一种大气细颗粒物氧化潜势的测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于大气气溶胶分析技术领域，具体为一种大气细颗粒物氧化潜势的测试装置。本装置包括：激光器、样品室、移动挡板、电磁铁、时间继电器、比色皿、反应液瓶、废液瓶、光谱仪、电脑；其中，激光器由电源适配器提供电源，发出的光射向样品室；时间继电器控制电磁铁周期性的通电和断电；从而控制移动挡板上下移动；反应液瓶中放置有荧光探针DCFH和待测样品，经过间断激光照射，反应后产生荧光，该光信号被输入到光谱仪中，并光输入到电脑中；电脑通过安装有数据处理软件，得到氧化潜势值。得到氧化潜势值。得到氧化潜势值。

【技术实现步骤摘要】
一种大气细颗粒物氧化潜势的测试装置


[0001]本专利技术属于大气气溶胶分析
，具体涉及一种大气细颗粒物氧化潜势的测试装置。

技术介绍

[0002]随着我国工业化、城镇化的快速推进，资源能源消耗持续增加，大气细颗粒物污染日益严重。大气细颗粒物是指大气中空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可吸入颗粒物。虽然细颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分，但其对空气质量和能见度等有重要的影响。细颗粒物粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、传输距离远，因而对人体健康和大气环境质量不容忽视。
[0003]近年来，由于大气细颗粒物的严重污染, 直接或间接地导致了居民就诊率急剧上升及易感人群过早死亡。尤其是雾霾气溶胶粒子携带的有毒有害化学成分，严重影响危及人群健康，引起全社会的高度关注。已经有大量流行病学证据表明，细颗粒物有急性与慢性健康效应。高浓度细颗粒物暴露会增加患急性呼吸道疾病与心脑血管疾病的风险，同时可能诱发肺癌、COPD（慢性阻塞型肺炎）、心脑血管疾病等慢性疾病，影响人体免疫系统、神经系统等。
[0004]目前《环境空气质量标准》中作为空气质量重要指标之一的细颗粒物质量浓度在探讨颗粒物的毒理学和流行病学时并不理想。流行病学研究表明，细颗粒物对于健康的影响与氧化应激有关，氧化应激通常会在细胞中活性氧或自由基过量的情况下发生。颗粒物的氧化潜势被认定为衡量细颗粒物催化活性氧生成能力的指标。氧化潜势集成了各种细颗粒物特征，包括尺寸、表面和化学成分，这使得它比细颗粒物的质量浓度更能深入表征细颗粒物对人体健康的影响。
[0005]目前细颗粒物氧化潜势主要的测量方法有电子自旋共振(EPR)、二氯二氢荧光素法(DCFH)、荧光硝基氧探针法(PFN),对羟基苯乙酸法(POHPAA)、呼吸道粘膜液法(RTLF)、抗坏血酸法(AA)以及二硫苏糖醇法(DTT)等。一般认为DTT法因其操作简便、成本低廉被应用于细颗粒物氧化潜势的测定。但是，大气细颗粒物中的氧化活性物种在常规环境中易于瞬灭变性，且DTT法不能在长时间下的连续自动测定，因此无法满足实时在线监测大气细颗粒物氧化潜势的要求。
[0006]为填补上述技术空白，本专利技术所研制的大气细颗粒物氧化潜势测试装置基于2',7'
‑
二氯二氢荧光素探针与细颗粒物中氧化活性物种反应发出荧光且该荧光强度与物质浓度呈线形关系的基本原理，定量检出其氧化潜势的水平。同时，该装置可与自动进样装置、在线细颗粒物采样装置联用，使得日后在线人工智能化大气细颗粒物氧化潜势检测的实现成为可能，并可广泛应用于环境监测及健康风险评估当中。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种能够快速、定量、实时测量大气细颗粒物氧化潜势的
装置。
[0008]本专利技术使用2',7'
‑
二氯二氢荧光素作为荧光探针，该荧光探针可与细颗粒物中氧化活性物种反应发出荧光，该荧光探针发射的荧光强度与催化活性物质的浓度关系遵循比尔定律，即在一定条件一定浓度范围内，荧光强度与物质浓度呈线形关系，以此定量检出大气细颗粒物的氧化潜势水平。
[0009]本专利技术提供的大气细颗粒物氧化潜势的测试装置，包括：激光器、样品室、移动挡板、电磁铁、时间继电器、比色皿、反应液瓶、废液瓶、光谱仪、电脑；其中：所述激光器，由激光器电源适配器提供电源，激光器发出的光经激光室射向样品室；所述激光室与样品室相邻，之间有一道狭缝；所述移动挡板放置于该狭缝中，电磁铁连接于移动挡板的上方，通电时产生电磁力，拉动移动挡板向上移动，断电后电磁力消失，移动挡板在重力作用下下落；电磁铁连接时间继电器，时间继电器控制电磁铁周期性的通电和断电；所述比色皿放置于所述样品室中，比色皿一端连接反应液瓶，另一端连接废液瓶；所述反应液瓶中放置有荧光探针DCFH和待测样品，探针DCFH和待测样品反应后产生荧光，产生的光信号；该光信号被输入到光谱仪中；所述光谱仪和样品室之间由一根光纤连接；光谱仪将产生的光信号输入到电脑中；所示电脑中，安装有光谱仪自带的软件oceanview，可以对产生的荧光强度进行实时记录；电脑（15）还安装有数据处理软件（Oxidation Potential Detection），用于对荧光强度进行处理；在输入已知空气泵流量、蠕动泵流速、标准曲线公式等参数后，将荧光强度转化成氧化潜势；并匹配采样时间后生成txt文件。本装置中，激光器可以采用激光笔，其功率为4.5mw。
