[发明专利]测定大气颗粒物中粒子态活性氮氧化物组分的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定大气中活性氮氧化物组分的方法，更具体地是涉及一种测定大气颗粒物中活性氮氧化物组分的方法。

本发明还涉及一种用于实现上述方法的装置。

背景技术

城市空气质量是影响居民身体健康以及保持社会良性持续发展的重要因素，尤其对于经济高速发展的中国各大城市，大气环境问题受到世界各国及全国各界人士的极度关注。目前全国各大城市空气质量现状堪忧，其中灰霾天污染影响最大，危害最重。灰霾天的主要污染物：空气动力学等效粒径2.5微米以下的颗粒物(PM_2.5)对人体健康有很强的毒害作用，PM_2.5可100％深入到细支气管和肺泡，可能引发心脏病、肺病、呼吸道疾病，降低肺功能等。研究表明，粒子态活性氮氧化物(简记为NOy)占我国城市PM_2.5质量浓度的40％以上。活性奇氮化合物(NOy)一般划分为NOx(NO与NO₂)及其转化产物NOz(包括：NO₃、N₂O₅、HNO₃、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、其他有机硝酸盐和硝酸盐气溶胶等，N₂O和NH₃不属于活性奇氮物种之列)。其中，NOz由NO与NO₂通过均相与非均相化学反应过程转化而来，作为光化学烟雾和灰霾的主要成分，可为气态或粒子态，它是氮氧化物自由基的临时储库，它最终可通过干湿沉降成为氮氧化物自由基在大气中的汇，也可通过远程输送，后经其他自由基再生为活性氮氧化物自由基而成为光化污染的源。在氮氧化物存在的情况下，氢氧自由基、过氧自由基还可以启动并催化碳氢化合物的光氧化反应。这些反应产生醛、酮和过氧化物等带有氧化性和刺激性的有机含氮气溶胶产物，也是光化学烟雾和灰霾粒子的重要组成部分。粒子态NOy主要来自机动车和工业排放的NOx转化而来，我国机动车保有量已超过一亿辆，仍然在快速增长，随着机动车进一步增加，NOy在PM_2.5污染中的贡献将继续不断增加。但目前，国内外尚无专业的针对性的粒子态NOy的检测设备，需要多种仪器设备的不同方法分类检测后再汇总才能了解粒子态NOy的浓度水平，如可溶性的硝酸盐需要使用离子色谱仪，NOy中的过氧乙酰硝酸酯(PAN)需要气相色谱加电子捕获检测器检测，有机NOy组分需要色质联机和液相色谱质谱连用仪等设备，因此想要专门研究粒子态NOy难度相当之大。国外有相关的技术能力，但由于发达国家并没有我国现在这种大气复合污染和严重的灰霾污染状况，因此并无相关的研制需求。而我国大气化学观测方法研究还有相当差距，目前还处于依赖进口，或模仿阶段，许多领域的符合我国现状的方法设备都处于空白。本发明设计的灰霾天PM_2.5中的NOy的检测设备可以精确连续地观测分析城市地区的粒子态NOy物种，定量分析其对光化学污染、灰霾形成的贡献，对空气质量模式改进，制定大气污染调控政策等提供数据与理论支持，具有研究价值和科学意义。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种测定大气颗粒物中的活性氮氧化物组分的方法。

本发明的又一目的在于提供一种用于实现上述方法的装置。

为实现上述目的，本发明提供的测定大气颗粒物中的活性氮氧化物组分的方法，其主要步骤为：

1)经过预定的空气动力学等效粒径切割后的空气样品通过钼转化器后进入一氧化氮检测器，测得所有气态和粒子态的活性氮氧化物浓度；

2)经过预定的空气动力学等效粒径的切割后空气样品通过粒子过滤器，将空气样品中的颗粒物全部过滤掉，然后再通过钼转化器后进入一氧化氮(NO)检测器，得到气态活性氮氧化物的浓度；

3)将步骤1的所有气态和粒子态的活性氮氧化物浓度减去步骤2的气态活性氮氧化物的浓度，即得到该空气动力学等效粒径中的活性氮氧化物的浓度。

所述的方法，其中，空气动力学等效粒径可为PM₁(即颗粒物空气动力学等效粒径小于1微米)至PM₁₀(即颗粒物空气动力学等效粒径小于10微米)的任意规格。

本发明提供的用于实现上述方法的装置，主要包括：

一空气动力学等效粒径切割头，连接三通阀的第一端口；

三通阀的另外两个端口分别连接钼转化器的进气口和一过滤器；

过滤器连接至钼转化器的进气口；

钼转化器的出气口连接一氧化氮检测器。