电喷雾差分电迁移率分析技术在生物研究中的应用

电喷雾—差分电迁移率分析(ES-DMA)可以快速获取1～500 nm范围的蛋白质或其他生物纳米粒子的粒径分布信息。它与电喷雾质谱技术的不同之处在于,质谱是根据质荷比区分,而ES-DMA分离主要基于粒子的大小和形状,不同大小、不同形状的粒子置于电场中时,将会以不同的速度发生迁移,通过测量气溶胶颗粒迁移的平均速率,最后即可转化得到粒子的粒径。ES-DM A技术作为新型的表征和定量技术手段,推动了生物纳米颗粒的定性和定量研究。总结了ES-DMA的基本原理及其在生物学研究领域中的应用,并对ES-DMA的发展趋势和应用前景作出了展望。

大气颗粒物吸湿性研究

大气颗粒物吸湿性是反映颗粒物理化性质的重要指标,吸湿性研究对深入了解颗粒物的环境和健康效应具有重要意义.总结了国外近年来大气颗粒物吸湿性研究进展:①典型的大气颗粒物吸湿性分析方法为H-TDMA(吸湿性串联差分电迁移率粒径分析仪)系统及其优化方法.②大气颗粒物吸湿性呈单峰、双峰甚至多峰分布;根据Gf(吸湿性生长因子)随粒径变化的模式,可将大气颗粒物分为强吸湿性和弱吸湿性2类,也可分为纯不溶性、混合不溶性、混合可溶性和纯可溶性4类.③城市背景点颗粒物的Gf比城市观测点高;城市观测点的颗粒物Gf分布呈夏季高、冬季低,白天高、晚上低的特征.④颗粒物吸湿性与其化学组成和形态密切相关,纯可溶性盐颗粒物的Gf通常较高.⑤柴油燃烧源新排放的颗粒物属于弱吸湿性颗粒物,Gf非常小,但在其表面老化后或随燃料中硫含量的增加Gf会明显变大.⑥生物质燃烧排放颗粒物的Gf相对较高,但存在区域差异性.针对国内大气颗粒物吸湿性研究现状,提出了未来重点研究方向.

模拟三甘醇附着对黑碳气溶胶吸湿性的影响

为研究黑碳气溶胶粒子在附着三甘醇后吸湿性的变化,通过采用反向扩散燃烧器制取黑碳气溶胶,并运用自主搭建的吸湿性串联差分电迁移率分析仪对黑碳气溶胶进行粒径筛选、热消解和三甘醇附着,同时结合扫描电镜仪和气溶胶质量分析仪观察分析黑碳气溶胶在附着三甘醇前后形态结构和吸湿性的变化.分别筛选粒径为100,200,300nm的黑碳气溶胶粒子进行了三甘醇附着模拟实验.实验结果表明,三甘醇附着能够改变黑碳气溶胶粒径和吸湿特性,在相同条件下黑碳气溶胶附着少量三甘醇后就能出现显著的粒径变化.甶于三甘醇具有一定的吸水性且其表面张力小于相同室温条件下水的表面张力,因此附着了三甘醇的黑碳气溶胶在不同相对湿度条件下将会发生进一步的粒径变化.因而,大气中少量存在的三甘醇能够在一定程度上促进黑碳气溶胶微物理特性的改变,进而改变黑碳气溶胶对大气环境的影响.

基于三甘醇附着对黑碳气溶胶形态结构变化的模拟

为研究黑碳气溶胶粒子在附着三甘醇后形态结构的变化,本文通过采用甲烷和洁净空气燃烧制取黑碳气溶胶,并运用自主搭建的串联式差分电迁移率分析系统对黑碳气溶胶进行粒径筛选、热消解和三甘醇附着,同时结合扫描电镜仪和气溶胶质量分析仪观察分析黑碳气溶胶附着三甘醇后形态结构和质量的变化.通过筛选得到粒径为100 nm、200 nm和300 nm米的黑碳气溶胶粒子进行三甘醇附着模拟实验.由于黑碳气溶胶颗粒的特殊链状小球结构,使用热溶蚀器去除非元素碳物质后的黑碳气溶胶附着上三甘醇,发现粒径越大的黑碳气溶胶粒子越容易发生形态结构的变化,并且少量的三甘醇附着就能够显著促进这一形变过程的发生.因而,大气中存在的三甘醇能够在一定程度上促进黑碳气溶胶物理特性的改变,进而改变黑碳气溶胶对大气环境的影响.

微型化圆筒型与平板型DMA仿真对比研究

通过COMSOL建立圆筒型与平板型差分电迁移率分析仪(DMA)的仿真模型,保证鞘气、载气流速及分级区长度、高度相同的条件下,以50 nm粒子为检测对象,对比研究这两种结构DMA分级区体积V同步减小时,对粒子传递效率的影响。当V从15πcm^(3)减小至6πcm^(3),圆筒型DMA粒子传递效率从0.99急剧下降到0.42,平板型DMA则从0.86缓慢下降到0.71,当V达到7.5πcm^(3)时,平板型DMA的粒子传递效率开始超越圆筒型DMA;当V≤6πcm^(3)时,实现50 nm粒子分离的圆筒型DMA内部电场达到空气击穿强度,而平板型DMA则保持稳定。平板型DMA体积V减小至3πcm^(3)时,流场的侧壁效应变得显著,粒子传递效率降至0.5。仿真结果证明了平板型DMA更适合微型化发展,同时为DMA的微型化结构设计提供了参考。

单颗粒气溶胶质谱测定颗粒的有效密度

单颗粒质谱技术已被广泛应用于气溶胶粒径和质谱特征的测量,而对其他微物理性质的应用研究仍十分欠缺.基于单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS),本研究建立了两种测量气溶胶颗粒有效密度的方法:一是利用SPAMS测径系统记录的颗粒散射光信号与Mie理论模型计算得到的光散射截面呈正相关关系,通过最小二乘法拟合得到气溶胶颗粒的有效密度;二是通过差分电迁移粒径分析仪(DMA)-SPAMS仪器联用,同时测量气溶胶颗粒的电迁移和真空空气动力学粒径,从而计算不同粒径气溶胶颗粒的有效密度.通过标准小球,硫酸铵和硝酸钠的测试,证明本研究建立的两种方法均可应用于气溶胶有效密度的测量.该方法有效地拓展了SPAMS的分析功能,使之成为能够同时对颗粒物的粒径、化学成分、光散射和密度的综合测量技术,为深入认识气溶胶的环境和气候效应提供了强有力的分析手段.