美国2B Black Carbon Photometer黑碳光度计

Black Carbon Photometer™（BCP™）是一种坚固，便携式，高度准确且经济的仪器，用于在污染的城市环境中测量大气中的黑碳颗粒。BCP使用长距离光度测量的简单直接技术，实时量化气溶胶（气相+颗粒）相中颗粒的总消光和质量浓度。这种直接的方法避免了与当前可商购仪器相关的伪影和其他问题，例如，流行的当前的人体测量学技术，即使用过滤器对样品进行预浓缩以进行分析。

 

2B BCP黑炭光度计的检测单元采用折叠式管状设计，这一创新使其可以快速冲洗（在样品和参考测量之间快速切换是必需的）。因此，BCP具有很高的灵敏度，不需要在过滤器上进行预浓缩，并且可以快速测量黑碳。吸收池被折叠以在狭窄的空间中提供较长的路径长度（2.1米），从而使该仪器重量轻（〜19磅/8.6千克），尺寸适合在标准机架安装系统中使用。我们在《大气测量技术》  （Birks et al。，AMT，11，2821-2835，2018）的同行评审出版物中描述了折叠式管状设计，例如黑碳光度计中使用的一种。

 

 

2B BCP黑炭光度计用于直接测量由于两种波长（405 nm和880 nm）下的颗粒物质而导致的总消光（吸收+散射）。880 nm通道可用于计算黑碳质量浓度。在较短的405 nm波长处的消光可能与给定位置的PM2.5凭经验相关。

 

黑碳光度计对研究黑碳在空气质量和气候中的作用的研究人员，以及对估算社区暴露风险感兴趣的空气质量管理人员很有用。

特点：

• 通过直接测量两个波长（880 nm和405 nm）处的微粒的消光，可以实时测量包括黑碳和PM2.5在内的微粒物质

• 直接方法无需在过滤器上预浓缩样品，从而避免了相关的伪影

• 低功耗（预热后平均约为16瓦）

• 轻巧（〜19.2磅，8.7千克），标准机架安装尺寸

• 长寿命泵（约15,000小时）

• 触摸屏

• 内部数据记录器容量：10 GB

• USB端口用于便携式数据记录

• 串行和用户缩放的模拟电压输出

• 方便的用户界面，通过触摸屏或串行接口连接到微处理器，包括校准参数（增益和零）和质量转换系数

• 可选的10 s测量时间或1 min，5 min和1 hr的数据平均时间

• 内置归零功能

• 几乎不需要技术维护，并且适合在现场条件下连续运行（能够使用电池供电）

包含

• 黑碳光度计

• 2.5A电源适配器（2.5 amp，100-240 VAC至12 VDC），带精选电源线

• 串行端口电缆（9PinF-9PinF）

• USB记忆棒操作手册

• 校准数据和NIST可追溯的校准证书

• 仪器出生证明

• 一年保修

参数：

测量原理	在405 nm和880 nm处直接消光
测量输出	405和880 nm处的消光（Mm -1）880 nm处的质量浓度（µg m -3）
线性动态范围	0-10,000 Mm -1（在880 nm下为〜0-1300 µg m -3
解析度	0.1 Mm -1（0.1 µg m -3）
精度 （10秒测量，1σrms噪声）	405nm：4.1Mm -1；0.7 Mm -1和880 nm 自适应滤波器：2.8 Mm -1 ; 带有自适应滤光片的0.5 Mm -1               （0.35 µg m -3；带有自适应滤光片的0.07 µg m -3）880 nm，平均1小时：0.018 µg m -3
准确性	大于2 Mm -1或读数的2％
检出限（2σ）	405 nm：<1.6 Mm -1（带有自适应滤光片） 880 nm：<1.1 Mm -1（带有自适应滤光片） 880 nm，1小时平均值：0.036 µg m -3
流量	1.3 L min -1（最小：1.0 L min -1 ;最大1.6 L min -1）
测量频率	0.1 Hz（每10秒一次）
平均时间	10 s，1分钟，5分钟，1小时
响应时间，步进变化的100％	自适应滤波器20秒10秒平均30秒
内部数据记录器容量	10 GB，> 3.2年的10秒数据
USB用于便携式数据记录	是
压力单位	毫巴
温度单位	°C
修正了T和P	用户选择
工作温度范围	5至45°C
运营压力	600-1000毫巴
电源要求	直流11-14 V或交流120/240 V，12 V时1.3 A，运行期间平均〜16瓦
尺寸	机架安装：17英寸（宽）x 14.5英寸（深）x 5.5英寸（高）（43 x 37 x 14厘米）
重量	约1.9.2磅（8.7千克）
用户界面	触摸屏或串行
数据输出	RS232; 405和880 nm消光的0-2.5 V模拟输出; USB驱动器
数据传输波特率	2400
输出范围	用户在比例因子菜单中定义
长寿命泵	是：15,000小时
流量计	是
内置自动归零功能	是

操作理论

 

下图是黑碳光度计的简化示意图。

  

气泵以〜1.0-1.6 L / min的流速连续抽取样品空气通过仪器及其光学检测池。参考阀交替旁路或通过PTFE微粒过滤器（下面标记为＃1的微粒过滤器）传送样品空气，该过滤器除去了样品中的所有微粒，因此允许在没有微粒（I o）和不存在微粒的情况下交替测量光强度。颗粒物的存在（I）。然后使用比尔-朗伯定律从I和I o计算颗粒消光（B ext）：B ext

                                                                                      = 1 / L ln（I o / I）                      

在这里，L是路径长度（2.1 m）。

 

 

颗粒消光是两个因素的总和：气溶胶吸收和散射。在黑碳光度计的较长波长（880 nm）处，吸收是消光的重要因素。在污染的城市空气中，仪器在880 nm处的响应主要归因于黑碳的吸收。在仪器的较短波长（405 nm）处，散射占主导地位，仪器响应更能指示总气溶胶浓度。 

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