本发明专利技术公开了一种基于流动监测车的单颗粒气溶胶在线质谱检测方法，所述方法基于一颗粒物在线质谱检测系统，该系统包括单颗粒气溶胶在线质谱仪和流动监测车，单颗粒气溶胶在线质谱仪设置在流动监测车上。该方法利用车载单颗粒气溶胶在线飞行时间质谱直接对污染源的颗粒物进行在线测量，得到颗粒物数浓度、颗粒物粒径谱图和颗粒物在线质谱数据；利用ART-2a的方法对颗粒物的成分进行分类，得到不同时间分辨率下和不同粒径下的单颗粒化学成分数据；利用质谱直接解析技术对颗粒物来源进行解析，判断颗粒物的来源。可同时检出单个颗粒的粒径和化学组成信息，同时能够在无需样品前处理条件下直接快速测样，实现高通量样品分析，并且可以实现来源解析。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单颗粒质谱检测领域，特别涉及一种。
技术介绍
目前，我国灰霾发生形势相当严峻，许多大中小城市都有灰霾现象发生。灰霾天气是一种严重的灾害性天气现象，大量细颗粒物和气体污染物通过太阳光的吸收、散射或反射，降低大气能见度，影响城市空气质量，导致太阳辐射强度减弱与日照时数减少，造成农业减产。同时其还能进入人体，引发呼吸道疾病，进而对人体健康造成危害。灰霾期间气溶胶粒子化学特性的研究也越来越受到关注。因此，气溶胶粒子(或单颗粒)污染源监测仪器成为大气环境监测不可缺少的重要设备。气溶胶的化学成分可以简单地分为水溶性无机离子、有机物和元素碳(黑碳)。目前对于大气气溶胶的元素和化学成分的分析方法有很多，主要可分为需要前处理的离线方法和无需前处理、直接进样的在线方法两种。前者主要包括电感耦合等离子质谱(ICP-MS)(例如崔明明，王雪松，张远航等.广州地区大气可吸入颗粒物的化学特征及来源解析.北京大学学报(自然科学版)，2008，44(3):459-466.)和GC-MS (何凌燕，胡敏，黄晓峰等.北京大气气溶胶PM2.5中的有机示踪化合物.环境科学学报，2005，25(1):23-29.)。在线方法主要为ATOFMS (例如Whiteaker JR, Suess DT, Prather KA.Effects of meteorologicalcondit1ns on aerosol composit1n and mixing state in Bakersfield, CA.Environmental Science and Technology.2002，36 (11): 2345-2353.)。离线方法可以得到气溶胶PM2.5的化学成分，但前处理的方法过程繁琐耗时，分析单个样品约需I小时，并且无法同时测得单个颗粒的粒径及化学信息，也很难得到气溶胶PM2.5在较高时间分辨率下(如数分钟)的时间变化情况。在线ATOFMS方法无需样品前处理，分析速度快，但无法实现实时在线监测及源解析。综上，受在线和离线方法的所限，现有颗粒物研究很难实时在线同时测定单个颗粒的粒径和化学组成信息，以及来源解析，限制了对其产生机理以及相关控制技术的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种，该方法可同时检出单个颗粒的粒径和化学组成信息，同时能够在无需样品前处理条件下直接快速测样，实现高通量样品分析，并且可以实现来源解析。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现:，所述方法基于一颗粒物在线质谱检测系统，该系统包括单颗粒气溶胶在线质谱仪和流动监测车，所述单颗粒气溶胶在线质谱仪设置在流动监测车上，所述方法包括以下步骤:(I)大气中的气溶胶在大气压条件下被引入现有的单颗粒气溶胶在线质谱仪内部真空系统；在空气动力学透镜的作用下，气溶胶颗粒被聚焦成为准直颗粒束，在离开空气动力学透镜时经气体超音速膨胀进入测径区；(2)在测径区，气溶胶颗粒连续散射两束相距已知距离的激光束，根据颗粒在这两束激光之间的渡越时间，一方面计算颗粒的空气动力学直径，另一方面触发266nm激光将颗粒物电离，同时控制电离激光的出射时间，使颗粒到达电离区中心的时候激光恰好电离气溶胶颗粒；(3)经过电离区后，电离产生的气溶胶正负离子经现有的双极飞行时间质量分析器(TOF-MS)分别检测，同时，保存颗粒的飞行时间、散射光强度、每一个颗粒的谱图信息，利用上述信息完成质谱检测。