氨气附分析仪

世人称之为“世界第八大奇迹”的秦始皇兵马俑是为“千古一帝”秦始皇陪葬，这本已是众所周知。可是，随着最近《芈月传》的播出，许多民间研究者又提出异议，认为兵马俑是为秦宣太后陪葬的。最近央视一个节目中，建筑学学者陈景元先生就认为兵马俑陪葬的不是秦始皇，而是秦始皇的祖母秦宣太后（芈月）。在电视节目中，陈景元提出了一个又一个论据，被誉为“秦俑之父”的袁仲一先生则进行了针锋相对的批驳，双方你来我往，唇枪舌战，似乎说得都有道理。那么，真相到底如何？ 文史圈儿的事儿，按说科技圈儿不好多嘴，毕竟隔行如隔山。只是，正因为隔行如隔山，可能两位学者对于接下来要提到的这款设备，或许也不是那么了解，虽然，它可能对于评判甚至解决这个争议，的确能扮演非常重要的角色。事实上，在2009年，英国曼彻斯特大学和爱丁堡大学的研究者就已经利用这款仪器，开发出了一项新技术，用于对上千年的古代陶瓷和砖瓦进行年代确定——它就是美国康塔仪器公司的全自动双站水吸附分析仪Aquadyne DVS。当然，我们并不是说国外的招儿在国内也一定有用，但他山之石或许可以攻玉，聊作参考也未为不可。 目前，英国这项基于美国康塔仪器公司水吸附分析仪开发的技术已经成为与碳14断代方法的并行方法，这款水吸附分析仪可以通过精确控制温度和湿度的条件，能将样品质量测量至0.1微克。这项技术不仅使对考古学断代和高度仿真的赝品测年成为可能，也可以通过研究已知年代的标本，为调查气候变化提供帮助。这项研究报告- ' Dating fired-clay ceramics using long-term power law rehydration kinetics' - 已经发表在英国皇家协会会刊（Proceedings of the Royal Society A） 这项断代技术的关键是基于以下事实：烧制粘土类终生都自始至终地从大气环境中吸附水汽，其吸附速率与周边平均温度和粘土性质有关。已经确认，少量样品（通常3-5g）被加热到105°C后，其毛细管中的水即被去除，从而得到“初始接收”质量，然后加热到500°C四小时，即可除去样品一生累积吸附的所有水分。这个“初始接收”质量和最终质量的差值代表了样品终生吸附的水汽。 其次，在样品冷却后，对样品质量在所控温度和相对湿度条件下进行吸湿性监测，能够获得样品重新结合水后的动力学增长曲线。相对湿度通常保持在30.0±0.1% RH，而温度设定为在样品发现地的长期平均温度（经验值）。 对水汽的吸附，这里术语叫做再羟基化（rehydroxylation，RHX），符合1/4幂次方规律。质量数据采集由美国康塔仪器公司Aquadyne DVS 全自动双站水吸附分析仪执行，每30秒采集一次质量数据，一个测量周期一般为2到5天。从图上，我们能够推断出“初始接收”质量，因此我们能测定出样品的年代。当伦敦博物馆提供了一个来自于查尔斯二世在格林威治的建筑中的未知样品时，研究者测定出其原始煅烧年代为1691± 22年。事实上，该建筑建造于1664-1669，新的断代技术所确定的年代与十七世纪九十年代的变化是相符的。其他2000年以前的样品也已成功地进行了分析，研究人员相信，该技术对上万年的样品同样有效。 好吧，根据英国这边的实验表明，利用康塔仪器水吸附分析仪这项技术，断代误差在30年以内（上文写的是22年）。那么，秦始皇和秦宣太后差了大概有55年（具体的，以文史专家给出的数字为准）？如果是这样，其实答案就简单了，一测便知真假。当然，或许事情并不只是这么简单。毕竟如上所说隔行如隔山，对于另一个领域，我们应保佑起码的尊敬，真相以专家结论为准。我们所能解决的，终归只是技术层面的问题，下面要讲到的，就是较为纯粹的技术了，兴趣不大的，可以绕行。Aquedyne DVS 非常适合这个应用有多种原因。 显然，长期稳定地测量质量精确到0.1ug的能力是至关重要的，但严格控制样品室的温度和相对湿度也是重要因素。此外，美国康塔仪器公司的完整的微天平具有双称量盘，这意味着可以同时进行两个样品的平行分析，并提高了生产率。曼彻斯特大学机械、航天和土木工程学院的莫伊拉威尔逊博士（Dr Moira Wilson）认为：比起其它技术，Aquadyne DVS产生的数据要好得多。"起初我们想用传统的顶装盘，但结果表现出太多散点。当我们试用Aquadyne DVS的微天平头，所产生的清晰的图形曲线给我们留下深刻印象。” 