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青島能源所研發(fā)出實(shí)時(shí)分析氣溶膠組分的高時(shí)間分辨率便攜式光譜裝置

發(fā)布時(shí)間: 2018-06-06
撰稿: 青島生物能源與過程研究所
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　　近年來，我國中東部城市群區(qū)域霧霾現(xiàn)象頻發(fā)，大氣污染已經(jīng)成為國家和人民群眾廣泛關(guān)注的環(huán)境問題。作為認(rèn)知、預(yù)警、監(jiān)控和治理大氣污染的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，大氣氣溶膠的化學(xué)組成的快速、原位、準(zhǔn)確分析，已成為環(huán)境和分析科學(xué)急需解決的重要問題。目前，大氣氣溶膠組分分析仍然主要依賴離線采樣技術(shù)，隨后還需要樣品處理和儀器分析。該處理步驟繁瑣，具有時(shí)間和空間的局限性，無法實(shí)現(xiàn)組分的快速和高分辨采集分析；同時(shí)，分析裝置體積和重量較大，不便攜，操作復(fù)雜，缺乏簡明的控制程序，嚴(yán)重限制了大氣顆粒物組分的現(xiàn)場、高分辨分析。

　　青島能源所資源環(huán)境與綠色分離研究組，基于濕式平行板溶蝕器、在線可溶顆粒物收集器、發(fā)光二極管、長光程液芯波導(dǎo)、光電轉(zhuǎn)換器等器件，集成研發(fā)了高時(shí)間分辨、靈敏分析大氣氣溶膠中可溶性硫酸鹽、三氧化硫的光學(xué)裝置（如圖1所示）。研發(fā)裝置檢測硫酸根的靈敏度可達(dá)7.3 gL-1(S/N=3)，日內(nèi)日間精密度均小于6.0%，應(yīng)用研發(fā)裝置在線采集大氣氣溶膠樣品并分析顆粒物中可溶性硫酸根的單次檢測時(shí)間為4分鐘。應(yīng)用其連續(xù)分析研究所內(nèi)不同天氣數(shù)小時(shí)大氣氣溶膠組分中硫酸根和三氧化硫的濃度變化，證實(shí)了研發(fā)裝置具備較好的穩(wěn)定性和應(yīng)用前景（如圖2所示）。相關(guān)成果發(fā)表在ACS出版的Analytical Chemistry期刊（影響因子6.320）DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01055。

　　圖1 研制高通量大氣氣溶膠中SO3和SO42-檢測裝置示意圖

　　圖2 應(yīng)用研發(fā)裝置對(duì)研究所內(nèi)大氣中SO3和可溶SO42-檢測結(jié)果

　　此外，資源環(huán)境與綠色分離研究組與東北大學(xué)合作，針對(duì)大氣中的二氧化氮研發(fā)高時(shí)間分辨光學(xué)檢測裝置具備原位、實(shí)時(shí)、靈敏監(jiān)測城市大氣中NO2的優(yōu)點(diǎn)，裝置與性能如圖3所示。研發(fā)裝置對(duì)于NO2的檢出限為5ppbv，日內(nèi)精密度為4.1%，日間精密度為5.7%，分析時(shí)間為4 min，線性范圍可達(dá)到700 ppbv。相關(guān)成果已同樣發(fā)表在Analytical Chemistry期刊（2017, 89, 13064–13068）

　　圖3 高時(shí)間分辨大氣中NO2的光學(xué)檢測裝置和性能

　　相關(guān)系列成果得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院科研儀器設(shè)備研制項(xiàng)目、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和青島市民生科技計(jì)劃項(xiàng)目等支持。（文/圖 田永 趙宗山）

　　發(fā)表論文原文鏈接

　　https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.8b01055

　　https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.7b03578

　　

 
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