[发明专利]一种在线测量大气颗粒物锰含量的方法及系统

说明书

本发明涉及一种在线测量大气颗粒物中锰含量的方法及系统，属于大气环境技术领域，解决了现有技术中只能离线采集样品进行测定，无法实现对锰含量的在线测量；只能测量锰的总含量，无法同时对大气颗粒物中总锰含量和水溶性锰含量进行同时测定的问题。该方法包括：大气颗粒经收集、预处理，与处理剂在微波照射下反应，反应结束后，经超纯水冲洗得到冲洗液；冲洗液除气和过滤得到含锰处理液；含锰处理液与标定液充分混合反应生成待测液；对待测液进行光谱定量检测，测定其浓度，通过待测液浓度计算得到大气颗粒锰总含量或大气颗粒中水溶性锰含量；处理剂为水或发烟硝酸。该方法及系统实现了对大气中锰含量的精准在线监控测量。

技术领域

本发明涉及大气环境技术领域，尤其涉及一种在线测量大气颗粒物锰含量的方法及系统。

背景技术

锰作为大气微量金属元素中的关键组分，通常来源于煤炭燃烧，工业及机动车排放以及沙尘扬尘，参与到大气中多种氧化过程之中。水溶性锰对于大气颗粒物中主要成分硫酸盐的生成过程有着巨大的贡献，二氧化硫会在含有锰离子的颗粒物液滴表面快速被催化氧化生成硫酸盐，反应速率高于其它硫酸盐生成途径1-2个数量级。另外，研究表明锰元素的存在也会对二次有机气溶胶的产率有一定影响。因此，锰由于其高反应活性，对于大气中二次颗粒物的生成具有重要的影响。

然而，目前在我国以及世界范围内，颗粒物中锰含量的测量技术大多为离线测量手段，无法获取具有高时间分辨率的锰含量数据，以便分析预测污染机制和趋势。在线测量颗粒物中锰含量的手段仅有一种，即X射线荧光光谱法，该方法只能测量锰的总含量，并且检测限高，无法获取水溶性锰含量信息。

因此，准确测定大气颗粒物中锰含量及水溶性锰含量的在线测量方法和系统成为实验室研究和外场观测的迫切需求。实现大气颗粒物中锰含量及水溶性锰含量的准确在线测量，对深入研究大气污染问题具有重要作用和意义。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种在线测量大气颗粒物中锰含量的方法及系统，至少解决现有技术存在的以下问题之一：(1)只能离线采集样品进行测定，无法实现对锰含量的在线测量，无法获取具有高时间分辨率的锰含量数据，以便分析预测污染机制和趋势；(2)只能测量锰的总含量，无法同时对大气颗粒物中总锰含量和水溶性锰含量进行测定。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种在线测量大气颗粒物中锰含量的方法，实时采集的大气颗粒物经过预处理后，与处理剂蒸汽在微波加热条件下进行微波加热反应，得到含锰处理液后在线测量大气颗粒物中锰的总含量；处理剂为发烟硝酸。

进一步地，得到含锰处理液后还在线测量大气颗粒物中锰的总含量，处理剂为水。

进一步地，微波加热反应后的产物通过纯水冲洗得冲洗液，冲洗液进行除气，除气后的冲洗液过滤后得到含锰处理液。

进一步地，含锰处理液经与标定液充分混合，生成待测液后进行光谱定量检测测定其浓度，通过待测液浓度计算得到大气颗粒物中锰总含量。

进一步地，标定液包括无色孔雀石绿溶液、高碘酸钠溶液和乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液。

本发明还提供了一种在线测量大气颗粒物锰含量的系统，包括采集单元、处理单元、化学转化单元和测量单元；采集单元，对大气颗粒进行收集、预处理，预处理后的大气颗粒与处理剂蒸汽在微波照射下反应，反应结束后，经超纯水冲洗得到冲洗液；处理单元，对冲洗液除气和过滤，得到含锰处理液；化学转化单元中，含锰处理液与标定液充分混合生成待测液；测量单元，对待测液进行光谱定量检测测定其浓度，通过待测液浓度计算得到大气颗粒锰总含量与大气颗粒中水溶性锰含量。