研究，Palas?公司有幸為其提供核心設(shè)備U-SMPS掃描電遷移率粒徑譜儀，共同推動這一重要研究項目。
科研團隊的專業(yè)選擇
Airparif匯聚了一批專業(yè)的科研人員，如Grégory Abbou、Véronique Ghersi等，他們在空氣質(zhì)量監(jiān)測和研究領(lǐng)域造詣深厚。研究團隊選取了巴黎市中心的城市背景站（坐落于Nelson Mandela花園內(nèi)，緊鄰Forum des Halles購物中心）作為監(jiān)測點，該站點能有效反映巴黎市區(qū)的平均空氣污染狀況。
Airparif超級站點在巴黎-Les Halles的位置示意圖，右圖展示了周邊區(qū)域的放大詳情。（圖片來源：Carto Positron，谷歌地圖）
研究時段覆蓋2019年10月15日至2022年12月31日這一完整的三年期，期間經(jīng)歷了新冠肺炎疫情的重大社會變革。研究內(nèi)容包括記錄超細顆粒物濃度、剖析其時間變化特征（涵蓋日、周、月、年變化規(guī)律）、通過顆粒物與氣態(tài)污染物相關(guān)性研究及顆粒數(shù)粒徑分布分析探究其來源，并將所測濃度與全球多個城市的數(shù)據(jù)進行對比。
Palas? U-SMPS的關(guān)鍵作用：
保障精準測量
在本次研究項目中，Palas? U–SMPS起到了重要作用。在研究巴黎不同時段超細顆粒物濃度變化時，U-SMPS系統(tǒng)能夠準確區(qū)分不同粒徑顆粒物的濃度變化，為分析其來源和形成過程提供了可靠依據(jù)。
精確測量亞微米顆粒數(shù)量水平信息及特定排放源與形成過程特征記錄是研究的關(guān)鍵所在，這需要儀器具備高精度和寬量程的測量能力，以區(qū)分不同粒徑的顆粒物，尤其是超細顆粒物粒徑范圍（8 – 100 nm）及更廣泛的粒徑區(qū)間（8 – 400 nm）。Palas?提供的U-SMPS系統(tǒng)配備雙極 X 射線中和器、靜電分類器和冷凝核計數(shù)器，其尺寸范圍覆蓋8至400 nm的108個粒徑類別，可精確監(jiān)測亞微米顆粒數(shù)粒徑分布，為超細顆粒物測量提供精準數(shù)據(jù)。CNC每年校準，X 射線源每8000小時更換，確保儀器測量的準確性和穩(wěn)定性。
在2020年至2022年期間，Paris-Les Halles超級站點針對8-400 nm電遷移率尺寸范圍內(nèi)的顆粒物進行了平均粒徑分布的測定。
Palas? U-SMPS的關(guān)鍵作用：
數(shù)據(jù)穩(wěn)定性助力長期研究
長達三年的研究周期要求儀器持續(xù)穩(wěn)定運行，以獲取完整連續(xù)的數(shù)據(jù)，任何數(shù)據(jù)缺失或儀器故障都可能影響研究結(jié)果的可靠性，尤其是在巴黎復(fù)雜的城市環(huán)境下，儀器面臨多種干擾因素。
2019年10月至2022年12月期間的日均超細顆粒物計數(shù)濃度變化（如灰色部分所示）圖中的黑色曲線描繪了數(shù)據(jù)的平滑趨勢，而陰影部分則展示了擬合的95%置信區(qū)間。橙色區(qū)域標明了法國因新冠肺炎疫情而實施的封鎖期間（第一階段：2020年3月17日至5月11日；第二階段：2020年10月30日至11月15日；第三階段：2021年4月3日至5月3日）。
