高温室内仪

Picarro分析仪用于室内氨气测量及贡献研究江苏海兰达尔 2023-02-17 16:45 发表原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b02157摘要氨气通常在室外的浓度为1~5ppb，但室内的浓度可能要高得多。室内的清洁剂、烟草烟雾、建筑材料和人体都能排放大量氨气。由于氨气的高反应性、极易溶于水且易吸附到各种表面，因此很难测量，对于室内氨浓度的综合评价仍然是一个有待研究的课题。HOMEChem是一项在实验室进行的综合室内化学研究，使用了光腔衰荡光谱法的仪器测量了室内氨气的实时浓度，同时对室内氨气的来源及影响氨气浓度变化的原因进行了分析。HOMEChem实验2018年6月在得克萨斯大学奥斯汀分校进行了4周以上的实验室测量，这项测试的目标是在UTest住宅内进行一系列活动和实验，测量一些气体和气溶胶的浓度，从而分析室内家庭环境中的日常化学成分。实验期间，使用各种仪器和方法记录了温度、相对湿度（RH）、暖通空调系统参数、室内人数等。HOMEChem进行的活动可以分为三种类别，它们反映了常见的日常室内活动：清洁、烹饪和家庭居住。测量仪器氨气的测量使用的是Picarro G2103气体浓度分析仪，尽管分析仪有更高级别的时间分辨率，但实验中使用的是30秒的平均浓度，30秒测量精度为0.10ppb+0.1%读数。G2103分析仪被放置在UTest住宅的厨房内，在冰箱上方，高度约2米，距离炉子和烤箱约4米。仪器的进气口很短，约5cm长，带有一个内置的Teflon过滤器，以防止颗粒物的侵入，同时在这次实验中还用到了Picarro G2401温室气体分析仪用到测量室内的二氧化碳。温度和RH数据由Picarro分析仪旁边的一个数据记录器记录，分辨率为1分钟。研究结果（部分）图1中将以往研究测量室内氨气浓度的数值按照测量季节和测量地点进行分类，几乎所有数值都高于10ppb，其中学校和办公室的氨气浓度最高，分别为440ppb和103ppb。家庭氨气的浓度范围在8.1~67.7ppb之间，这与HOMEChem中测量数据的直方图结果一致。HOMEChem实验及以往研究中测量的室内氨气浓度室内氨气浓度对室内温度有很强的依赖性，图2显示了不同两天的温度、RH和氨气浓度。夜间高温条件使室内氨气浓度增加了一倍，增加量达到了33.5ppb，这些氨气的水平与夏季有空调的家庭相似。尽管这两天的平均氨浓度明显不同，但它们都显示出相同的精细尺度下氨气浓度的温度依赖效应，根据室内温度和空调运行的波动以及冷凝水的存在，在短时间尺度内氨气增加和减少。室内空置以及夏季高温条件下氨气浓度、温度、相对湿度的变化图3显示了室内活动期间的氨气浓度、温度和相对湿度变化。在上午10点空调关闭后，温度持续上升，氨气的浓度也有所增加，每次连续恢复实验的起始浓度都更高。白天达到的最高浓度91.6ppb，但在室内冲洗期间，当打开门窗迅速通风时，氨浓度都迅速下降，同时室内测量的氨气从未下降到典型的室外值，这也表明了室内氨气排放的连续性。由于在所有门窗被打开的过程中，氨气的浓度仍然很高，这表明室内表面有大量的氨来源，可以迅速释放到气相中以保持平衡。室内活动期间氨气浓度、温度、相对湿度的变化总结在HOMEChem实验中测量的氨气浓度显示，与典型的室外氨气浓度值相比，室内氨气浓度值明显更高。这一数值与其它室内氨浓度研究一致，但是研究人员建议还需要在不同气候区和不同季节进行额外的测量，以评估观测到的室内氨水平和其它室内环境以及暖通空调系统条件下的适用程度。总的来说，室内氨浓度似乎受到气体-表面平衡的强烈控制，室内较高的氨气浓度可能是化学反应的重要驱动因素，以氨气为限制的反应会随着室内浓度的增加而增强，室内氨气的存在也可以作为酸性气体（如HCl，HNO3）与铵盐反应生成颗粒相的途径。此次在HOMEChem期间进行的氨气浓度测量是第一次进行的高时间分辨率的室内氨气测量，能够很清楚识别室内环境中氨气的不同来源和浓度的变化过程。编辑人：陆文涛审核人：史恒霖

