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便携式质谱仪可进行现场气体分析

以前需要数月实验室工作的环境气体分析现在可以在现场快速进行。一群Eawag科学家开发了一种便携式质谱仪,可以进行现场测量 - 并且已经创建了一个分拆,以使新系统商业化。

非洲中部基伍湖火山气体积聚的影响是什么?莱茵河的地下水系统如何在Pratteln附近发挥作用?控制瑞士东北部垃圾填埋场温室气体排放的最佳方法是什么?这些问题的答案可以由新开发的便携式质谱仪提供 - 由名为“miniRuedi”的研究人员提供 - 它可以在现场和实时分析气体和水样。例如,在为期一天的测量活动期间,在垃圾填埋场确定不同气体的浓度。该研究支持对填埋场进行通风的优化措施,以减少甲烷的形成,甲烷是一种强大的温室气体。

系统在一个手提箱里

Eawag环境物理学家Matthias Brennwald开发了便携式质谱仪,他解释说:“我们的仪器重13公斤,安装在带轮的行李箱中,可以带到最偏远的地方。一旦安装到现场,Mini-Ruedi可以使用非常小的样品立即有效地测量气体,因此它不会干扰环境的自然动态。“该系统可以自动操作,可以连续测量各种气体。因此可以立即识别最合适的采样点和时间。长期运作也是可能的。正如Brennwald所指出的那样,“分析哪些过去是不可想象的 - 部分由于经济原因,因为它们涉及数月的实验室工作 - 现在突然变得可能。”

两周而不是六年

例如,使用Mini-Ruedi,Eawag团队只需要两周时间就可以完成澳大利亚的地下水分析项目。Brennwald估计,通过传统方法和仪器,该团队将需要在实验室中使用大约六年。尽管如此,新系统测量的精确度仍然非常显着,分析的不确定性为1%至3%(对于更昂贵的基于实验室的光谱仪,其分辨率为1%至1。5%)。该系统提供的其他优点是其低功耗(50瓦,不超过传统灯泡)和免维护操作。Brennwald强调,“对于过去使用测量仪器的人来说,只需要一天的时间来学习如何处理便携式系统。”

现成的组件

虽然便携式质谱仪乍一看看起来很复杂,但它实际上只包含四个主要元素(图1)。进入的气体缓慢地通过一个10米长的毛细管,让人想起大象的树干(因此系统的名称,“RuediRüssel”是瑞士着名的加油站连锁店)。两个泵在腔室中产生必要的真空,其中测量气体混合物的成分和各种气体的丰度。该系统的电子“大脑”由Brennwald自己开发的软件控制。从这里,结果将传输到计算机。

如果要在水样(例如湖泊)中分析气体,则使用隔膜将气体与水分离,因此系统的精密组件不会暴露在潮湿环境中。

Gasometrix分拆成立

Mini-Ruedi首次部署在一个项目中仅两年后,现在又使用了八种仪器--Eawag共有五台仪器,日内瓦大学和蒂宾根大学以及Mont Terri岩石实验室共有四台。由于Matthias Brennwald收到了许多关于购买系统的询问(与Eawag项目无关),他决定 - 与Eawag协商 - 建立分拆。自4月以来,他一直在以Gasometrix的名义开发便携式系统;他补充道,作为一名忠诚的Eawag员工,这仅仅是一个副业。为自己的公司收购的第一个客户是牛津大学。

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