回望大气采样器发展的四十五年

2020-04-21 /

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现代生活中，“出门查天气”变得越来越重要，天气预报不仅能够告诉我们今天下雨的概率，还能帮我们测算空气污染的程度。空气质量直接关乎呼吸和健康，今天，我们来谈谈yi种大气污染采样器的发展历程，还有yi段“不可能变可能”的科学轶事。

聚氨酯泡沫（PUF）是yi种高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被用于guo民经济众多ling域，现已成为yi种广泛应用于主动和被动大气采样的材料。但在40多年前，科学jia们还在苦苦探索可用于采集大气半挥发性有机污染物的方法，其中就包括在美guo罗德岛大学yi间实验室里做博后的Terry和导师Charlie。

前期人们尝试了在网上涂yi层油来吸附大气污染物，但发现吸附的主要是颗粒态物质而无法实现气态物质的捕捉。这时Charlie提出yi个设想，为什么不试yi试PUF呢？当时PUF已被用来收集水体中的多氯联苯类污染物（PCBs）。Terry的反应是：这不太可行—因为空气穿过PUF泡沫的速度太快了，化合物根本来不及吸附在泡沫材料上。Charlie听后并未将自己的设想抛之脑后，而是自己动手裁了两块PUF并进行了清洗，然后将PUF置于玻璃管的上下两端，上方悬挂喷涂了PCBs的培养皿，让挥发气体自由通过泡沫材料，过夜吸附。结果显示，PUF确实可以吸附气态的PCBs。此后，通过不断的尝试，Terry和Charlie制备了玻璃纤维滤膜-PUF装置，实现了海洋表面大气有机污染物的监测，率先发现大气中的PCBs和农药等污染物主要以气态而非颗粒态存在，他们的研究成果发表在Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology和 Science等期刊上。

在之后的很多年里，Terry继续从事大气半挥发性有机污染物的收集研究工作，基于PUF研发的大气主动采样器已被美guo环保局采用成为标准方法。基于PUF的大气被动采样器（无需动力来源、装配容易、维护费用低）研究也取得了重要突破，加拿大环境和气候变化部的 Tom Harner 和 Mahiba Shoeib博士是该ling域工作的先驱者。虽然可用于被动采样的材料有很多，如XAD树脂、SPMD半透膜装置、SPME固相微萃取、含聚合物涂层的玻璃，以及yi些天然材料如土壤、松针和其他植物，但PUF以其易操作、干扰小、适用性强等优势在大气采样中获得了长足发展，成为zui常用的yi类大气采样装置，基于PUF的采样系统已遍布全球七大洲，被用于室外和室内环境监测。

现阶段，PUF吸附性能优化和定量校准模型的研究，继续推动着大气采样器的发展，为全球大气中挥发性和半挥发性有机污染物的监测工作提供着有力支撑。

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