9月19日，国家科技部重大科学仪器设备开发专项——“面向复杂工况的激光高温湿度传感器研制及产业化”项目启动仪式在北京召开。该项目牵头单位——北京航天易联科技发展有限公司项目负责人在启动仪式上宣布：将用两年时间，突破包括湿度大动态范围自适应测量技术在内的4项关键技术、成功研制工作温度在20℃~350℃的激光高温湿度传感器并最终实现产品化和工业化推广应用。 p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/b65a533d-af10-4879-9e93-fcc6b8f4c5f8.jpg" title=" 1_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 项目启动会现场 /p p 　　“激光高温湿度传感器研制及产业化”项目的主要任务是研发面向复杂工况条件的激光高温湿度传感器。该类激光湿度传感器基于TDLAS技术(可调谐半导体激光吸收光谱技术的简称)实现湿度的测量。19日上午举行的启动仪式上，该项目专家组负责人、我国著名激光和非线性光学专家、中科院院士姚建铨言简意赅地介绍了TDLAS技术的基本原理：即基于每种气体存在吸收特定波长光的现象，通过特殊波长的激光光源照射气体，气体吸收使之强度变弱，判断变弱程度计算气体浓度。相比于传统测量方式，在高温环境下使用该技术进行湿度测量，具有无交叉干扰、测量范围大、精度高、实时测量等优势，可实现高温湿度实时监测。该传感器一旦研制成功，可提升我国高温湿度监测水平，提高环保排放测算准确性、工业过程节能减排。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/129a5385-e382-4fc9-9137-e4a0196ea234.jpg" title=" 2_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 中科院院士姚建铨担任该项目技术专家组组长 /p p 　　启动仪式上，来自科技部、航天科技集团、北京经济技术开发区、中国航天空气动力技术研究院的相关领导参加了该活动。科技部高技术研究发展中心的专家介绍了项目研制及产业化相关政策并同时表示，开展该仪器专项研制就是要解决我国环保、工业过程控制等多个领域高温湿度准确测量的难题。“高温环境下湿度测量，其准确性直接影响环保领域计算排放总量或工业生产领域过程控制效率。以环保领域为例，工业锅炉排放的污染物浓度测算需要测量烟气湿度。因此，烟气含湿量测量的准确性直接影响排放总量，影响国家环保指标考核。” 高温湿度测量如此重要，但其技术实现的难度却非常大，正因为如此，该项目于今年8月获批科技部重大科学仪器设备开发专项申请。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/1b8a8bca-d7e5-4b8a-9dae-a47cb33ad7d1.jpg" title=" 3_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 项目组负责人、北京航天易联科技发展有限公司总经理李刚在汇报项目实施方案 /p p 　　根据国家重大专项研发的相关要求，此次启动仪式一项重要议题就是由项目牵头单位——北京航天易联科技发展有限公司向技术专家组和用户委员会汇报项目具体实施方案。此前，航天易联已经开展四年 TDLAS技术研发，具备相关基础，并于2016年6月开展高精度TDLAS湿度测量技术的成果评价，技术水平达到国际先进。该公司负责人李刚在汇报中对研究背景、目标、研究内容、技术路线、科研团队及研究基础、预期成果、项目研究周期等做了详尽汇报。据他介绍，项目组将围绕测量环境湿度大、工况干扰因素多(腐蚀气、静电、烟尘、液滴等)、缺乏高温高湿标定技术及恶劣工况下器件可靠性等关键问题，突破湿度大动态范围自适应测量技术、复杂工况多波长测量控制技术及激光器温度电流控制技术，研制工作温度20℃~350℃的激光高温湿度传感器，开展示范应用改进优化，达到烟道气、废气、锅炉汽等高温湿度实时测量的目的，实现最终传感器产品化、产业化。 /p p 　　来自环境监测、无线电、仪表仪器等相关领域的技术专家组和由电力、环保、航天、石化等行业用户组成的用户委员听取了项目组汇报，审阅论证材料并进行质询，同时针对产品示范应用阶段提出了相关建议。经过项目组答疑，专家组和用户委员会讨论后认为：方案目标准确，内容翔实，技术路线可行，一致同意该方案通过评审，建议尽快组织实施，围绕典型代表性工况开展更具针对性的设计开发、示范应用。