单颗粒气溶胶质谱仪串联热稀释器在线测量单个气溶胶颗粒 - 分析化学.PDF

第42 卷 分析化学 (FENXI HUAXUE)摇 研究报告 第8 期 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2014 年8 月 Chinese Journal of Analytical Chemistry 1155 ~1160 DOI:10.11895/j.issn.0253鄄3820.140212 单颗粒气溶胶质谱仪串联热稀释器在线测量 单个气溶胶颗粒的挥发性 1,2 *1 1,2 1 1,3 1,3 戴守辉 摇 毕新慧 摇 黄 欢 摇 张国华摇 何俊杰 摇 吴耕晨 1 1 3 盛国英摇 傅家谟摇 周 振 1(中国科学院广州地球化学研究所,有机地球化学国家重点实验室,广州510640) 2 3 (中国科学院大学,北京 100049)摇 摇 (暨南大学大气环境安全与污染控制研究所,广州510632) 摘摇 要摇 颗粒挥发性可以影响颗粒在大气中的寿命,对大气颗粒物中二次气溶胶的形成机制研究有一定的 参考价值。 以往研究测量颗粒挥发性采用的是热熔蚀器,其活性炭吸附器一旦老化后,在较高温度下可能会 释放出活性炭,造成测量失真。 本研究针对热熔蚀器的上述缺点,以稀释器替代活性炭吸附器部分,与单颗粒 气溶胶质谱仪(SPAMS)连接,建立了一种在线分析单个气溶胶颗粒挥发性的测量方法。 气溶胶颗粒分别通 过两个通道进入SPAMS分析颗粒信息。 通道1,气溶胶颗粒由管路进入加热器,被加热至不同的温度,颗粒 挥发产生的气体和挥发后的颗粒内核进入稀释器部分,利用干净干燥冷的稀释气对加热挥发后的气体和颗 粒进行稀释,使颗粒温度降低并短时间内不与气体发生冷凝,最后进入SPAMS进行检测。 通道2为单独硅胶 管,其长度与通道1相同,气溶胶颗粒通过通道2直接进入SPAMS检测。 通过对比通道1和通道2获得的颗 粒信息(粒径、数目和质谱信息等),得到气溶胶颗粒在不同温度下的挥发性。 实验室用标准物质进行评估测 试,结果表明,采用稀释器可以避免活性炭吸附器使用时间变长而失效,防止挥发性物质冷凝回到颗粒中。 应 用本方法初步测定了广州市春季气溶胶的挥发性,表明春季气溶胶多为高度挥发性和中度挥发性物质。 关键词摇 气溶胶;单颗粒;挥发性;稀释器;单颗粒气溶胶质谱仪 1摇 引摇 言 大气气溶胶颗粒对空气质量、区域和全球气候变化,以及人类健康都有重要影响[1~3]。 挥发性是气 溶胶颗粒的一个重要特性,它主要由颗粒内部物质的化学性质决定。 当气溶胶被加热或被干净的空气 稀释时会挥发,比如柴油动力车排放的有机化合物在低温或高浓度的情况下会优先以凝聚相存在于颗 [4] 粒中,但是当排放物被稀释或加热时,这些物质则会从颗粒相中挥发出来 。 颗粒挥发性会通过二次 [5] 反应和干湿沉降的去除而直接影响其化学组分在大气中的寿命 ;Pratt等通过表征加热前后老化颗粒 的化学特征,发现很多230 益加热后的颗粒和新鲜汽车尾气、生物质燃烧、海盐以及粉尘颗粒有相似的 [6] 化学特征,表明颗粒挥发性的研究可以将高度老化的颗粒追溯至它们的初始来源 ,为颗粒物源解析 提供参考。 颗粒挥发性可