U-SMPS系統(tǒng)在整個研究期間表現(xiàn)出出色的穩(wěn)定性，其數(shù)據(jù)以5分鐘為時間間隔進行記錄，并儲存在PostgreSQL數(shù)據(jù)庫中，超過90%的數(shù)據(jù)得以有效獲取，為研究提供了充足且連續(xù)的數(shù)據(jù)支持。即便在巴黎復(fù)雜多變的環(huán)境中，如高人口密度、多樣人為活動和氣象條件變化等情況下，仍能穩(wěn)定工作。在疫情期間社會活動和環(huán)境狀況大幅變動時，U-SMPS系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行，為研究疫情對超細顆粒物濃度的影響提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，確保了研究的順利推進。
以上是2020年、2021年和2022年P(guān)aris-Les Halles超級站點的日均（a）、周均（b）和月均（c）超細顆粒物計數(shù)濃度數(shù)據(jù)。圖中的陰影部分代表平均值的95%置信區(qū)間。為了增強可讀性，各圖在濃度展示上并未統(tǒng)一比例尺。
Palas? U-SMPS的關(guān)鍵作用：
多污染物協(xié)同分析明確排放源
研究者們認為確定超細顆粒物排放源是研究重點與難點，需精確測量多種污染物濃度，并通過顆粒物與其他污染物（如黑碳、二氧化氮等）相關(guān)性分析來推斷排放源。
本圖展示了研究期間巴黎的風速、風向（通過彩色比例尺表示）、邊界層高度以及歸一化通風系數(shù)（VCnorm，其中陰影區(qū)域代表歸一化通風系數(shù)大于1的時期）的月度時間序列。
通過對比 U-SMPS測量的超細顆粒物計數(shù)濃度與黑碳儀測量的黑碳濃度，發(fā)現(xiàn)兩者在特定時段的濃度變化關(guān)聯(lián)，從而推斷出道路交通排放對巴黎超細顆粒物的重要影響，為明確主要排放源提供了有力證據(jù)。U-SMPS系統(tǒng)提供的準確顆粒數(shù)濃度數(shù)據(jù)，與黑碳儀、四極氣溶膠質(zhì)譜儀等協(xié)同工作，能夠助力研究團隊深入分析超細顆粒物與多種污染物的相關(guān)性。
研究還計算了超細顆粒物計數(shù)濃度與多種顆粒物的皮爾遜相關(guān)系數(shù)（r）及對應(yīng)的p值（p<0.05），這些顆粒物包括黑碳、化石燃料燃燒產(chǎn)生的黑碳（BCff）、木材燃燒產(chǎn)生的黑碳（BCwb）、有機質(zhì)、硫酸根、硝酸基、銨根陽離子、氯化物、PM2.5和PM10。
Palas?公司的儀器在巴黎超細顆粒物監(jiān)測研究中發(fā)揮了不可替代的關(guān)鍵作用。其高精度、高穩(wěn)定性的測量能力，為Airparif研究團隊提供了堅實的數(shù)據(jù)支持，助力深入了解巴黎超細顆粒物的特性和來源，為改善城市空氣質(zhì)量、制定科學(xué)合理的環(huán)保政策以及保護公眾健康提供了重要依據(jù)。未來，Palas?將繼續(xù)秉持創(chuàng)新精神，為環(huán)境科學(xué)研究提供更先進的儀器設(shè)備和技術(shù)支持。
Palas? U-SMPS系列
通用掃描電遷移率粒徑譜儀
產(chǎn)品優(yōu)勢
- 粒徑分布范圍為 8 nm至 1,200 nm
- 連續(xù)和快速掃描測量原理
- 高分辨率，多達256通道（128通道/十倍粒徑）
- 適用于高達108 顆粒/cm3的濃度
- 可連接其他制造商的DMA和納米粒子計數(shù)器
- 圖形顯示測量值
- 直觀操作，使用7英寸觸摸屏和GUI
- 集成數(shù)據(jù)記錄儀
- 支持多種接口和遠程訪問
- 低維護，減少您的運營費用
- 功能可靠
應(yīng)用領(lǐng)域
- 氣溶膠研究
- 氣候研究
- 排放源尋找定位
- 工作場所測量
- 過濾測試
- 尾氣監(jiān)測
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