优选的，所述单颗粒气溶胶在线质谱检测方法还包括对颗粒物样品的来源进行解析，包括步骤:(4-1)利用单颗粒飞行时间质谱方法，使用单颗粒气溶胶在线质谱仪直接对目标大气颗粒物的粒径和成分信息进行在线测量，得到颗粒物数浓度、颗粒物粒径谱图和颗粒物在线质谱数据；(4-2)利用ART_2a的方法对颗粒物的成分进行分类，类别共分为元素碳颗粒、含钠钾颗粒、有机碳颗粒、元素有机碳、含金属颗粒物、含钾颗粒物、扬尘、左旋葡聚糖和其他共九类颗粒；得到不同时间分辨率下和不同粒径下的单颗粒化学成分数据；(4-3)采用质谱直接解析技术(具体解析方法参照公开号为CN103674789A的专利技术)对单颗粒进行受体源分析，判断颗粒物的来源，来源共分为海盐、扬尘、生物质燃烧、机动车尾气、工业源、燃煤、纯二次有机源以及其他源共8大类。这种基于单颗粒在线质谱仪的源解析结果能够用于解释该区域的污染过程及成因，及时应对污染事件的发生。优选的，所述单颗粒气溶胶在线质谱检测方法还包括粒径校准步骤:往一定量的蒸馏水中加入PSL(聚苯乙烯)小球溶液，并混匀，PSL小球粒径包括0.2μ??、0.3μ??、0.5μ??、0.72 μm、1.0 μm、1.3 μm、2.0 μm ;然后利用气溶胶发生器产生单分散气溶胶粒子；然后进样到单颗粒气溶胶在线质谱仪，通过单颗粒气溶胶在线质谱仪计算不同粒径的PSL小球穿越两束测径激光的飞行时间，并绘制数据采集校正曲线和数据处理校正曲线。优选的，所述单颗粒气溶胶在线质谱检测方法还包括质谱图校正步骤:称量一定量的分析纯NaI到气溶胶发生器中，加入一定量的蒸馏水并摇匀；样品进样后，通过单颗粒气溶胶在线质谱仪得到NaI的正、负离子质谱图，当离子峰偏离时，采用系统自带软件SPAMS-ANALZE对质谱图进行校正。优选的，所述单颗粒气溶胶在线质谱检测方法，每次采样前需要查看单颗粒气溶胶在线质谱仪进样口压力，使其压力范围在常用值±0.1torr范围内；当压力变小并超出压力范围时，就清洗或更换小孔片，使其恢复至原来的进样压力范围，若恢复不了，就重新做粒径校正。优选的，所述单颗粒气溶胶在线质谱检测方法，每次采样前需要查看质量数，使其偏差在±0.5质量数范围内；当质量数偏差超出0.5个质量数时需对其进行质量校正。优选的，所述单颗粒气溶胶在线质谱检测方法，每次采样前需查看单颗粒气溶胶在线质谱仪的电离激光能量，使其电离能在常用值±0.03mJ范围内；当能量下降时，应调节采集设置的间隔时间，使出射能量保持在常用值范围内。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于流动监测车的颗粒物在线质谱检测方法，该方法可实时在线同时检出单个颗粒的粒径和化学组成信息，同时能够在无需样品前处理条件下直接快速测样，实现高通量样品分析，并且可以实现来源解析，对污染源的颗粒物产生机理提供更全面的数据信息，发挥其应急监测及安全预警作用。【附图说明】图1 (a)为流动监测车的结构示意图。图1(b)为流动监测车的侧视图。图2为颗粒物飞行速度与粒径关系拟合曲线。图3为NaI正、负离子质谱图。图4(a)为颗粒物数浓度随时间变化的曲线图。图4 (b)为颗粒物的粒径谱图。图4(c)为颗粒物平均质谱图。图5(a)为某石化厂炼油区的单颗粒成分谱图。图5(b)为某石化炼油区的单颗粒源解析谱图。其中，1-驾驶室，2-工作区，3-功能区，4-仪器区，5-减震机柜，6_单颗粒气溶胶在线质谱仪，7-切割头，8-设备带，9-工作台，10-交流插座；11-换气扇，12-设备箱，13-防水电源插座，14-摄像机，15-泛光灯，16-储物柜。【具体实施方式】下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于流动监测车的单颗粒气溶胶在线质谱检测方法，其特征在于，所述方法基于一颗粒物在线质谱检测系统，该系统包括单颗粒气溶胶在线质谱仪和流动监测车，所述单颗粒气溶胶在线质谱仪设置在流动监测车上，所述方法包括以下步骤：(1)大气中的气溶胶在大气压条件下被引入现有的单颗粒气溶胶在线质谱仪内部真空系统；在空气动力学透镜的作用下，气溶胶颗粒被聚焦成为准直颗粒束，在离开空气动力学透镜时经气体超音速膨胀进入测径区；(2)在测径区，气溶胶颗粒连续散射两束相距已知距离的激光束，根据颗粒在这两束激光之间的渡越时间，一方面计算颗粒的空气动力学直径，另一方面触发266nm激光将颗粒物电离，同时控制电离激光的出射时间，使颗粒到达电离区中心的时候激光恰好电离气溶胶颗粒；(3)经过电离区后，电离产生的气溶胶正负离子经现有的双极飞行时间质量分析器分别检测，同时，保存颗粒的飞行时间、散射光强度、每一个颗粒的谱图信息，利用上述信息完成质谱检测。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王伯光，张志娟，周振，黄正旭，李梅，傅忠，王安侯，李云鹏，程鹏，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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