通用冷凝粒子计数器助力环境监测新飞跃
传统冷凝粒子计数器主要通过将过饱和蒸汽冷凝在气溶胶粒子表面，使其长大成为微米级液滴，进而通过光学检测器实现颗粒物的精确计数。然而，由于醇和水在理化性质上的差异，现有的冷凝粒子计数器(CPC)往往只能针对单一工作液体进行优化设计，形成了醇基CPC和水基CPC两大类别。
醇基CPC虽能高效使疏水颗粒物长大，但其释放的醇蒸气易引入杂质气体，影响检测结果；而水基CPC则擅长处理亲水颗粒物，但在某些特定环境下使用受限。
在环境监测技术日新月异的今天，清华大学环境学院蒋靖坤教授研究组传来了一项令人振奋的消息——他们成功研发出一种能够同时使用醇和水作为工作液体的通用CPC。研究成果以《使用醇和水作为工作液体的通用冷凝粒子计数器》(A convertible condensation particle counter using alcohol or water as the working fluid)为题发表在《气溶胶科学与技术》(Aerosol Science and Technology)上。
蒋靖坤教授的研究团队针对上述痛点，通过深入的理论模拟与实验研究，设计出了一种前所未有的兼容醇和水的通用蒸发室与冷凝室结构。这一创新设计通过精确调控蒸发室温度、冷凝室温度及光散射强度等关键参数，成功创建了既适用于醇蒸气也适用于水蒸汽的过饱和冷凝生长环境，实现了在同一台CPC上使用不同工作液体对气溶胶粒子的高精度检测。
实验结果显示，该通用CPC在不同工作液体下的表现均十分出色。当使用正丁醇作为工作液体时，其50%计数效率对应的颗粒物直径分别为10纳米(氯化钠)和7纳米(银)，显示出对微小颗粒物的卓越检测能力。而切换到水作为工作液体时，其50%计数效率对应的颗粒物直径均在3纳米左右，进一步拓宽了检测范围。
尤为值得一提的是，当环境温度高于冷凝室冷凝温度时，该CPC还能自动从空气中收集水汽，为自身补给工作液体，实现了长期自维持运行，大大降低了运行成本和维护难度。
目前，该通用CPC已在北京、上海、深圳等城市大气环境站以及黑龙江龙凤山、云南香格里拉、新疆阿克达拉等区域大气本底站成功应用，并展现出良好的性能表现。不仅验证了此次创新成果技术的成熟可靠，也体现了其在应对复杂环境挑战中的巨大潜力。
这一创新成果不仅突破了传统CPC在设计上的局限性，更为环境监测、机动车尾气检测、工业环境监测等多个领域提供了更加高效、灵活的解决方案。同时，该研究成果的发表也为我国在国际环境科学领域赢得了更多的关注与尊重，彰显了中国科研人员的智慧和贡献。
(资料来源：清华大学)
