تلوث الهواء هو المسؤول عن 6.5 مليون حالة وفاة في جميع أنحاء العالم كل عام وفقًا لتقرير منظمة الصحة العالمية الذي تم نشره في عام 2016. مقياس مهم لتلوث الهواء هو تركيز الجسيمات المحمولة في الهواء. كجزء من وزارة البيئة والغذاء والشؤون الريفية (DEFRA) شبكة المختبر الفيزيائي الوطني (NPL) يعاير ويحافظ على ثلاثة عدادات للجسيمات. قمنا بزيارة NPL خلال البيت المفتوح في وقت سابق من هذا الشهر وتحدث إلى جوردان تومبكينز، عالم أبحاث أعلى في مجموعة قياس الغازات والجسيمات في NPL ، حول كيفية "عد" الجسيمات النانوية الفردية في Amperes.
"ما تريد القيام به هو تمرير جسيم عبر [شعاع] ليزر ، فإنه يكسر [شعاع] الليزر ، وتقوم بعد الجسيم ، "يقول تومبكينز. "الجسيمات النانوية صغيرة جدًا للقيام بذلك ، لذا عليك أن تزرعها."
يشرح كيف تقوم العدادات بتسخين الكحول البوتانول ثم تبريده من خلال مكثف يحتوي على الجسيمات النانوية. يضيف تومبكينز: "تعمل الجسيمات النانوية كمواقع تنوي ، لذا لديك الآن نقطة من البيوتانول حيث كانت الجسيمات النانوية ، وهذا كبير بما يكفي لكسر الليزر".
تقتصر المعلومات التي يتم جمعها بواسطة العدادات على توزيع الحجم وتركيز الأرقام. لمعرفة ماهية الجسيمات سيتطلب التقاطها في مرشح خلال فترة زمنية لإجراء مزيد من التحليل ، الأمر الذي قد يغيب عن الأحداث العابرة مثل زيادة التركيز مع مرور شاحنة.
يقول تومبكينز: "يمكن أن تكون الجسيمات أي شيء ، لكنك ترى تركيزات مرتفعة على جوانب الطرق". "على سبيل المثال ، هناك موقع مراقبة في طريق ماريليبون وترى تركيزات أعلى هناك مما قد تراه في موقع حضري أو موقع ريفي في الخلفية."
ربط وحدات النظام الدولي
يتم العمل على عدادات الجسيمات هذه في أحد مختبرات الأمبير في NPL. تقوم العدادات في الواقع بشحن كل جسيم وبتدفق معروف للجسيمات ، من الممكن بعد ذلك تحويل تركيزات عدد الجسيمات إلى تيار بالأمبير.
لماذا لا تترك التركيزات كما تم قياسها بالجسيمات؟ يوضح تومبكينز: "وحدات النظام الدولي للوحدات (SI) محددة جيدًا حقًا ، لذا إذا كنت مرتبطًا بواحدة من تلك الوحدات ، فسيتم تحديد قياسك جيدًا أيضًا". "إذا لم تكن مرتبطًا بأحد هؤلاء ، فسينتهي بك الأمر بارتفاع درجة عدم اليقين في قياسك."
في نوفمبر ، سيصوت المؤتمر العام للأوزان والمقاييس (CGPM) لصالح أعد تعريف أربع وحدات من النظام الدولي للوحدات - بما في ذلك الأمبير - من حيث الثوابت الأساسية. الكثير من العمل لتمكين إعادة التعريف هذه ينبع أيضًا من التجارب في NPL.
