[发明专利]一种大气有机气溶胶检测及源解析方法

摘要

本发明通过离线采集大气气溶胶样品，不仅可以拓展大气气溶胶样品的空间分辨率和气溶胶质谱仪的测量颗粒的尺寸范围，还可以实现气溶胶的长期观测。通过水溶性和非水溶性提取的样品，可以最大化还原有机气溶胶的全部组分。使用AMS分别对水溶性有机物样品和非水溶性有机物样品进行测量，测量得到初始水溶性有机物质谱矩阵和初始非水溶性有机物质谱矩阵。使用TOC分析仪对水溶性有机物样品进行分析，使用OC/EC分析仪对非水溶性有机物样品进行分析，然后对AMS获得的数据进行修正。再通过PMF解析得到因子，并且与GC‑MS与LC‑MS所测的分子标志物进行相关性比对，从而提高源解析结果准确性。此外，滤膜采集和样品分析方法操作简单，大大节省了人力和设备维护的成本。

主权项

1.一种大气有机气溶胶检测及源解析方法,其特征在于包括以下步骤：a、建立大气环境定位观测采样点，选取不同粒径切割头的采样器进行多次采样得到多个有机气溶胶采样样品；b、将有机气溶胶采样样品萃取获得水溶性有机物样品和非水溶性有机物样品；c、将水溶性有机物样品进行雾化、除湿，将非水溶性有机物样品进行雾化、除湿；d、使用AMS分别对水溶性有机物样品和非水溶性有机物样品进行测量，测量得到初始水溶性有机物质谱矩阵和初始非水溶性有机物质谱矩阵；初始水溶性有机物质谱矩阵的每一列代表一种具有相同质荷比的离子的有机物在多个水溶性有机物样品中的浓度，每一行代表一个水溶性有机物样品的各种不具有相同质荷比离子的有机物的浓度；初始非水溶性有机物质谱矩阵的每一列代表一种具有相同质荷比的离子的有机物在多个非水溶性有机物样品中的浓度，每一行代表一个非水溶性有机物样品的各种不具有相同质荷比离子的有机物的浓度；e、使用TOC分析仪对水溶性有机物样品进行分析，测量得到水溶性有机碳的浓度WSOC，并通过公式(1)，根据水溶性有机碳的浓度WSOC计算得出水溶性有机物的浓度WSOM；WSOM＝WSOC×OM/OCWSOM  (1)公式(1)中OM/OCWSOM表示AMS测量得到的水溶性有机物与水溶性有机碳的比值；f、使用OC/EC分析仪对非水溶性有机物样品进行分析，测量得到非水溶性有机碳的浓度WIOC，并通过公式(2)，计算得出非水溶性有机物的浓度WSOM；WIOM＝WIOC×OM/OCWIOM  (2)公式(2)中OM/OCWIOM表示AMS测量得到的非水溶性有机有机物与非水溶性有机碳的比值；g、通过WSOM与WIOM的浓度对AMS获得的初始水溶性有机物质谱矩阵和初始非水溶性有机物质谱矩阵进行修正，建立WSOM与WIOM数据矩阵，修正方法如下：公式(3)中WSOMi为步骤e中计算的得出的第i个采样样品的水溶性有机物的浓度，Orgi为AMS所测得初始水溶性有机物质谱矩阵中第i个水溶性有机物样品的各种水溶性有机物的浓度之和；然后将AMS所测得初始水溶性有机物质谱矩阵的第i行数据乘以系数Ci，即获得修正后的水溶性有机物质谱矩阵；公式(4)中WIOMi为步骤e得到的第i采样次样品的非水溶性有机物的浓度，Orgi为AMS所测得初始有机物质谱矩阵中第i个非水溶性有机物样品的各种非水溶性有机物的浓度之和；然后将AMS所测得初始非水溶性有机物质谱矩阵的第i行数据乘以系数Ni，即获得修正后的非水溶性有机物质谱矩阵；h、使用PMF算法进行源解析,得到最优解，源解析方法如下：X＝GF+E  (5)公式(5)中X为m×n阶矩阵，m为修正后的水溶性有机物质谱矩阵或者修正后的非水溶性有机物质谱矩阵，n为每次样品的采集周期；E未能被PMF模型拟合的数据；G为n*p的矩阵，F为p*m的矩阵，p为污染源的数目；公式(6)中xij为矩阵X一个部分，i和j表示矩阵X的行数和列数；gij是矩阵G的一个部分，gij的列表示污染源的时间变化序列；fij是矩阵F的一个部分，fij的行表示AMS测得的污染源质谱；eij是残留矩阵E的一部分；PMF模型将矩阵F每一行归一化，然后算出对应的G矩阵列的值即单位质量浓度的时间变化序列；G和F的值不断的使用最小二乘法迭代拟合，以得出符合数据集的最优解，得出一个最小拟合参数Q：公式(7)中σij是xij的标准偏差，|eij/σij|＞4时将重新拟合以保证异常值不大于4。