該儀器由位于美國(guó)科羅拉多州博德市（Boulder,Colorado, USA）的粒子測(cè)量技術(shù)公司（Droplet Measurement Technologies,Inc.）制造。與PASS-3一樣，PAX不含慮膜，能快速、實(shí)時(shí)、連續(xù)、直接、精確地測(cè)量氣溶膠在870 納米、532 納米、或 405 納米波段的光吸收系數(shù)和光散射系數(shù)，進(jìn)而得到消光系數(shù)、單次散射反照率和黑炭質(zhì)量濃度。該儀器既可安裝在固定地點(diǎn)，也可以安裝在汽車、船舶、飛機(jī)等移動(dòng)平臺(tái)上運(yùn)行。

PAX 激光波段選擇：

Red (870nm)：    標(biāo)準(zhǔn)版-專門針對(duì)黑碳粒子的吸收特征設(shè)計(jì)。870nm激光（1.4W）對(duì)黑碳有*的靈敏性，因?yàn)樵诖瞬ǘ?，氣體和非黑碳類氣溶膠物質(zhì)相對(duì)吸收能力非常低。

Green (532 nm)：    測(cè)量可見(jiàn)光部分，專門針對(duì)能見(jiàn)度的影響；

Blue (405 nm)：    測(cè)量有機(jī)物或者棕色碳含量影響的吸收特性；散射系數(shù)針對(duì)細(xì)粒子和超細(xì)粒子；

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

采用原位測(cè)量技術(shù)，無(wú)濾膜采樣，避免了數(shù)據(jù)中的人為污染；

在線直接同時(shí)測(cè)量光的吸收和散射特性，與黑碳質(zhì)量濃度有關(guān)的吸收系數(shù)測(cè)量；

使用反式濁度技術(shù)，靈敏度*，快速測(cè)量，時(shí)間分辨率達(dá)到1秒；

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示；

寬動(dòng)力學(xué)測(cè)量范圍，連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行；

高分辨率液晶顯示屏，可實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)和儀器狀態(tài)；

應(yīng)用范圍

PAX可應(yīng)用于空氣質(zhì)量和能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)，大氣和氣候研究，健康研究，燃燒源排放及生物質(zhì)燃燒等研究，也可用于清潔地區(qū)以及污染源采樣。 

應(yīng)用案例

案例一

圖 1. 會(huì)議期間BC質(zhì)量濃度的時(shí)間變化序列 

2012年美國(guó)國(guó)家空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)會(huì)議在丹佛召開期間，DMT的科學(xué)家Bruce Gandrud使用PAX連續(xù)監(jiān)測(cè)當(dāng)時(shí)參展攤位的空氣質(zhì)量。PAX監(jiān)測(cè)到早晨空氣中黑碳濃度的增加，圖1所示。黑碳濃度的升高由兩個(gè)因素造成：早晨以柴油為燃料的卡車運(yùn)送貨物至賓館卸貨區(qū)和早晨大街上的交通增加。 

PAX在從丹佛到博德的途中也連續(xù)運(yùn)行，BC在高速路的入口處(I-25)有明顯的高值出現(xiàn)；在44800秒時(shí)遇到暴風(fēng)，可以看出BC有明顯的變化痕跡。見(jiàn)圖2。 

圖 3 描述了2012年夏季在落基山國(guó)家公園站點(diǎn)PAX運(yùn)行記錄的數(shù)據(jù)小時(shí)平均值變化序列。

圖 4 展示了實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的生物質(zhì)燃燒時(shí)吸收系數(shù)、散射系數(shù)和消光系數(shù)的變化情況。

案例二

2013 年 1 月 , 我國(guó)中東部地區(qū)發(fā)生持續(xù)性霧霾污染期間，湯莉莉等使用PAX和其它大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器觀測(cè)了污染期間大氣光學(xué)性質(zhì)的變化情況.觀測(cè)期間大氣顆粒物平均散射系數(shù)為 329±140 Mm/1, 平均吸收系數(shù)為 32±16.7 Mm/1, 散射和吸收系數(shù)在消光系數(shù)的平均占比分別為 0.9±0.03 和 0.09±0.03。