虽然Aquadyne DVS不是市场上唯一的水吸附分析仪，威尔逊博士还是没有任何犹豫地选择了它：“我的一位同事以前曾经使用过康塔仪器微天平系统，并认为它是非常优秀的。并且，他在英国布里斯托尔大学的同事也对这种微量天平给出一致好评。实验表明，Aquadyne DVS可以满足我们的所有要求，并且具有明显优势。” 此外，当威尔逊博士和她的团队开发新的断代技术时，他们得到制造商的持续服务和支持，为此受到广泛赞赏。人们很早就知道，陶瓷吸收水分，但测量非常小的应变（扩展）结果是极其困难的。改成基于质量的测量方法不仅创造了为古代陶瓷断代的机会，它也使现代陶瓷中与吸湿性有关的问题－－ 如釉料开裂－－更容易地调查原因。 新的测年技术之所以出色，原因之一是它仅需的装置是一个小型高温炉炉和水吸附分析仪，用于测量“初始接收”质量和再羟基化之前的最终质量。这使得该技术更简单，更快，比现有的陶瓷断代技术花费低，如热释光方法。 威尔逊博士继成功开发烧制粘土的测年技术后，现在准备进一步用Aquadyne DVS开展工作，如测量胶结材料的水化率和碳化率，调查粒径对粉末陶瓷吸附动力学的影响。 技术介绍 再羟基化（RHX）的测年方法完全是在研究烧制粘土砖水分膨胀的可逆性时获得的意外收获。RHX的过程是由粘土烧制陶瓷对大气水分的化学吸附，这个过程是通过超慢的纳米级固态运输（一维扩散，SFD）进入粘土体内的。这项工作导致发现了一个新的动力学定律：水分膨胀的超慢反应动力学（以及质量增加）服从（时间）?幂律[1]。简单地说，对t?的时间依赖性意味着相等的质量将以1，16，81，256等增加（对应14,24,34,44等）。这些时间单位可以是秒，分，天或年。 因为再羟基化的过程是一个化学反应，其进程主要取决于温度。已证明[2]，可根据出土样品的地点对“有效寿命温度”（ELT）进行估计，它是从执行分析到所能看到的近乎样品的终生的可靠温度。 在英国曼彻斯特大学的研究已经率先使用的微重量测量，使用Aquadyne DVS重量法水吸附分析仪（康塔仪器）进行RHX测年[3]。它的有效寿命温度（ELT）主要取决于获取样品的地点，在样品的有效生命周期内，提供一个适合的温度环境使其能顺利的分析样品。图1：这个图表显示了原始实验数据m2，证明了RHX测量方法的精确性。它的成功需要维持持续恒温以及空气中的相对湿度。 根据曼彻斯特大学的研究分析，运用全自动双站水吸附分析仪可以做微重量RHX数据分析。 在原理，RHX测年法的核心就是简单明了；然而，想要成功测出一片烧制陶器的年代还是有些困难的，所以我们尝试用RHX测量超慢速度质量的增加，一般地，每3天增加6mg. 在持续恒温和相对湿度的条件下测量样品（大约0.1ug）；全自动动态水吸附分析仪可以做到这点，请看图1. 实验方法 Wilson已经详细说明了RHX测年法的过程。首先，m1样品需要在105摄氏度下脱气，直到达到一个恒定的质量。在这点上所有的物理吸附水分用T0表示，化学吸附脱气可能会超出样品能承受的脱气温度。然后把样品放在天平室，温度控制在ELT，(一般8到11摄氏度)，相对湿度需要仔细的控制在可以提供水分子表面的层面。在这些条件下，样品可以保持平衡。当样品达到平衡点，会测量出原始样品质量m2. 在这些温度和湿度的条件下，通过RHX测年法测出陶土的原始质量以及水吸附值。 接着,将样品加热至500摄氏度直到脱尽样品中的所有水分，包括物理吸附和化学吸附（T0，T1，T2）的水。监测m1的质量损失，直到达到恒定质量m3. 然后把样品放置在与之前相同的温度和湿度条件下，得到数据m2。获得原始质量数据后，重新加热到500摄氏度，Savage等【5】描述了特征性的质量增加时的两个阶段过程。 第I阶段是样品从500℃冷却并在未来的环境条件下的平衡。第II阶段的质量增益，只是由于再羟基化过程（T2）。质量增加的这个部分只是来自于M4，从M4可以推断出M2并用于年代测定。 图2：该图显示了原始实验数据。红色划线部分是用来计算RHX速率常数（阶段II）。在这之前看到的质量增加是因为几个过程同时存在（阶段I）。虚线与Y轴相交点就是m4. [4] 样品的再羟基化所引起的归一化质量改变（ya）与样品寿命时间的1/4幂次方成正比：Yα=α(T)t1/4 比例常数α（T）是在温度T所获得的数据，以质量的线性部分相对t?