[0010]本装置中，比色皿由石英制成；为方形。
[0011]本装置中，光纤的两端是sma905接口和sma905接口，分别与光谱仪（14）和样品室接插。
[0012]本装置的工作流程为：激光器电源适配器为激光器提供电源，发出的激光射向样品室；反应液瓶中放置的荧光探针DCFH和待测样品，两者混合反应后输送到比色皿中，比色皿中的溶液在激光照射下释放出荧光，产生的荧光经光纤传输至光谱仪，电脑中安装的oceanview软件对产生的荧光强度实时记录。
[0013]在激光器和样品室中间有一块移动挡板，电磁铁连接于移动挡板的上方，时间继电器控制电磁铁周期性的通电和断电；通过时间继电器控制移动挡板每2分钟上移一次，持续时间10秒钟，使得激光器发出的光每隔2分钟进入样品室一次；这种间歇曝光检测，可以消除前后样品之间的影响。
[0014]本装置中，设置一移动挡板，并用电磁铁和时间继电器控制移动挡板移动，实现间歇遮挡激光；其原应在于，这里涉及一个化学反应，比色皿中的微量氧气和荧光探针在激光的照射下会产生过氧化氢，比色皿中的液体流速较慢，如果不遮光，产生的过氧化氢就会对结果造成影响；所以需要每隔一定时间（如2分钟），将比色皿中的液体置换，然后短暂曝光；
这种间歇运行可以有效消除该化学反应所带来的测量误差。
[0015]本装置中，所述数据处理软件进行数据处理过程如下：先制作标准曲线。用不同浓度的过氧化氢标准溶液对仪器进行标定，过氧化氢标准溶液浓度为:1
×
10
‑7mol/L、2
×
10
‑7mol/L、3
×
10
‑7mol/L、4
×
10
‑7mol/L、5
×
10
‑7mol/L、6
×
10
‑7mol/L。不同浓度的过氧化氢标准溶液与探针DCFH反应后生成不同强度的荧光，根据过氧化氢标准溶液浓度和荧光强度，绘制标准曲线，如图2所示，该标准曲线为：y=0.8404x +24.643,
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其相关系数：相关系数R
²ꢀ
= 0.9937，线性良好。
[0016]根据该标准曲线，数据处理软件将荧光强度转化为过氧化氢浓度；输入空气泵流量、蠕动泵流速等参数后，数据处理软件将对应的过氧化氢浓度转化为氧化潜势值，单位为nmol过氧化氢/m3空气。具体计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大气细颗粒物氧化潜势的测试装置，其特征在于，包括：激光器（2）、样品室（7）、移动挡板（4）、电磁铁（5）、时间继电器（6）、比色皿（8）、反应液瓶（9）、废液瓶（10）、光谱仪（14）、电脑（15）；其中：所述激光器（2），由激光器电源适配器（1）提供电源，激光器（2）发出的光经激光室（3）射向样品室（7）；所述激光室（3）与样品室（7）相邻，之间有一道狭缝；所述移动挡板（4）放置于该狭缝中，电磁铁（5）连接于移动挡板（4）的上方，通电时产生电磁力，拉动移动挡板（4）向上移动，断电后电磁力消失，移动挡板（4）在重力作用下下落；电磁铁（5）连接时间继电器（6），时间继电器（6）控制电磁铁（5）周期性的通电和断电；所述比色皿（8）放置于所述样品室（7）中，比色皿（8）一端连接反应液瓶（9），另一端连接废液瓶（10）；所述反应液瓶（9）中放置有荧光探针DCFH和待测样品，探针DCFH和待测样品反应后产生荧光，产生的光信号；该光信号被输入到光谱仪（14）中；所述光谱仪（14）和样品室（7）之间由一根光纤（12）连接；光谱仪（14）将产生的光信号输入到电脑（15）中；所述电脑（15）中，安装有光谱仪自带的软件oceanview，用于对产生的荧光强度进行实时记录；电脑（15）还安装有数据处理软件，用于对荧光强度进行处理。2.根据权利要求1所述的大气细颗粒物氧化潜势的测试装置，其特征在于，其工作流程为：激光器电源适配器（1）为激光器（2）提供电源，发出的激光射向样品室（7）；反应液瓶(9) 中放置有荧光探针DCFH和待测样品，两者混合反应后输送到比色皿（8）中，比色皿（8）中的溶液在激光照射下释放出荧光，产生的荧光经光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凌，刘源，王丽娜，陈建民，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：