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文章導(dǎo)讀

近日，中國環(huán)境科學(xué)研究院高健研究員課題組與山東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心等單位聯(lián)合合作，在“中國環(huán)境科學(xué)”期刊發(fā)表了題為《碳質(zhì)氣溶膠( OC/EC )新型觀測方法對(duì)比分析》的文章。

本研究基于3種顆粒物 OC/EC 測量方法，在濟(jì)南市開展了同一地點(diǎn)、同一時(shí)間段內(nèi)對(duì)碳質(zhì)氣溶膠含量的對(duì)比觀測，通過對(duì)3種 OC/EC 觀測方法進(jìn)行對(duì)比評(píng)估分析，驗(yàn)證了新方法（熱氧化-光吸收法）及儀器（碳?xì)馊苣z組分在線分析系統(tǒng)（ CASS ））在環(huán)境大氣 OC/EC 觀測工作中的準(zhǔn)確性及實(shí)用性。

3種顆粒物 OC/EC 觀測方法

本研究表明，當(dāng)其中一種協(xié)議方法出現(xiàn)異常值時(shí)，CASS 測量值總會(huì)與另一種協(xié)議方法的測量結(jié)果趨于一致，說明 CASS 作為在線分析儀器在連續(xù)工作時(shí)仍能保證較高的穩(wěn)定性，表明 CASS 在 OC/TC 監(jiān)測方面相對(duì)于傳統(tǒng)熱光法也具有一定的優(yōu)勢。

新型 OC/EC 測量方法相對(duì)于2種協(xié)議方法，去除了原理上和環(huán)境參數(shù)（如VOCs）可能導(dǎo)致的誤差，在 OC/EC/TC 測量結(jié)果上均有一定優(yōu)勢，在實(shí)際運(yùn)行中更具有準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和實(shí)用性，更加適合顆粒物中 OC/EC 長期業(yè)務(wù)化在線測量。

碳?xì)馊苣z組分在線分析系統(tǒng)（CASS）監(jiān)測原理圖

主要結(jié)論

1. 傳統(tǒng)熱光法對(duì) OC/EC 檢測的差異性主要來自于分析定義，即在 OC/EC 劃分點(diǎn)問題上導(dǎo)致誤差。

2. 膜采樣離線分析和在線分析的差異主要來自于 OC，這是因?yàn)槭⒛?duì) VOCs 的吸附會(huì)導(dǎo)致離線分析中 OC 的異常高估，而在線分析系統(tǒng)中 denuder（溶蝕器）能較有效的去除其影響效應(yīng)，但也可能導(dǎo)致 OC 的負(fù)誤差。

3. 熱光法和 CASS 分析系統(tǒng)在碳質(zhì)氣溶膠的觀測結(jié)果上存在一定的差異，而 CASS 作為在線分析系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)熱光法而采用熱燃燒法及光學(xué)吸收法，確實(shí)較好的避開了 OC/EC 難以準(zhǔn)確劃分的問題，也消除了 VOCs 的干擾，在實(shí)際運(yùn)行中更具有準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和實(shí)用性。

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碳?xì)馊苣z組分在線分析系統(tǒng) CASS

CARBONACEOUS AEROSOL SPECIATION SYSTEM MODEL CASS

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碳?xì)馊苣z組分在線分析系統(tǒng) (CASS)是一款可實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)觀測的碳?xì)馊苣z組分分析系統(tǒng)，采用熱氧化-光吸收法原理，全套系統(tǒng)無需任何載氣，其中光學(xué)吸收測量方法獲得美國EPA-ETV認(rèn)證、斯洛文尼亞CE認(rèn)證。

CASS 新方法和傳統(tǒng)方法的區(qū)別

CASS的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制

儀器狀態(tài)校準(zhǔn)與驗(yàn)證

為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，CASS系統(tǒng)的各個(gè)單元均需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)與驗(yàn)證。采用離線樣品膜對(duì)熱氧化（TC測量）單元進(jìn)行校準(zhǔn)；使用標(biāo)準(zhǔn)可溯源至NIST標(biāo)準(zhǔn)的中性密度光學(xué)濾光片對(duì)儀器進(jìn)行光學(xué)校準(zhǔn)；使用外置校準(zhǔn)器對(duì)采樣流量進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)校準(zhǔn)，同時(shí)不定時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)零點(diǎn)、噪聲和漏氣測試，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

溶蝕器效率測試

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）中的氣態(tài)有機(jī)碳（OC）會(huì)對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生正偏差，CASS采用蜂窩狀活性炭(Efficient honeycomb charcoal denuder)作為溶蝕器內(nèi)芯，可高效地去除VOCs，同時(shí)，CASS可選擇定期對(duì)溶蝕器效率進(jìn)行測試，評(píng)估溶蝕器的狀態(tài)，保障獲得更好、更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，使儀器長期連續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)超低的維護(hù)成本。

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CASS系統(tǒng) 平行性測試

2020.12.26 —2020.12.31

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賽克瑪于2020年12月對(duì)3臺(tái)碳?xì)馊苣z組分在線分析系統(tǒng)（CASS）進(jìn)行了儀器間平行性測試研究，測試結(jié)果表明儀器間性能差異小，儀器運(yùn)行狀況良好，符合儀器出廠性能要求，是開展有機(jī)碳/元素碳連續(xù)在線自動(dòng)監(jiān)測的理想選擇。

本次測試6天共獲得有效數(shù)據(jù)118個(gè)，所有設(shè)備均安裝有高效溶蝕器，設(shè)置分析時(shí)間分辨率為1小時(shí)。本次測試詳情如下所示。

3套CASS的平行性測定結(jié)果與相關(guān)性分析

三臺(tái)CASS（TC/OC/EC）彼此之間平行性差異＜5%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于環(huán)境監(jiān)測對(duì)顆粒物的要求（15%）。

本次測試有力證明了碳?xì)馊苣z組分在線分析系統(tǒng)（CASS）在環(huán)境空氣細(xì)顆粒物 OC/EC 在線監(jiān)測中的應(yīng)用可靠性，可從源頭上保障監(jiān)測數(shù)據(jù)的可比性與準(zhǔn)確性，能更好地服務(wù)我國顆粒物組分監(jiān)測網(wǎng)及其它碳質(zhì)氣溶膠自動(dòng)監(jiān)測網(wǎng)的建設(shè)。

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CASS系統(tǒng) 應(yīng)用情況

適用于碳?xì)馊苣z組分的連續(xù)在線分析監(jiān)測

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應(yīng)用領(lǐng)域

碳?xì)馊苣z組分在線分析系統(tǒng)（CASS）應(yīng)用熱氧化-光吸收法原理，設(shè)計(jì)精良、技術(shù)成熟、運(yùn)維簡單可靠，適用于碳?xì)馊苣z組分的連續(xù)在線分析監(jiān)測。主要應(yīng)用領(lǐng)域有環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測站、城市交通空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測組網(wǎng)、城市物流大通道空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測組網(wǎng)、港口碼頭空氣質(zhì)量監(jiān)測組網(wǎng)、顆粒物污染源解析、氣候變化研究等。

業(yè)績情況

碳?xì)馊苣z組分在線分析系統(tǒng)（CASS）在的用戶超過100家，在國內(nèi)業(yè)績超50套，主要使用單位有中國環(huán)境監(jiān)測總站、中國環(huán)境科學(xué)研究院、上海環(huán)境監(jiān)測中心、山東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心等逾40家用戶。