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單顆粒氣溶膠飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(ATOFMS)可瞬間監(jiān)測到放射性元素
2011-03-16
據(jù)《東方早報(bào)》報(bào)道，在復(fù)旦大學(xué)環(huán)境與科學(xué)工程系有一臺監(jiān)測儀器，學(xué)名“單顆粒氣溶膠飛行時(shí)間質(zhì)譜儀（ATOFMS）”，通過它，可以迅速并即時(shí)地分析出放射性元素的情況，對于因核泄漏而產(chǎn)生的放射污染物能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測。這種國際一流水平的先進(jìn)儀器目前全國只有3臺，一臺在上海。
據(jù)大氣環(huán)境專家、復(fù)旦大學(xué)環(huán)境與科學(xué)工程系常務(wù)副主任陳建民教授介紹，這臺儀器約在2006年由復(fù)旦大學(xué)從美國引進(jìn)，對于重金屬的監(jiān)測靈敏度相當(dāng)高，從日本地震發(fā)生到現(xiàn)在，該儀器24小時(shí)監(jiān)控，沒有監(jiān)測到放射性元素的異常數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)都和地震前一樣正常，說明目前上海還沒有受到放射物污染，市民不必?fù)?dān)憂和恐慌。
復(fù)旦大學(xué)環(huán)境與科學(xué)工程系講師陳宏負(fù)責(zé)氣溶膠質(zhì)譜儀的日常運(yùn)行管理工作和監(jiān)測，他表示，和一些大功率的采樣儀需要收集很多的顆粒才能進(jìn)行監(jiān)測不同，氣溶膠質(zhì)譜儀哪怕只有一顆顆粒也能監(jiān)測，而且一分鐘可以監(jiān)測20個(gè)顆粒，核泄漏產(chǎn)生的放射性金屬元素瞬間就能監(jiān)測出來。
據(jù)陳宏介紹，大氣氣溶膠是由分散在空氣中的顆粒組成，這些顆粒的粒徑與化學(xué)組分有著很大的差異，傳統(tǒng)的氣溶膠采樣方法是將氣溶膠顆粒收集在濾膜上，因此所得到的化學(xué)組分是所有顆粒的平均結(jié)果。然而，獲取單顆粒的信息對于研究氣溶膠至關(guān)重要，單顆粒的粒徑與化學(xué)組分往往可以用來分析這個(gè)顆粒的來源以及它在大氣中的演化。
ATOFMS就是為滿足這種需要而開發(fā)出來的。ATOFMS可以同時(shí)在線監(jiān)測氣溶膠單顆粒的空氣動力學(xué)直徑和化學(xué)組分。它由三部分組成：顆粒采樣區(qū)；顆粒粒徑監(jiān)測區(qū)；飛行時(shí)間質(zhì)譜區(qū)（質(zhì)譜分析部分）。
ATOFMS監(jiān)測顆粒化學(xué)組分的過程為：當(dāng)顆粒經(jīng)過兩束532nm激光時(shí)，顆粒速度可以被計(jì)算出，從而獲得顆粒進(jìn)入飛行時(shí)間質(zhì)譜管的時(shí)刻。在顆粒到達(dá)飛行時(shí)間質(zhì)譜管，一束強(qiáng)紫外激光（266nm）發(fā)射并擊中顆粒，激光的能量被顆粒吸收，顆粒的化學(xué)成分蒸發(fā)并形成離子（如NaCl形成Na+和Cl-）。然后離子的質(zhì)荷比以及離子的數(shù)量可以被飛行時(shí)間質(zhì)譜監(jiān)測。
據(jù)了解，ATOFMS的采樣地點(diǎn)位于上海市市區(qū)的復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)系。這個(gè)地點(diǎn)鄰近居住區(qū)和城市主干道，可以代表典型的城市環(huán)境。大氣顆粒通過一根4m長的銅管（管徑為1cm）進(jìn)入ATOFMS。一個(gè)空氣泵（流量約為10l/min）連接在銅管的底端，以減少氣體在銅管內(nèi)的停留時(shí)間。銅管的入口大約距離地面5m。
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