技术摘要：
本发明提供了一种测量大气中酸性粒子的半在线设备，包括：扩散采样器与石英晶体微天平；所述石英晶体微天平的传感器设置于所述扩散采样器内；所述石英晶体微天平的传感器的表面覆盖有金属薄膜。与现有技术相比，本发明提供的设备主要由扩散采样器与石英晶体微天平组成  全部
背景技术：
由于大气中的颗粒物与人类呼吸系统健康密切相关，且会引起空气能见度降低、 生态环境破坏、全球气候变化等一系列环境问题，大气颗粒物污染已引起全球政府和公众 的广泛关注。 过去几十年中，大量研究集中在对颗粒粒径小于10μm(PM10)和小于2.5μm(PM2.5) 的大气悬浮颗粒物的质量浓度研究上。最近，越来越多的研究发现，空气中许多更小的颗 粒，如直径小于100nm的超细粒子(UFPs)会对人类健康产生比PM2.5和PM10更严重的不良影 响。因为它们通常含有的微量元素或毒素，而且这些粒子具有较高的扩散系数，它们可以深 入到人类的肺部肺泡，甚至进入到血液系统中。同时，颗粒物粒径的大小对人类健康问题也 存在潜在伤害。除此之外，通过测量大气中颗粒物的数量浓度发现，包括室内和室外的空气 中，超过90％的颗粒都是超细粒子。因此，人们生活在富含这些UFPs的空气中会增加患心脑 肺功能疾病的风险。 尽管越来越多的流行病学数据表明环境中的超细粒子与健康状况变差(如死亡率 和发病率)之间有相关性，但是这不等于说超细粒子中的所有成份都对人体有害。目前有证 据表明，含酸的超细粒子(AUFPs)的数量浓度与总死亡率、发病率以及呼吸类疾病入院人数 紧密相关。除此之外，酸性颗粒物污染还对环境造成影响包括降低空气能见度、破坏环境和 引起气候变化。因此，从UFPs的总数中区分出AUFPs的数量，量化AUFPs在空气中的数谱分布 变得非常重要,可以为研究空气质量、流行病学和政策制定提供有用的数据。 最开始，酸性颗粒的测量是通过在金属涂层衬底上收集颗粒并在电子显微镜下扫 描计数来进行的，然而，这一初步的方法并不能精确测量酸性颗粒的数量、浓度和大小分 布，尤其是纳米颗粒；后来，发展使用扩散采样器手机酸性粒子，并在原子力显微镜(AFM)下 进行扫描，但仍然存在测量的时间分辨率低、劳动强度大及设备昂贵等缺点。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种时间分辨率较高的测量大气中 酸性离子的半在线设备及方法。 本发明提供了一种测量大气中酸性粒子的半在线设备，包括： 3 CN 111551470 A 说　明　书 2/8 页 扩散采样器与石英晶体微天平；所述石英晶体微天平的传感器设置于所述扩散采 样器内；所述石英晶体微天平的传感器的表面覆盖有金属薄膜。 优选的，所述扩散采样器包括依次相连通的气体进口、气体通道与气体出口；所述 气体通道中垂直于气体流动方向的底部设置有凹槽；所述石英晶体微天平的传感器设置在 凹槽内。 优选的，所述凹槽的数目为2～5个；每个凹槽内均设置有传感器。 优选的，所述扩散采样器还包括过滤装置；所述气体进口通过过滤装置与所述气 体通道相连通。 优选的，还包括干燥装置；所述干燥装置包括气体进口与气体出口；所述干燥装置 内设置有干燥剂；所述干燥装置的气体出口与扩散采样器的气体进口相连通。 优选的，所述金属薄膜为铁膜；所述金属薄膜的厚度为20～30nm。 本发明还提供了一种测量大气中酸性粒子的方法，包括： 使用权利要求1～6任意一项所述的测量大气中酸性离子的半在线设备； 含有酸性粒子的大气通入扩散采样器中，酸性粒子与传感器表面的金属薄膜反 应，形成反应点，同时石英晶体微天平记录传感器的频率，得到质量m1； 将形成反应点的传感器取出，在保护性气氛中静置，然后在有机溶剂中进行超声 处理，除去非酸性颗粒； 将超声处理的传感器放回设备中，通过石英晶体微天平得到质量m2； 通过质量m1与m2得到大气中酸性粒子的质量浓度。 优选的，在保护性气氛中静置的时间大于等于20h。 优选的，所述有机溶剂为醇类溶剂；所述超声处理的功率为20～60kHz；超声处理 的时间为20～40min。 优选的，通过大气中酸性粒子的质量浓度按照公式1与公式2，得到大气中酸性粒 子的数量浓度： ni＝mi/(4/3×π×r 3i ×ρ)   公式1 Cn＝(∑ni/ηi)/(Q×T)   公式2 其中，ni为粒径范围i内测得的酸性粒子总数量；ρ为大气中酸性粒子的密度；ri为 粒径范围i下的酸性粒子平均半径；Cn为测得的酸性粒子数量浓度；mi为粒径范围i内测得的 酸性粒子总质量；ηi为粒径范围i内酸性粒子在测量中的收集效率；Q为采样流量；T为采样 时间。 本发明提供了一种测量大气中酸性粒子的半在线设备，包括：扩散采样器与石英 晶体微天平；所述石英晶体微天平的传感器设置于所述扩散采样器内；所述石英晶体微天 平的传感器的表面覆盖有金属薄膜。与现有技术相比，本发明提供的设备主要由扩散采样 器与石英晶体微天平组成，通过扩散采样器以较低的流速采集大气样本，酸性粒子通过沉 积作用落在传感器表面的金属薄膜上并与之反应，除去未反应的粒子即可得到酸性粒子的 质量，进而可得到大气中酸性粒子的含量，该方法具有较高的时间分辨率，较高的测量精 度，同时还可通过控制扩散采样器的收集粒径测量不同粒径的酸性粒子的含量，节省了时 间和人力，成本低且便携性较高。 4 CN 111551470 A 说　明　书 3/8 页 附图说明 图1为本发明提供的测量大气中酸性粒子半在线设备的横截面示意图； 图2为本发明提供的测量大气中酸性粒子半在线设备的纵截面示意图； 图3为图2中A的方法示意图； 图4为实施例1的测量方法与扫描电迁移率粒径谱仪得到的总超细颗粒物数量浓 度在2019年4月11日至2019年4月15日之间的变化曲线图。