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青岛能源所研发出实时分析气溶胶组分的高时间分辨率便携式光谱装置
2018-06-06   青岛生物能源与过程研究所 【
  近年来,我国中东部城市群区域雾霾现象频发,大气污染已经成为国家和人民群众广泛关注的环境问题。作为认知、预警、监控和治理大气污染的关键环节,大气气溶胶的化学组成的快速、原位、准确分析,已成为环境和分析科学急需解决的重要问题。目前,大气气溶胶组分分析仍然主要依赖离线采样技术,随后还需要样品处理和仪器分析。该处理步骤繁琐,具有时间和空间的局限性,无法实现组分的快速和高分辨采集分析;同时,分析装置体积和重量较大,不便携,操作复杂,缺乏简明的控制程序,严重限制了大气颗粒物组分的现场、高分辨分析。

  青岛能源所资源环境与绿色分离研究组,基于湿式平行板溶蚀器、在线可溶颗粒物收集器、发光二极管、长光程液芯波导、光电转换器等器件,集成研发了高时间分辨、灵敏分析大气气溶胶中可溶性硫酸盐、三氧化硫的光学装置(如图1所示)。研发装置检测硫酸根的灵敏度可达7.3 μgL-1(S/N=3),日内日间精密度均小于6.0%,应用研发装置在线采集大气气溶胶样品并分析颗粒物中可溶性硫酸根的单次检测时间为4分钟。应用其连续分析研究所内不同天气数小时大气气溶胶组分中硫酸根和三氧化硫的浓度变化,证实了研发装置具备较好的稳定性和应用前景(如图2所示)。相关成果发表在ACS出版的Analytical Chemistry期刊(影响因子6.320DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01055

  图1 研制高通量大气气溶胶中SO3SO42-检测装置示意图

  图2 应用研发装置对研究所内大气中SO3和可溶SO42-检测结果

  此外,资源环境与绿色分离研究组与东北大学合作,针对大气中的二氧化氮研发高时间分辨光学检测装置具备原位、实时、灵敏监测城市大气中NO2的优点,装置与性能如图3所示。研发装置对于NO2的检出限为5ppbv,日内精密度为4.1%,日间精密度为5.7%,分析时间为4 min,线性范围可达到700 ppbv。相关成果已同样发表在Analytical Chemistry期刊(2017, 89, 13064–13068

  图3 高时间分辨大气中NO2的光学检测装置和性能

  相关系列成果得到国家自然科学基金、中国科学院科研仪器设备研制项目、山东省重点研发计划和青岛市民生科技计划项目等支持。(文/图 田永 赵宗山)

  发表论文原文链接

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

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

  

 
 
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