大氣顆粒物的散射、 吸收和消光系數(shù)均呈現(xiàn)出明顯的日變化特征(圖 2-2(g)~(i))。散射系數(shù)在 9:00~11:00和 18: 00~20: 00 出現(xiàn)高峰值，大氣顆粒物的散射系數(shù)在 12: 00~15: 00 會(huì)出現(xiàn)較低值。吸收系數(shù)與 BC 的日變化特征(圖 2(b))*.大氣顆粒物消光與散射系數(shù)呈*的日變化特征(圖 2(i)), 進(jìn)一步反映出大氣顆粒物的消光系數(shù)主要是以散射系數(shù)的貢獻(xiàn)為主.

如圖 2-4 所示, 大氣能見(jiàn)度隨 RH 的升高而逐漸降低,特別地, 當(dāng) RH > 80%時(shí)大氣能見(jiàn)度總體迅速降低,而 PM1 質(zhì)量濃度變化幅度較小, 說(shuō)明觀測(cè)期間 RH 對(duì)此次持續(xù)性霧霾中大氣能見(jiàn)度產(chǎn)生一定的影響 . 此外, 大氣顆粒物散射系數(shù)和 PM1 質(zhì)量濃度與大氣能見(jiàn)度之間分別呈高度相關(guān)(r2 值分別為 0.96 和 0.90),而 PM1~2.5 (空氣動(dòng)力學(xué)直徑為 1~2.5 m)質(zhì)量濃度與大氣能見(jiàn)度間呈較低相關(guān)性(r2=0.20), 進(jìn)一步表明此次霧霾天氣過(guò)程中 PM1 中二次組分質(zhì)量濃度的增加會(huì)引起大氣能見(jiàn)度的衰減。

圖 2-4 大氣水平能見(jiàn)度(Vis.)與顆粒物散射系數(shù)(Sca.)、空氣相對(duì)濕度、 PM1 和 PM1~2.5 質(zhì)量濃度相關(guān)性

技術(shù)指標(biāo)(型號(hào)870nm)

同時(shí)測(cè)量氣溶膠的光吸收系數(shù)和光散射系數(shù)

附加參數(shù)：溫度、濕度、氣壓

推導(dǎo)參數(shù)：黑碳質(zhì)量濃度、消光系數(shù)Bext、單次散射反照率SSA、露點(diǎn)溫度

測(cè)量范圍( 吸收系數(shù)和散射系數(shù)) ： <1(1/Mm) - 10,000 (1/Mm) (60 秒平均);

散射積分角度：6o–174o

激光調(diào)制頻率：1500 Hz (方波)

靈敏度：<1 (1/Mm)

響應(yīng)時(shí)間：< 10 秒

樣本流量：1 lpm，流量控制：臨界氣孔，隔膜泵

標(biāo)定粒子：吸收系數(shù)，使用強(qiáng)吸收性粒子，如氣燈燃燒后的黑煙或者黑色玻璃碳；散射系數(shù)，使用強(qiáng)散射性的粒子，如硫酸銨、PSL標(biāo)準(zhǔn)粒子（Dp:200-260nm）

標(biāo)定周期：一般為6個(gè)月，或大型觀測(cè)前后

零氣沖洗：根據(jù)需要開啟，或者根據(jù)用戶設(shè)置的時(shí)間間隔（5, 15, 20, 30, 或 60 分鐘）自動(dòng)切換。零氣由高效空氣過(guò)濾器產(chǎn)生。

一般維護(hù)內(nèi)容：流量檢查、內(nèi)腔玻璃窗口清洗（或更換）、更換耗材部件

前面板內(nèi)容：彩色觸屏顯示、兩個(gè)USB接口、電源開關(guān)、用戶交互界面（觸屏或鍵盤）

后面板內(nèi)容：進(jìn)樣口(?英寸)、尾氣口（?英寸）、AC?DC電源接口、RS-232接口、網(wǎng)線接口、兩個(gè)BNC接入口、兩個(gè)BNC接出口

