眾所周知，空氣污染危害我們的健康。其中，發電廠和工廠產生的硫、氮氧化物被臭氧或羥基自由基等氧化劑氧化後，會成為酸性懸浮物。實驗證明，酸性懸浮物會令肺部受損，甚至提高人類的死亡率。在酸性懸浮物中，小於100納米的稱為「酸性超細粒子」，它們除了有礙健康外，也會影響氣候和能見度。雖然如此，針對酸性超細粒子的科學研究卻寸步難行，相關文獻寥寥無幾，全因這些粒子又小又輕，過去一直沒有測量相關濃度的方法。為此，土木及環境工程學系的郭海教授帶領團隊研發大氣酸性超細粒子監測器。該設備可準確地讀取空氣中酸性超細粒子的濃度，為有關它們對氣候和人類健康影響的研究奠定穩固的基礎。
缺乏相關濃度安全標準
酸性超細粒子不僅損害人類健康，在環境上，它們會降低能見度，影響視野，也可能會對氣候系統產生影響。這些極小、極輕的粒子在空氣中懸浮，成為水蒸氣依附的對象，而且酸性會增加其對水分的吸引力。被水包住的粒子會把光線散射，像霧一般降低能見度。儘管酸性超細粒子會影響健康和氣候，但由於缺乏可靠、準確的量度方法，社會上並未有相關的濃度安全標準。郭教授說：「因此，我們先要開發測量粒子濃度的設備，為科研人員提供恆定的指標，讓他們建立更多數據，然後才能深入了解酸性超細粒子與人類健康和氣候之間的關係。換句話說，我們的發明是一個全新研究領域的基礎和開端。」
大氣酸性超細粒子監測器
大氣酸性超細粒子監測器由一個擴散採樣器、一個輕型氣泵及多個石英晶體微天秤檢測器組成。石英晶體微天秤位於擴散採樣器內部，輕型氣泵會帶動空氣以平均的速度穿過採樣器，以便當中的微天秤盡量收集超細粒子。郭教授解釋道：「我們可把石英晶體微天秤理解為敏感度極高、能夠量度納米粒子重量的磅。微天秤的石英晶體振盪器本以特定的頻率振動，落在微天秤上的粒子會改變此頻率，如要計算每個粒子的重量，我們只需量度頻率的變化便可。」換言之，只要記下頻率及重量的整體變化，便能計算粒子的數量。
為了把非酸性及酸性粒子分開，團隊在微天秤上加上一層納米金屬鍍膜，令酸性粒子牢牢附在其上，非酸性粒子則不受影響。然後，大氣酸性超細粒子監測器會用超聲波和有機溶劑把微天秤上的非酸性顆粒去除，剩下酸性粒子。這時，只需再量度頻率的變化，即可計算出大氣酸性超細粒子的濃度數值。
2019年11月，大氣酸性超細粒子監測器於德國紐倫堡舉行的第七十一屆國際創意、發明及新產品展（iENA）中，榮獲金奬及特別優異獎。
