[发明专利]大气污染物实时采样分析的装置及方法

说明书

本发明提供一种大气污染物实时采样分析的装置及方法，装置包括：颗粒物在线采样单元、环境气体组分采样单元、软电离装置和质谱仪；颗粒物在线采样单元包括大气进气管路、转盘组件、第一导气软管、抽气泵、膜加热组件、第一三通阀和氮气高压瓶。优点：(1)利用等离子体产生反应活性较高的反应离子，与从采样膜解吸出来的化合物反应，扩大装置可分析样品范围，并且提高方法灵敏度。通过将样品穿过等离子体发生装置，提高两者的接触面积和时间，提高效率。(2)通过在转盘上安装多个颗粒物采样膜，降低停机换膜的频率，提高样品采集效率，简化操作步骤。(3)通过蜂窝窗给颗粒物采样膜直接加热，提高颗粒态样品热解吸效率。

技术领域

本发明属于大气污染检测技术领域，具体涉及一种大气污染物实时采样分析的装置及方法。

背景技术

对大气污染物中复杂的化合物进行化学分析需要强大的工具。质谱是一种通过测量化合物分子量来鉴定其元素组成、进而解析其结构的方法，具有高灵敏度和普适性的特点，因此特别适用于大气污染物的分析。对于颗粒态污染物，现广泛使用的是基于膜采样的离线质谱分析法，即在滤膜上采集12-24小时颗粒物，利用溶剂提取出可溶物，再经过复杂的前处理，最后通过色谱-质谱联用方法进行分析。虽然该方法能以较高灵敏度和准确性检测多种化合物，但具有不稳定或低挥发性组分会在样品采集和前处理过程中损失、分析周期长和操作复杂等缺点。另外一种方法是利用在线气溶胶质谱仪对颗粒物中的化合物进行实时分析。然而，现有的气溶胶质谱仪配备电子轰击离子源或是激光离子源，它们在将有机物分子离子化的时候使其碎裂，形成多个离子峰，因此只能通过这些碎片对有机化合物的种类和分子组成进行推测，不能确定分子构成。

配备有气体和气溶胶膜进样装置的化学电离源-质谱仪结合了离线膜采样和在线质谱的优点，可以在颗粒物膜采集和气体进样两种模式下自动切换，实现颗粒物和气态物质的在线检测。它利用聚四氟乙烯采样膜采集颗粒物，再由热氮气使颗粒态污染物挥发出来。气态污染物与化学电离源生成的反应气反应形成离子，进而被质谱仪分析检测。在颗粒物被采集的同时，质谱仪进行气体样品的分析。该方法的存在三个主要问题：一、化学电离源虽然属于软电离源，有助于化合物的种类鉴定，但可被离子化的样品种类受所用化学反应气种类所限，通用性不强，不能离子化全部污染物。二、由于聚四氟乙烯采样膜不耐高温，仅可解离出较低沸点的颗粒态污染物，而且装置内只有一张膜，短时间内反复多次利用使得每次分析结果可能有相互干扰。三、通过大流量热氮气将采样膜内的化合物解吸出来的同时进行了稀释，降低了仪器的灵敏度。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种大气污染物实时采样分析的装置及方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种大气污染物实时采样分析的装置，包括：颗粒物在线采样单元(100)、环境气体组分采样单元(200)、软电离装置(300)和质谱仪(400)；