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原文传递植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定方法、系统及介质

专利名称：	植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定方法、系统及介质
摘要：	本发明提供了一种植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定方法、系统及介质，包括：颗粒物制备步骤：制备亚微米级颗粒物模拟大气颗粒物，粒径记为D0；模拟滞尘步骤：对植物叶片样品进行预处理，将预处理过的植物叶片样品放入连有气溶胶发生器的烟雾箱中，保持一定的亚微米级颗粒物浓度条件，使样品进行预设时长的滞尘和吸附。本发明较以往叶面颗粒物粒径测定方法，X射线显微镜的使用可以克服视野范围小、水溶性成分无法分离等缺陷，可实现高精度、更大视野的三维立体成像，结合软件可准确的得到叶片所有结构中每一个颗粒物的数据，做到观察更加直观、粒径计算更加科学可靠。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海交通大学
发明人：	殷杉;吕俊瑶;朱燕华;章旭毅;谭皓新;田璐;孙宁骁;刘春江
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910533658.1
公开号：	CN110411907A
代理机构：	上海汉声知识产权代理有限公司
代理人：	庄文莉
分类号：	G01N15/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定方法，其特征在于，包括：颗粒物制备步骤：制备亚微米级颗粒物模拟大气颗粒物，粒径记为D0；模拟滞尘步骤：对植物叶片样品进行预处理，将预处理过的植物叶片样品放入连有气溶胶发生器的烟雾箱中，保持一定的亚微米级颗粒物浓度条件，使样品进行预设时长的滞尘和吸附；凝并效率获取步骤：将滞尘和吸附后的样品取出后，切取预设尺寸的叶片小块，用封口膜包裹后，将叶片底部固定于X射线显微镜的专用样品夹上，设置X射线显微镜相关参数并扫描成像，再利用图像处理与三维重建软件对三维图像进行量化分析，得到样品上颗粒物的平均粒径DC，进而可利用公式计算得到该条件下的凝并效率。 2.根据权利要求1所述的植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定方法，其特征在于，所述颗粒物制备步骤：所述亚微米级颗粒物为盐的饱和溶液，满足气溶胶发生时粒径在预设粒径范围内的颗粒物占比预设比例以上，同时记发生平均粒径为D0。 3.根据权利要求2所述的植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定方法，其特征在于，所述模拟滞尘步骤：采摘符合实验需求的新鲜植物叶片，立即用流动水反复冲洗掉表面的大气颗粒物，并最后用纯水清洗一遍，之后将其置于洁净空气的通风环境中自然晾干；叶片干燥后，悬挂于烟雾箱箱体内的挂钩上，盖上箱盖，控制烟雾箱内的环境条件符合所需，打开风扇搅动箱内空气，用纯净氮气冲洗箱体内壁，使箱体内的PM1浓度下降到预设浓度以下；用气溶胶发生器向箱体内吹入亚微米模拟颗粒物，并通过相连的Grimm 11-R粒径谱仪，实时监测箱内颗粒物浓度，使亚微米保持在高浓度水平；预设时长后停止滞尘，将叶片取出。 4.根据权利要求3所述的植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定方法，其特征在于，所述凝并效率获取步骤：在解剖镜下用刀片小心切取特定部位的预设尺寸的叶片小块；用封口膜轻轻包裹已切取的叶片小块，并用镊子沿叶片边缘将封口膜的边缘压实固定以保持叶片水分，防止叶片在扫描过程中发生形变；用专用胶水将叶片底部固定于X射线显微镜的专用样品夹上；设置X射线显微镜的相关参数，进行三维扫描成像；所述相关参数包括：电压、功率以及物镜倍率；图片导入图像处理与三维重建软件，筛选出样品所含颗粒物，导出颗粒物体积Vi；凝并效率α，即凝并前后的平均粒径比，计算公式如下：其中， α表示凝并效率； D0表示颗粒物发射时的平均粒径；表示叶面上颗粒物粒径之和； DC表示凝并后的叶面颗粒物平均粒径，可将颗粒物近似为球体，由球体体积公式计算得出； n表示筛选出的颗粒物总数。 5.