作图时的斜率，如图2所示。Yα=(m2-m4)/m4样品的年代（tα）计算可用公式：tα=(yα/α)4这些关系示于图3。这里可以清楚地看到的三种不同类型的水的质量贡献。图3：再加热到500摄氏度后，质量增加量对时间?的关系。（a） 特征性的二个阶段的质量增加。这是所有3种类型的水分T0+T1+T2(~27,000数据点) 结合。这些成分的结合所贡献的总质量值也可以被分割成(b)和(c)，如图所示。（b） 只有T0+T1会影响质量值，并且当样品与周围的环境达成平衡时，质量值就会停止变化。这个质量值的变化可以用于跟踪环境温度和相对湿度的改变。（c） 因T2再羟基化而产生的质量增加。 结论 Aquadyne DVS全自动双站水吸附分析仪可以精确的控制相对湿度和温度，并且超级灵敏的微天平可以使其测出上百年甚至是几千年前的陶瓷、陶器和粘土文物的年代。 袁仲一先生西北大学、西安交通大学教授，秦始皇兵马俑博物馆馆长。现任中国考古学会理事，陕西考古学会副会长，陕西省司马迁研究会会长，秦始皇兵马俑博物馆名誉馆长，陕西省秦俑学研究会会长和秦文化研究会副会长。1998年10月被陕西省人民政府聘任为省文史研究馆馆员。被尊称为“秦俑之父”。（介绍来自百度百科） 陈景元先生毕业于西安建筑工程学院建筑系，后长期在江苏省国土厅工作的建筑学家陈景元1961年曾参与秦始皇陵的保护规划，1984年他发表文章质疑兵马俑的真正主人是否秦始皇，未得到重视。今年，他又在《中国科学探险》杂志(第2期)发表了《兵马俑的主人根本不是秦始皇》一文，遭到学界反驳。为此，陈景元上月到河北至咸阳的崤函故道进行实地考察，确信殁于河北邢台的秦始皇不可能被运回陕西安葬，因而，非但兵马俑不是秦始皇的陪葬，就连陕西骊山脚下的秦始皇陵也值得质疑……（介绍来自百度）

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

最近Quantachrome发布了VstarTM蒸汽吸附分析仪，是包括用于微孔分析及前沿研究的Autosorb IQTM、高通量表面积及孔分析的Autosorb 6iSATM、低成本日常分析的Nova和重量法水吸附测量的Aquadyne DVSTM等精密吸附分析仪系列产品中最新的一员。VstarTM蒸汽吸附分析仪可提供一、二、三或四工作站模式，每种模式都可搭配所有附件。 有关VstarTM蒸汽吸附分析仪的信息可参考以下网页。 http://www.quantachrome.com/product_listing/vapor_sorption.html http://www.quantachrome.com/vstar/vstar.html http://www.quantachrome.com/vstar/Press_Release_vstar.pdf 材料对于水蒸气吸附的研究可对材料科学、药物以及食品加工等领域提供非常有价值的信息。VstarTM能够为广泛的材料提供一种快速、准确并且可靠的获取水吸附等温线的方法。但不仅限于此，VstarTM也可以测量多种有机物蒸汽的吸附等温线，可使研究者洞察材料对有机物蒸汽的耐受性、作为存储或吸收有机物蒸汽吸附剂的活力、以及材料化学性质的信息。 材料科学 使用VstaTM蒸汽吸附分析仪能够快速并准确地确定材料的疏水性和对其他蒸汽的亲和性。不像重量分析方法受限于通过载气吸附扩散，需要至少几天甚至是几周才能得到结果，VstarTM能够在很短的时间内完成平衡过程，获取结果只需几小时。 建筑材料 VstarTM可以为极性和非极性有机材料如涂料和密封剂等的疏水性及对建筑材料表面化学的影响提供评估各种配方的信息。 药物 活性药物原料和赋形剂在各种相对湿度条件下的评估是用重量分析方法模拟实际存储和使用条件进行的常规测量。采用真空-体积分析方法的VstarTM能够在非常短的时间内得到同样的结果。 食品 成品和原材料的蒸汽吸附测量能够为各种食品配方效用提供有价值的信息。 如对VstarTM有更多需要了解之处，请联系： 美国康塔仪器公司北京代表处 地址：北京安定门外大街183号京宝花园M806室[100011] 客服专线：400-661-0892，800-810-0515 电话：010-64401522,13811689379 传真：+86-10-64400892转816