[发明专利]一种大气有机硝酸酯的分类测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种大气有机硝酸酯的分类测量方法及系统，基于烷基硝酸酯(ANs)和过氧硝酸酯(PNs)的梯度热解生成NO₂的特征，将热解技术和测量NO₂的腔增强吸收光谱技术(CEAS)结合，通过将采样气体分流为三路，分别经过常温通道、中高温通道和高温通道后周期性循环进入CEAS检测装置进行检测，实现大气中NO₂、NO₂+PNs和NO₂+PNs+ANs的吸收光谱测量，进一步光谱解析得到大气中NO₂、PNs和ANs含量。本发明通过模块化设计实现测量仪器系统的搭建，各模块独立，易于检修，日常维护简单，系统能耗低，仪器稳定性高，机械抗压性强，体积小，重量轻，适用于实验室定量和外场观测中大气有机硝酸酯的在线测量。

技术领域

本发明属于大气气体监测技术领域，涉及大气有机硝酸酯(过氧硝酸酯和烷基硝酸酯)的分类测量，具体涉及一种基于热解技术和腔增强吸收光谱(cavity enhancedabsorption spectroscopy,CEAS)技术的有机硝酸酯定量方法及系统，适用于实验室实验和外场观测中有机硝酸酯的在线测量。

背景技术

活性含氮化合物是大气中一类重要的痕量气体，和大气中的氧化剂的浓度分布息息相关，是影响空气质量和气候变化的关键物种。大气中的氮氧化物在化学转化过程中会生成有机硝酸酯，按照官能团的差异可分为过氧硝酸酯(Peroxy Nitrates,PNs)和烷基硝酸酯(Alkyl Nitrates,ANs)。有机硝酸酯既可以作为氮的临时储库实现远距离传输，同时也是二次有机气溶胶(Second Organic Aerosol,SOA)的重要前体物，因此实现大气中有机硝酸酯的测量对于典型污染过程的解析和污染防控策略的制定均具有重要意义。有机硝酸酯来自于环境的初级排放和二次转化生成，同时去除途径复杂，因此有机硝酸酯的大气分布具有多样性，这使得其测量技术的建立具有挑战性。

有机硝酸酯的测量技术从气相色谱的使用开始不断发展，首先通过气相色谱实现物种分离，然后使用电子捕获技术，鲁米诺化学发光技术或者质谱技术等对分离后的物种实现定量，其中气相色谱电子捕获技术是目前使用最为广泛的方法。基于气相色谱的测量技术可以实现单物种的定量，但是存在时间分辨率较低，需要定时标定以及一些痕量气体的标准物质无法获取的问题，这导致了有机硝酸酯的总量测量缺乏。有机硝酸酯具有梯度热解的特点，PNs和ANs在合适的热解温度下将会梯度热解生成NO₂，激光诱导荧光技术首次应用于热解生成的NO₂的定量，具有灵敏度好，时间分辨率高的优越性能，但是成本高，维护复杂等使得其应用受限，质谱技术也存在类似的现象。

发明内容

在本发明的第一方面，提供了一种大气有机硝酸酯分类总量测量方法，耦合了热解技术和腔增强吸收光谱(cavity enhanced absorption spectroscopy,CEAS)技术，先对采样大气进行不同温度的加热来梯度热解过氧硝酸酯和烷基硝酸酯并生成NO₂，接着通过腔增强吸收光谱技术对梯度热解生成的NO₂进行检测，从而实现气态过氧硝酸酯和烷基硝酸酯的分类测量，具有高稳定性，高准确性，体积小，重量轻，操作简单以及能耗低的优点，能够实现在实验室实验和外场观测中大气有机硝酸酯的在线测量。

本发明提供的大气有机硝酸酯的分类测量方法，包括以下步骤：

1)将待测气体分流为三路，分别进入常温通道、中高温通道和高温通道，所述常温通道内过氧硝酸酯(PNs)和烷基硝酸酯(ANs)均不热解，所述中高温通道内PNs完全热解为NO₂而ANs不热解，所述高温通道内ANs和PNs均发生完全热解生成NO₂；