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)：>200天

數(shù)據(jù)輸出：網(wǎng)線 100/10 Mbps, 或 RS-232 接口

電源： 90 - 264 V, 47 - 63 Hz (交流電) or 12 V（直流電），功率：45W

PAX維護(hù)控制程序（PMC）：基于LabVIEW編寫，用于儀器控制維護(hù)、數(shù)據(jù)回放存檔。計(jì)算機(jī)和PMC不影響儀器運(yùn)行和操作

安裝PMC的計(jì)算機(jī)要求：Windows XP, Vista, or Windows 7，內(nèi)存1G以上

工作環(huán)境：溫度，0 – 40 C; 相對(duì)濕度，0–90 %（非凝結(jié)）

尺寸：18 x 48 x 61 cm （可以安放在19 英寸標(biāo)準(zhǔn)儀器架內(nèi)）

重量：18 kg

工作原理

PAX 使用一個(gè)調(diào)頻二極激光同時(shí)測(cè)量氣溶膠的光吸收系數(shù)和光散射系數(shù)。

采樣流量為1 L/min，經(jīng)兩個(gè)臨界氣孔控制，由內(nèi)置氣泵吸入儀器內(nèi)部，然后分流為兩路氣流，一部分進(jìn)入光聲共鳴腔用于測(cè)量吸收系數(shù)，另一部分進(jìn)入濁度儀用于測(cè)量散射系數(shù)。

吸收系數(shù)的測(cè)量使用原位光聲技術(shù)。激光束直接通過(guò)氣溶膠束，并設(shè)置為隔音室的諧振頻率。吸收性物質(zhì)會(huì)被加熱，并迅速把熱量傳導(dǎo)給周圍的空氣。周期性的加熱可以產(chǎn)生相應(yīng)的氣壓振動(dòng)，再傳播給高靈敏性的麥克風(fēng)。系統(tǒng)會(huì)確定諧振質(zhì)量因子，用于定量氣溶膠吸收系數(shù)。所有感應(yīng)器均使用振動(dòng)相的靈敏度檢測(cè)。

PAX使用寬積分角度的反式濁度計(jì)測(cè)量光散射系數(shù)。散射系數(shù)包括所有粒子，不區(qū)分粒子的化學(xué)成分、混合狀態(tài)、粒子形態(tài)。 

包括項(xiàng)目 

儀器與內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ),數(shù)據(jù)回放和存檔軟件,硬體運(yùn)輸箱,操作手冊(cè),一年保修

在DMT工廠一天的訓(xùn)練

電子郵件和 

配件（需單獨(dú)購(gòu)買）

豪華硬殼運(yùn)輸箱適合經(jīng)常出差

PM1.0旋風(fēng)分離器入口（1升/分鐘）為粒徑的選擇

PM 2.5旋風(fēng)分離器入口（1升/分鐘）為粒徑的選擇

DMT_PAX光聲氣溶膠消光儀技術(shù)資料下載 

參考文獻(xiàn)

湯莉莉, 張運(yùn)江, 孫業(yè)樂(lè) , 等. 南京持續(xù)霧霾天氣中亞微米細(xì)顆粒物化學(xué)組分及光學(xué)性質(zhì). 科學(xué)通報(bào), 2014, 59: 1955–1966.

Moosmüller, H., Arnott, W. P., Rogers, C. F., Bowen, J. L., Gillies, J. A., Pierson, W. R., ... & Norbeck, J. M. (2001). Time-resolved characterization of diesel particulate emissions. 2. Instruments for elemental and organic carbon measurements. Environmental science & technology, 35(10), 1935-1942.

Lewis, K., Arnott, W. P., Moosmüller, H., & Wold, C. E. (2008). Strong spectral variation of biomass smoke light absorption and single scattering albedo observed with a novel dual-wavelength photoacoustic instrument. Journal of Geophysical research, 113(D16), D16203.

Lan, Z. J., Huang, X. F., Yu, K. Y., Sun, T. L., Zeng, L. W., & Hu, M. (2012). Light absorption of black carbon aerosol and its enhancement by mixing state in an urban atmosphere in South China. Atmospheric Environment.