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一种新型大气粒子分析方法——大气压固体分析探针质谱

大气中某些有机化合物被氧化后的产物是一种复杂的混合物,其中?#34892;?#29289;质会由于蒸气压较低而凝结,形成难挥发性的亚微粒子,称之为二次有机气溶胶(Secondary Organic Aerosol,SOA) 。二次有机气溶胶对人体健康有危害,能降低大气能见度,通过光散射方式直接影响气候,或通过改变云层属性间接影响气候。

SOA是很多复杂组分的混合物,当前的研究方法大多使用滤片或冲击板捕集SOA中的粒子,再用溶剂萃取,然后使用GC/MS或LC/MS分析。这些方法在分析过程中可能产生一些人为的产物,对分析结果造成影响。例如,SOA中的某些组分会与电喷雾过程中的溶剂发生反应。另外,还有一些实时质谱分析方法应用于大气成分检测,然而,这些方法都难以全面测定SOA粒子?#26576;?#20998;,而且,往往这些分析方法都需要利用到特殊的专业设备。

实验方法

本文首?#21355;?#29992;大气压固体分析探针质谱(Atmospheric Solids Analysis Probe Mass Spectrometry,ASAP-MS)鉴定了SOA粒子中的有机组分,实验使用的SOA样品一是在烟雾室内用O3或N2O5将α-蒎烯和异戊二烯氧化,二是在森林和郊区位置直接采集气体样品。使SOA样品冲击到硒化锌板,然后使用傅立叶变换-红外光谱分析,接着导入ASAP-MS做进一步的分析。本方法的优势在于进行质谱分析的同时可以获得红外光谱数据,红外分析后的样品无需任何前处理即可直接导入ASAP探针。各样品的质谱图如下:

SOA 样?#20998;?#35889;图

上图左边为200℃下获得的ASAP-MS质谱图,右边为随施加于探针上热解吸温度升高而获得的总离子流图。其中a、b、c样品为实验室制取的SOA,d、e样品为在森林和郊区位置采集的SOA。

总结

从本文第一次将ASAP-MS应用于SOA分析的结果来看,ASAP-MS是一种很有前途的大气粒子中有机组分分析技术。主要优势在于本方法前处理步骤极少,不需要特殊的专业设备,可与多种质谱仪相兼容,成本低廉,通用性较好。另外,可与其他非破坏性的检测技术如FT-IR联用,获得更多的样品信息。因此,本方法可广泛应用于实验室及野外分析。

备注:译自《Atmospheric Solids Spectrometry: A New Particle Analysis》,原文发表于《Analytical Chemistry》卷82. 2010第14期;5922-5927.

下载地址:Atmospheric solids analysis.pdf
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