[发明专利]单颗粒气溶胶质谱对室内重金属污染检测的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及室内污染检测技术领域，特别涉及一种单颗粒气溶胶对室内污染进行实时监测的方法及装置。

背景技术

污染物监测分析是室内污染研究的基础，是进行室内空气质量评价以及对症进行污染控制的重要前提。铅、镉、锌、钡等常见的有毒重金属，对人体有明显的危害，对这些元素的检测具有非常重要的价值。

目前对大气气溶胶中重金属元素的分析多用离线采样分析技术，但由于重金属元素在气溶胶中含量较少，因此需要采集时间长才能获得足够的样品分析，获得数据时间分辨率低，通常为每24小时得到一个质量浓度数据。且由于离线方法采样时间长，气溶胶样品在采集、贮存和运输过程中可能发生如挥发、结晶、气-粒转化等反应。另外重金属的检测多需要经过预处理过程，这些过程都会造分析的误差。而少见的单颗粒分析技术Micro-PIXE Spectrum研究都只局限于少量的颗粒物(＜100)，因此不能给出很好的统计学结果。并且由于Micro-PIXE Spectrum受到光束尺寸的限制，它无法得到亚微米级颗粒物的信息。

因此，需要提供一种不仅能实时检测室内重金属元素且检测精度高的检测方法和装置。

发明内容

本发明的一个目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种单颗粒气溶胶质谱对室内重金属污染检测的方法及装置，该方法不仅能实时检测室内重金属元素且检测精度高。

本发明的另一个目的是提供一种单颗粒气溶胶对室内重金属污染检测的装置。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：单颗粒气溶胶质谱对室内重金属污染检测的方法，具体包括以下步骤：

(1)粒径校正：利用标准的聚苯乙烯(PSL)小球对粒径进行校正，方法是依次往去离子水中滴加PSL小球，利用气溶胶发生器产生粒径不同的单分散气溶胶粒子，然后将产生的气溶胶喷雾分别经Nafion干燥器和硅胶扩散干燥器干燥后引入SPAMS(single particle aerosol mass spectrometer，单颗粒气溶胶质谱仪)中的进样模块，对仪器进行粒径校正；

(2)质量数校正：利用已知金属离子的标准溶液对质量数进行校正，具体方法是用气溶胶发生器产生若干个分散的含各种金属离子的气溶胶粒子，通过SPAMS的电离源模块产生正负离子，并经由质量分析器模块检测，通过对产生的谱图与标准谱图进行对比，完成质量数谱图的校正；

(3)样品采集：利用SPAMS中的进样模块对室内不同区域的大气气溶胶样品进行实时在线采集；

(4)数据分析：运用SPAMS内数据采集和数据分析模块分析室内气溶胶中重金属颗粒物的颗粒物浓度、粒径分布、质谱特征、混合状态和可能的来源情况。

所述步骤(1)中，利用标准的聚苯乙烯小球对粒径进行校正，具体方法如下：依次往100ml去离子水中滴加一滴PSL小球，利用气溶胶发生器产生粒径分别为200、300、500、720、1000、2000nm的单分散气溶胶粒子，产生的气溶胶喷雾需分别经Nafion干燥器和硅胶扩散干燥器，然后以70-110ml/min的流速引入SPAMS，对仪器进行粒径校正。

所述步骤(2)中所述的标准溶液中包括钠、钾、铅、钡和钒的阳离子以及硝酸根、氟离子的阴离子。

所述步骤(3)中，所述采集点的选择方式为将采集样品的房间按平面面积划分为五部分，每一部分按照高度由高到低划分为两部分，对每部分的每个高度分别采样半小时。

所述步骤(4)中，进行粒子分析时每秒最大测量谱/颗粒个数是10个。

一种实现上述方法的单颗粒气溶胶质谱对室内重金属污染检测的装置，该装置包括SPAMS、Nafion干燥器和硅胶扩散干燥器，所述SPAMS包括依次相连的进样模块、粒径测量模块、电离源模块、质量分析器模块、数据采集模块、数据分析模块；进样模块与Nafion干燥器和硅胶扩散干燥器相连。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明可对颗粒物的粒径和成分同时分析，减少测试的时间，

2、本发明对颗粒物进行实时在线检测，避免了离线分析由采集、贮存、运输以及样品预处理过程带来的分析误差。

3、本发明SPAMS中的进样模块可实现实时、在线采集，从而能够更加真实的反应室内空气的污染情况。

4、本发明SPAMS中数据采集和分析模块实现了对较大数据量的采集及分析，数据量相对离线分析方法较大、较全，使得到的数据具有很好的统计学结果。