氨气浓度分析仪

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

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