根据权利要求4所述的植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定方法，其特征在于，所述烟雾箱包括：不锈钢外壳、密封固定螺栓、密闭罐体、变速风扇、环形空气冲洗管路、温控探头、空气进气口、罐体顶盖、操作面板、预留检测口、配电箱、内外压力平衡装置以及真空泵；密闭罐体位于不锈钢外壳内，变速风扇、环形空气冲洗管路从下至上依次位于密闭罐体内，空气进气口、罐体顶盖、操作面板都固定在不锈钢外壳的顶端上，预留检测口位于罐体顶盖上，罐体顶盖和不锈钢外壳之间通过密封固定螺栓固定，真空泵位于不锈钢外壳内且位于密闭罐体的侧面。 6.根据权利要求1所述的植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定方法，其特征在于，所述X射线显微镜包括以下任一种：德国Zeiss生产的Xradia 520 Versa、可实现相同功能的亚微米级分辨率的CT；所述德国Zeiss生产的Xradia 520 Versa可以实现无损三维结构成像，最高空间分辨率≤0.7μm，电压可调范围30～160kV。 7.一种植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定系统，其特征在于，包括：颗粒物制备模块：制备亚微米级颗粒物模拟大气颗粒物，粒径记为D0；模拟滞尘模块：对植物叶片样品进行预处理，将预处理过的植物叶片样品放入连有气溶胶发生器的烟雾箱中，保持一定的亚微米级颗粒物浓度条件，使样品进行预设时长的滞尘和吸附；凝并效率获取模块：将滞尘和吸附后的样品取出后，切取预设尺寸的叶片小块，用封口膜包裹后，将叶片底部固定于X射线显微镜的专用样品夹上，设置X射线显微镜相关参数并扫描成像，再利用图像处理与三维重建软件对三维图像进行量化分析，得到样品上颗粒物的平均粒径DC，进而可利用公式计算得到该条件下的凝并效率。 8.根据权利要求7所述的植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定系统，其特征在于，所述颗粒物制备模块：所述亚微米级颗粒物为盐的饱和溶液，满足气溶胶发生时粒径在预设粒径范围内的颗粒物占比预设比例以上，同时记发生平均粒径为D0；所述模拟滞尘模块：采摘符合实验需求的新鲜植物叶片，立即用流动水反复冲洗掉表面的大气颗粒物，并最后用纯水清洗一遍，之后将其置于洁净空气的通风环境中自然晾干；叶片干燥后，悬挂于烟雾箱箱体内的挂钩上，盖上箱盖，控制烟雾箱内的环境条件符合所需，打开风扇搅动箱内空气，用纯净氮气冲洗箱体内壁，使箱体内的PM1浓度下降到预设浓度以下；用气溶胶发生器向箱体内吹入亚微米模拟颗粒物，并通过相连的Grimm 11-R粒径谱仪，实时监测箱内颗粒物浓度，使亚微米保持在高浓度水平；预设时长后停止滞尘，将叶片取出；所述凝并效率获取模块：在解剖镜下用刀片小心切取特定部位的预设尺寸的叶片小块；用封口膜轻轻包裹已切取的叶片小块，并用镊子沿叶片边缘将封口膜的边缘压实固定以保持叶片水分，防止叶片在扫描过程中发生形变；用专用胶水将叶片底部固定于X射线显微镜的专用样品夹上；设置X射线显微镜的相关参数，进行三维扫描成像；所述相关参数包括：电压、功率以及物镜倍率；图片导入图像处理与三维重建软件，筛选出样品所含颗粒物，导出颗粒物体积Vi；凝并效率α，即凝并前后的平均粒径比，计算公式如下：其中， α表示凝并效率； D0表示颗粒物发射时的平均粒径；表示叶面上颗粒物粒径之和； DC表示凝并后的叶面颗粒物平均粒径，可将颗粒物近似为球体，由球体体积公式计算得出； n表示筛选出的颗粒物总数。 9.根据权利要求8所述的植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定系统，其特征在于，所述烟雾箱包括：不锈钢外壳、密封固定螺栓、密闭罐体、变速风扇、环形空气冲洗管路、温控探头、空气进气口、罐体顶盖、操作面板、预留检测口、配电箱、内外压力平衡装置以及真空泵；密闭罐体位于不锈钢外壳内，变速风扇、环形空气冲洗管路从下至上依次位于密闭罐体内，空气进气口、罐体顶盖、操作面板都固定在不锈钢外壳的顶端上，预留检测口位于罐体顶盖上，罐体顶盖和不锈钢外壳之间通过密封固定螺栓固定，真空泵位于不锈钢外壳内且位于密闭罐体的侧面；所述X射线显微镜包括以下任一种：德国Zeiss生产的Xradia 520 Versa、能实现相同功能的亚微米级分辨率的CT；所述德国Zeiss生产的Xradia 520 Versa可以实现无损三维结构成像，最高空间分辨率≤0.7μm，电压可调范围30～160kV。 10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的植物叶片上亚微米颗粒物凝并效率测定方法的步骤。
所属类别：	发明专利