在环境科学研究不断深入的当下，超细颗粒物（UFP）因其对人类健康和环境的潜在影响而成为焦点。Airparif作为巴黎大区空气质量观测站，积极开展针对巴黎地区超细颗粒物的监测研究，Palas®公司有幸为其提供核心设备U-SMPS扫描电迁移率粒径谱仪，共同推动这一重要研究项目。
Airparif汇聚了一批专业的科研人员，如Grégory Abbou、Véronique Ghersi等，他们在空气质量监测和研究领域造诣深厚。研究团队选取了巴黎市中心的城市背景站（坐落于Nelson Mandela花园内，紧邻Forum des Halles购物中心）作为监测点，该站点能有效反映巴黎市区的平均空气污染状况。
Airparif超级站点在巴黎-Les Halles的位置示意图，右图展示了周边区域的放大详情。（图片来源：Carto Positron，谷歌地图）
研究时段覆盖2019年10月15日至2022年12月31日这一完整的三年期，期间经历了新冠肺炎疫情的重大社会变革。研究内容包括记录超细颗粒物浓度、剖析其时间变化特征（涵盖日、周、月、年变化规律）、通过颗粒物与气态污染物相关性研究及颗粒数粒径分布分析探究其来源，并将所测浓度与全球多个城市的数据进行对比。
在本次研究项目中，Palas® U–SMPS起到了重要作用。在研究巴黎不同时段超细颗粒物浓度变化时，U-SMPS系统能够准确区分不同粒径颗粒物的浓度变化，为分析其来源和形成过程提供了可靠依据。
精确测量亚微米颗粒数量水平信息及特定排放源与形成过程特征记录是研究的关键所在，这需要仪器具备高精度和宽量程的测量能力，以区分不同粒径的颗粒物，尤其是超细颗粒物粒径范围（8 – 100 nm）及更广泛的粒径区间（8 – 400 nm）。Palas®提供的U-SMPS系统配备双极 X 射线中和器、静电分类器和冷凝核计数器，其尺寸范围覆盖8至400 nm的108个粒径类别，可精确监测亚微米颗粒数粒径分布，为超细颗粒物测量提供精准数据。CNC每年校准，X 射线源每8000小时更换，确保仪器测量的准确性和稳定性。
在2020年至2022年期间，Paris-Les Halles超级站点针对8-400 nm电迁移率尺寸范围内的颗粒物进行了平均粒径分布的测定。
长达三年的研究周期要求仪器持续稳定运行，以获取完整连续的数据，任何数据缺失或仪器故障都可能影响研究结果的可靠性，尤其是在巴黎复杂的城市环境下，仪器面临多种干扰因素。
2019年10月至2022年12月期间的日均超细颗粒物计数浓度变化（如灰色部分所示）图中的黑色曲线描绘了数据的平滑趋势，而阴影部分则展示了拟合的95%置信区间。橙色区域标明了法国因新冠肺炎疫情而实施的封锁期间（第一阶段：2020年3月17日至5月11日；第二阶段：2020年10月30日至11月15日；第三阶段：2021年4月3日至5月3日）。
U-SMPS系统在整个研究期间表现出出色的稳定性，其数据以5分钟为时间间隔进行记录，并储存在PostgreSQL数据库中，超过90%的数据得以有效获取，为研究提供了充足且连续的数据支持。即便在巴黎复杂多变的环境中，如高人口密度、多样人为活动和气象条件变化等情况下，仍能稳定工作。在疫情期间社会活动和环境状况大幅变动时，U-SMPS系统持续稳定运行，为研究疫情对超细颗粒物浓度的影响提供了关键数据，确保了研究的顺利推进。
以上是2020年、2021年和2022年Paris-Les Halles超级站点的日均（a）、周均（b）和月均（c）超细颗粒物计数浓度数据。图中的阴影部分代表平均值的95%置信区间。为了增强可读性，各图在浓度展示上并未统一比例尺。
研究者们认为确定超细颗粒物排放源是研究重点与难点，需精确测量多种污染物浓度，并通过颗粒物与其他污染物（如黑碳、二氧化氮等）相关性分析来推断排放源。
本图展示了研究期间巴黎的风速、风向（通过彩色比例尺表示）、边界层高度以及归一化通风系数（VCnorm，其中阴影区域代表归一化通风系数大于1的时期）的月度时间序列。
通过对比 U-SMPS测量的超细颗粒物计数浓度与黑碳仪测量的黑碳浓度，发现两者在特定时段的浓度变化关联，从而推断出道路交通排放对巴黎超细颗粒物的重要影响，为明确主要排放源提供了有力证据。U-SMPS系统提供的准确颗粒数浓度数据，与黑碳仪、四极气溶胶质谱仪等协同工作，能够助力研究团队深入分析超细颗粒物与多种污染物的相关性。
研究还计算了超细颗粒物计数浓度与多种颗粒物的皮尔逊相关系数（r）及对应的p值（p<0.05），这些颗粒物包括黑碳、化石燃料燃烧产生的黑碳（BCff）、木材燃烧产生的黑碳（BCwb）、有机质、硫酸根、硝酸基、铵根阳离子、氯化物、PM2.5和PM10。
Palas®公司的仪器在巴黎超细颗粒物监测研究中发挥了不可替代的关键作用。其高精度、高稳定性的测量能力，为Airparif研究团队提供了坚实的数据支持，助力深入了解巴黎超细颗粒物的特性和来源，为改善城市空气质量、制定科学合理的环保政策以及保护公众健康提供了重要依据。未来，Palas®将继续秉持创新精神，为环境科学研究提供更先进的仪器设备和技术支持。
粒径分布范围为 8 nm至 1,200 nm
连续和快速扫描测量原理
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