[發明專利]一種氣相半揮發性有機物在線測量系統、方法和應用

有效

• 申請號: 201910546688.6
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110333127B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 陳仕意;杜玥萱;曾立民
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N1/44
• 分類號: G01N1/44;G01N30/08
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 韓曉梅

本發明涉及一種氣相半揮發性有機物在線測量系統，所述系統包括過濾頭、電磁三通閥、富集?熱脫附裝置、二位六通閥、質量流量控制器、氣泵、氣相色譜、一次捕集阱、二次聚焦阱、供氣和壓力控制系統，所述過濾頭的入口連接設置采樣對象，該過濾頭的出口通過鈍化不銹鋼管與電磁三通閥的B口相連接設置，所述電磁三通閥的C口通過鈍化不銹鋼管與一次捕集阱的入口相連接設置，所述電磁三通閥的A口通過鈍化不銹鋼管與供氣及氣路壓力控制系統相連接設置。本系統氣路簡單，可對氣相SVOCs實現在線富集測量，避免了傳統間接計算方法的誤差，結構緊湊，裝置小型化，操作簡單，在長期運行中可實現對有機物的精準測量，結果可靠。

技術領域

本發明屬于環境監測技術領域，尤其是一種氣相半揮發性有機物在線測量系統、方法和應用。

背景技術

近年來，以顆粒物和臭氧為代表的二次污染受到了各界的廣泛關注，特別是細顆粒污染，其對氣候變化，大氣化學反應過程和人體健康都具有重大的影響。除了傳統理論上的揮發性物質(Volatile Organic Compounds，VOCs)外，半揮發性質有機物(Semi-OrganicCompounds,SVOCs)是另一種重要的前體物，特別是對大氣二次有機氣溶膠(SecondaryOrganic Aerosol，SOA)的生成貢獻更大。大氣中的SVOCs可以以凝結、氣粒分配等均相非均相作用形成二次有機氣溶膠，從而形成較多的細顆粒物，影響空氣質量。實現對大氣氣相半揮發性有機物的在線準確監測是研究大氣有機物污染特征和化學機理的基礎，特別是對大氣SOA等二次污染的生成機制的補充具有重要意義。

目前國內外對氣相SVOCs研究的較少。大部分是利用PUF或XAD-2對氣相SVOCs進行離線采樣，再通過熱解吸或溶劑洗脫、衍生化方法濃縮后通入GCMS中進行分析，美國環保局EPA環境空氣標準TO-13即是使用大容量PUF吸附和索氏提取從而實現對大氣中21種半揮發性有機物多環芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)進行離線富集采樣，再用GCMS進行檢測。針對具體監測儀器而言，國內外目前還沒有針對氣相SVOCs在線測量的商品化儀器，僅能對半揮發性有機物的總量和顆粒相濃度進行測量，并通過總量與顆粒態含量差減計算得到氣態含量，例如二位氣相色譜、半揮發性有機物測量系統(SV-TAG)等，然而間接對氣相SVOC的測量會造成較大的誤差。根據氣相半揮發性有機物的理化特性，采用直接在線測量技術，使用特定多孔有機吸附劑二級熱解析法即可實現對C₁₂-C₂₄跨度范圍內的氣相半揮發性有機物進行富集前處理，并配合GCFID對其進行檢測。本發明對大氣氣相SVOCs在線測量實現了創新改進，為大氣氣相半揮發性有機物來源及轉化研究提供測量技術的支撐。

由于大氣氣相SVOCs沸點較高，在大氣中濃度極低，物種復雜，且粘性大極易損失等特點，尚未形成針對氣相半揮發性有機物在線監測的方法與裝置。

鑒于氣相SVOCs特殊的理化特征，需對其富集裝置進行相應的設計。大氣氣相SVOCs在環境中的濃度極低(ppq級別)，采用特定吸附劑進行捕集時，單一捕集的采樣體積有限導致富集倍數太低，無法滿足后續GCFID的檢出限；SVOCs沸點高、粘性大、可在氣相和顆粒相間相互轉化等特征，采集下來的大氣樣品中的SVOCs很容易在管路中損失，可造成系統的靈敏度降低；采用吸附劑溫度控制的方法對其進行富集時，對溫度的精準控制是對有機物定量測量的關鍵技術，如何在保證樣品的富集效率和回收率的同時盡量減少前處理裝置的體積與能耗仍是亟待解決的問題。

通過檢索，尚未發現與本發明專利申請相關的專利公開文獻。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種氣相半揮發性有機物在線測量系統、方法和應用。該系統氣路簡單，可對氣相SVOCs實現在線富集測量，可直接對大氣環境條件下低濃度的半揮發性有機物進行在線測量，避免了傳統間接計算方法的誤差。該系統時間分辨率為23-53min，結構緊湊，裝置小型化，操作簡單，結果可靠，可實現對大氣氣相半揮發性有機物的在線精準測量。