[發明專利]一種不同濕度大氣中氨氣的化學電離質譜分析系統和方法

有效

• 申請號: 202110626822.0
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113138225B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 侯可勇;董豐碩;劉瑞東;劉兵;黨敏
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N27/64
• 分類號: G01N27/64
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 宋海海

本發明提供一種檢測不同濕度大氣中氨氣的大氣壓化學電離質譜分析系統、方法和應用，屬于分析檢測技術領域。其中，所述系統包括三區電離源裝置和質譜儀；所述三區電離源裝置包括一電離源腔體，所述電離源腔體內部設置有真空紫外燈，電離源腔體內部沿真空紫外燈出射方向依次設置有推斥電極、簾電極、傳輸電極和毛細管電極。本發明采用三區電離源和稀釋氣組合設計，提高了檢測的靈敏度，消除了濕度對氨氣檢測的影響；采用信號歸一化方法，并利用濕度校正系數將不同濕度的氨氣樣品信號進行轉化，結合零濕度下標準曲線，實現了不同濕度條件下氨氣的準確定量檢測，因此具有良好的實際應用之價值。

技術領域

本發明屬于分析檢測技術領域，具體涉及一種檢測不同濕度大氣中氨氣的大氣壓化學電離質譜分析系統、方法及應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

氨(NH₃)在大氣化學中起著重要的作用，是大氣中主要的堿性氣體。大氣中氨的來源非常廣泛，主要來自畜牧業、生物質燃燒、農田肥料、機動車尾氣排放以及各種工業過程。NH₃可以控制大氣氣溶膠的酸度，進而改變氣溶膠粒子的化學成分、反應性、吸濕性和光學性質，對中和酸性氣體和形成氣溶膠粒子具有重要意義。NH₃從大氣中沉積到生態系統中會導致土壤富營養化和酸化，導致森林退化和生物多樣性的喪失。

目前對大氣中氨的標準檢測方法是國標次氯酸鈉-水楊酸分光光度法(GB/T14679-93)、生態環境部發布的離子色譜法氨氣分析標準(HJ1076-2019)，這兩種離線分析方法的缺點是時間分辨率低，耗時費力，而且在樣品處理和分析過程中可能會出現人為污染，增加了結果的不確定性。化學電離質譜儀(CIMS)作為一種在線分析儀器，具有靈敏度高、響應時間長、分辨率高等優點，可以不經預處理直接對樣品進行檢測?；瘜W電離質譜中最關鍵的因素是開發試劑離子實現氨氣的高選擇性、高效電離，近年來，各個研究小組相繼開發了幾種用于CIMS在線監測氣氨的試劑離子，比如質子化丙酮離子、質子化乙醇離子、O₂⁺等。

然而，用于氨氣檢測的化學電離質譜存在一個共同的問題，即其定量的準確性容易受到環境中空氣濕度的影響，而濕度高的大氣會導致本底信號增加，氨氣信號強度不穩定，靈敏度相較于干燥條件下降了。對于以質子化丙酮離子作為試劑離子的CIMS，背景信號主要是[丙酮+水]⁺的峰，質荷比為76，這個信號峰的強度與環境中的空氣濕度線性相關。而氨氣檢測的特征峰[丙酮+銨根]⁺與其非常接近(質荷比也為76，儀器分辨率低于3200將不足以將兩者分離)，因此解決背景信號的干擾問題是CIMS檢測氨的一個重要環節。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種檢測不同濕度大氣中氨氣的大氣壓化學電離質譜分析系統、方法，本發明基于真空紫外燈光電離產生丙酮試劑離子引發化學電離，采用新型三區電離源結構和稀釋氣組合設計，提高了檢測的靈敏度，消除了大氣濕度對氨氣在線檢測強度穩定性的影響；采用新型的信號歸一化方法，并利用濕度校正系數將不同濕度的氨氣樣品信號進行轉化，結合零濕度下標準曲線，從而實現了不同濕度條件下氨氣的準確定量檢測，因此具有良好的實際應用之價值。

為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的第一個方面，提供一種檢測不同濕度大氣中氨氣的大氣壓化學電離質譜分析系統，所述系統包括三區電離源裝置和質譜儀；