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文章导读
近日,中国环境科学研究院高健研究员课题组与山东省生态环境监测中心等单位联合合作,在“中国环境科学”期刊发表了题为《碳质气溶胶( OC/EC )新型观测方法对比分析》的文章。
本研究基于3种颗粒物 OC/EC 测量方法,在济南市开展了同一地点、同一时间段内对碳质气溶胶含量的对比观测,通过对3种 OC/EC 观测方法进行对比评估分析,验证了新方法(热氧化-光吸收法)及仪器(碳气溶胶组分在线分析系统( CASS ))在环境大气 OC/EC 观测工作中的准确性及实用性。
3种颗粒物 OC/EC 观测方法
本研究表明,当其中一种协议方法出现异常值时,CASS 测量值总会与另一种协议方法的测量结果趋于一致,说明 CASS 作为在线分析仪器在连续工作时仍能保证较高的稳定性,表明 CASS 在 OC/TC 监测方面相对于传统热光法也具有一定的优势。
新型 OC/EC 测量方法相对于2种协议方法,去除了原理上和环境参数(如VOCs)可能导致的误差,在 OC/EC/TC 测量结果上均有一定优势,在实际运行中更具有准确性、稳定性和实用性,更加适合颗粒物中 OC/EC 长期业务化在线测量。
碳气溶胶组分在线分析系统(CASS)监测原理图
主要结论
1. 传统热光法对 OC/EC 检测的差异性主要来自于分析定义,即在 OC/EC 划分点问题上导致误差。
2. 膜采样离线分析和在线分析的差异主要来自于 OC,这是因为石英膜对 VOCs 的吸附会导致离线分析中 OC 的异常高估,而在线分析系统中 denuder(溶蚀器)能较有效的去除其影响效应,但也可能导致 OC 的负误差。
3. 热光法和 CASS 分析系统在碳质气溶胶的观测结果上存在一定的差异,而 CASS 作为在线分析系统,区别于传统热光法而采用热燃烧法及光学吸收法,确实较好的避开了 OC/EC 难以准确划分的问题,也消除了 VOCs 的干扰,在实际运行中更具有准确性、稳定性和实用性。
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CARBONACEOUS AEROSOL SPECIATION SYSTEM MODEL CASS
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碳气溶胶组分在线分析系统 (CASS)是一款可实现在线连续观测的碳气溶胶组分分析系统,采用热氧化-光吸收法原理,全套系统无需任何载气,其中光学吸收测量方法获得美国EPA-ETV认证、斯洛文尼亚CE认证。
CASS的质量保证与质量控制
仪器状态校准与验证
为保证数据质量,CASS系统的各个单元均需要定期进行校准与验证。采用离线样品膜对热氧化(TC测量)单元进行校准;使用标准可溯源至NIST标准的中性密度光学滤光片对仪器进行光学校准;使用外置校准器对采样流量进行手动或自动校准,同时不定时进行动态零点、噪声和漏气测试,以确保数据的准确性。
溶蚀器效率测试
挥发性有机物(VOCs)中的气态有机碳(OC)会对测量结果产生正偏差,CASS采用蜂窝状活性炭(Efficient honeycomb charcoal denuder)作为溶蚀器内芯,可高效地去除VOCs,同时,CASS可选择定期对溶蚀器效率进行测试,评估溶蚀器的状态,保障获得更好、更高质量的数据,使仪器长期连续运行,实现超低的维护成本。
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2020.12.26 —2020.12.31
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赛克玛于2020年12月对3台碳气溶胶组分在线分析系统(CASS)进行了仪器间平行性测试研究,测试结果表明仪器间性能差异小,仪器运行状况良好,符合仪器出厂性能要求,是开展有机碳/元素碳连续在线自动监测的理想选择。
本次测试6天共获得有效数据118个,所有设备均安装有高效溶蚀器,设置分析时间分辨率为1小时。本次测试详情如下所示。
3套CASS的平行性测定结果与相关性分析
三台CASS(TC/OC/EC)彼此之间平行性差异<5%,远远优于环境监测对颗粒物的要求(15%)。
本次测试有力证明了碳气溶胶组分在线分析系统(CASS)在环境空气细颗粒物 OC/EC 在线监测中的应用可靠性,可从源头上保障监测数据的可比性与准确性,能更好地服务我国颗粒物组分监测网及其它碳质气溶胶自动监测网的建设。
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适用于碳气溶胶组分的连续在线分析监测
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应用领域
碳气溶胶组分在线分析系统(CASS)应用热氧化-光吸收法原理,设计精良、技术成熟、运维简单可靠,适用于碳气溶胶组分的连续在线分析监测。主要应用领域有环境空气自动监测站、城市交通空气质量自动监测组网、城市物流大通道空气质量自动监测组网、港口码头空气质量监测组网、颗粒物污染源解析、气候变化研究等。
业绩情况
碳气溶胶组分在线分析系统(CASS)在全球的用户超过100家,在国内业绩超50套,主要使用单位有中国环境监测总站、中国环境科学研究院、上海环境监测中心、山东省生态环境监测中心等逾40家用户。
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