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/e5c3f041-6316-4495-ae98-f28eafd252ed.jpg" title=" 4_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 与会嘉宾了解TDLAS产品 /p p 　　据了解，该项目研发是航天易联与中科院半导体研究所、中科院电工研究所、武汉市天虹仪表有限责任公司的强强联合。北京航天易联科技发展有限公司是航天科技集团公司第十一研究院控股公司，具有四年TDLAS技术研发基础，拥有三款具有自主知识产权产品，承担项目传感器研制和产业化工作 中科院半导体研究所在半导体激光器研发领域一直处于我国领先行列，为本项目研制小型化半导体激光器 中科院电工研究所长期从事电力电子控制研究，擅长信号处理、仪器设计，为本项目开发核心算法和测量技术 武汉市天虹仪表有限责任公司在环保仪器设备领域有近二十年的科研开发经验，为本项目现场测试、示范应用推广提供有力支撑。 /p p 　　在项目实施方案中，研发团队提出：将在两年时间内，将本项目开发的激光高温湿度传感器应用在便携式烟道气参数测量仪、烟气排放连续监测系统和工业过程气湿度分析仪器中，开展5项示范应用，解决我国环保、工业过程控制等多个领域高温湿度准确测量难题。同时，形成自主知识产权，申请发明专利3项，文章1~3篇，标准1项。完成传感器质量体系文件，技术就绪度达到9级，开展产业化推广，项目完成后三年内实现年销售500套，年销售额2500万。 /p

截至8月15日，中央气象台已经连续26天发布高温预警。其中，从12日开始，中央气象台已连续四天发布高温红色预警。一边是历史罕见高温持续肆虐，另一边是抑制全球变暖的各项努力一刻不停。今年是管控“超级温室气体”的蒙特利尔议定书基加利修正案基线期的最后一年，我国制冷剂生产企业争夺配额战接近尾声。多位业内人士表示，制冷剂扩产即将收官，行业即将触底回升。配额之争年内落幕据国家气候中心最新消息，今年区域性高温过程持续时间将超过2013年的62天，或成为1961年有完整记录以来持续时间最长的一次高温过程。高温暴晒下，人们纷纷躲进室内，开启空调，享受清凉带来的舒适。然而，冰箱、空调等产品的制冷剂中，广泛使用了氢氟碳化物(HFCs)。第三代含氟制冷剂HFCs对臭氧层无破坏，但温室效应较为显著，威力是同属温室气体的二氧化碳的上千倍，被称为“超级温室气体”。HFCs是目前世界上增长最快的温室气体。为了抑制气候变暖，2016年10月，联合国通过了关于削减HFCs的蒙特利尔议定书基加利修正案，中国予以接受。根据基加利修正案的要求，中国应以2020—2022年HFCs使用量平均值为基线，自2024年起将HFCs的生产及使用冻结在基线水平，并从2029年开始削减，到2045年累计削减80%以上，淘汰周期长达20年。中国是全球最大的HFCs生产、消费和出口国，产量约占全球六七成。基加利修正案生效后，为了获得更多配额，最近三年我国制冷剂生产企业纷纷加大促销力度，提高市占率，导致行业竞争异常激烈，相关产品价格大幅下跌。百川盈孚氟硅行业分析师龚思敏透露，目前我国HFCs产能比2018年底翻番。HFCs价格总体呈现下降趋势。以主要品种R32为例，2022年均价为1.3万元，较2018年2.3万元的均价跌去43%；另一主要品种R134A，2022年均价为2.1万元，较2018年3.1万元的均价，跌去32%。目前，HFCs行业处于整体亏损状态。“现在扩产接近尾声了，年内新增产能很少了，HFCs价格底部到了，这也是行业共识。” 龚思敏透露。行业景气龙头受益开源证券分析师金益腾认为，制冷剂的替代过程是缓慢的，第三代制冷剂依然有很大的需求空间。未来在HFCs供给受限条件下，行业领先企业或将迎来持久的景气周期，龙头企业将受益。目前，巨化股份、三美股份、东岳集团HFCs 制冷剂产能居前。百川盈孚分析师龚思敏表示，氟化工上市公司在争抢配额方面都很活跃。国盛证券分析师王席鑫在研报中称，二季度巨化股份制冷剂销量强势增长。其中第三代制冷剂销量7.18万吨，同比增长32.84%。另外，巨化股份制冷剂的核心原材料三氯乙烯、四氯乙烯、甲烷氯化物产能居全球首位，完善的产业链配套使得公司在第三代制冷剂上具有领跑行业的成本优势。