本发明专利技术公开了一种亚微米气溶胶化学组成的实时、在线快速质谱分析系统与方法，该系统包括SESI源与质谱仪；SESI源包括腔体、设置在腔体上的进样口、废气出口、纳升ESI；所述的SESI源的腔体与质谱仪相连。一种亚微米气溶胶化学组成的实时、在线快速质谱分析方法，包括步骤：纳升ESI产生初级离子，初级离子电离通过进样口进入腔体的亚微米气溶胶，得到气溶胶离子，气溶胶离子进入质谱仪检测，得到谱图，根据谱图分析得到亚微米气溶胶化学组成。本发明专利技术的方法，可以实时高效测定亚微米气溶胶的化学组成，具有巨大的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
目前，我国京津冀、长三角、珠三角等经济发达地区均面临严峻的灰霾污染问题， PM2.5 (空气动力学等效直径< 2. 5 μ m)严重超标。亚微米(空气动力学等效直径〈1 μ m)气 溶胶作为PM2.5的主要组成部分，一方面其粒径与可见光波长相当，容易散射太阳光，可以显 著影响能见度、辐射平衡和气候变化；另一方面，亚微米气溶胶会进入肺泡，引发肺癌等严 重疾病。研宄表明，我国高浓度PM 2.5与静稳气象条件下大气气相污染物(如SO 2、VOCs)的 二次反应密切相关，这些二次反应可以产生大量的亚微米气溶胶；其中吸湿性强的硫酸盐 以0 2氧化产物）等可以通过颗粒物吸水进一步促进非均相反应的发生，更有助于亚微米气 溶胶的形成。 亚微米气溶胶的化学组成，对解析其污染来源与生成机制、评价其环境效应与健 康危害，以及相关控制治理技术研宄等，具有重要的影响。现有亚微米气溶胶化学组成 分析方法包括，质谱、离子色谱、黑碳仪、电子显微镜、激光显微镜等，其中质谱在灵敏度、 定性准确度、检测速度等方面具有不可比拟的显著优势。质谱方法还可进一步分为非实 时和实时两种。非实时的质谱方法，如传统的气相色谱质谱联用（Gas chromatography mass spectrometry，GC-MS)和液相色谱质谱联用（Liquid chromatography mass spectrometry，LC-MS)，由于需要进行样品前处理和色谱分离，单个样品分析耗时长，导 致监测数据的时间分辨率低(小时级)，无法表征亚微米气溶胶化学组成的实时存在情况； 实时的质谱技术，如气溶胶质谱（Aerosol mass spectrometry，AMS)和化学电离源质谱 (Chemical ionization mass spectrometry，CI-MS)，虽然可以实现高时间分辨率监测， 但获得的化学成分信息受到质谱电离源限制，如AMS采用电子轰击源（Electron impact ionization)，用于电离亚微米气溶胶的初级离子（电子）能量过大，仅能获得气溶胶分子碎 片，不利于化学组成分析；CI-MS采用的CI源，其初级离子（NCV)具有选择性，仅电离部分 与NCV形成加合物的亚微米气溶胶，可能导致化学组成信息缺失，此外，CI-MS中采用放射 源产生初级离子，具有一定风险性，对仪器的操作和维护人员有很高要求。 最新研宄发现，新型二次电喷雾电离技术（Secondary electrospray ionization，SESI)可用于实时、在线电离亚微米气溶胶（Gallimore and Kalberer， Environ. Sci. Technol. ,2013,47,7324 ；Horan, et al, Anal. Chem. ,2012,84, 9253 ； Doezema，et al，RSC Adv.，2012,2,2930)，且与传统质谱电离方法相比，具有：1)初级离子 通过电喷雾（Electrospray，ESI)产生，简单、安全、易操作；2)初级离子能量适当，不会产 生分子离子碎片；3)通过选择ESI溶剂，即可提供具有不同反应能量的初级离子，可电离物 种多。但上述SESI方法仍存在如下不足：电喷雾溶剂流量均为μ L/min级，ESI喷雾形成 初级离子效率低，且需要辅助鞘气提高溶剂挥发速率，而高流速的鞘气很容易对样品造成 干扰；此外，上述自制电离源（SESI电离源尚无商品源）均是在开放环境下电离样品，一方 面样品容易散发到室内空气中，污染室内空气，同时室内空气中的物质也可能对分析造成 干扰。 面对我国日益严峻的灰霾污染及其相关健康问题，同时鉴于当前PM2.5源解析、大 气污染控制等一系列国计民生计划的迫切需求，探索和专利技术新的亚微米气溶胶化学组成分 析方法，具有非常重要的科学和现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于一种亚微米气溶胶化学组成的实时、在线快速质谱分析方法。 本专利技术所采取的技术方案是： 一种亚微米气溶胶化学组成的实时、在线快速质谱分析系统，包括SESI源与质谱仪； SESI源包括腔体、设置在腔体上的进样口、废气出口、纳升ESI ;所述的SESI源的腔体与质 谱仪相连。 所述的腔体为不锈钢圆柱腔体。 所述的腔体顶部和底部均盖有石英玻璃。 所述的质谱仪为高分辨率飞行时间质谱仪；腔体与高分辨率飞行时间质谱仪通过 不锈钢毛细管相连。 纳升ESI的管路为内径20~50 μ m的熔融石英毛细管；ESI熔融石英毛细管与 不锈钢毛细管同轴，相距4~8 mm ;样品进样口位置为与ESI熔融石英毛细管正交，与不锈 钢毛细管的轴线的距离为4~8 mm。 纳升ESI产生初级离子，初级离子电离通过进样口进入腔体的亚微米气溶胶，得 到气溶胶离子，气溶胶离子进入质谱仪检测，得到谱图，根据谱图分析得到亚微米气溶胶化 学组成。 一种亚微米气溶胶化学组成的实时、在线快速质谱分析方法，具体步骤包括： 1) 配制标样：根据大气气溶胶粒子中所能检测到的化合物，配置所述化合物的标准溶 液；并同时准备气溶胶标样空白； 2) 检测：标准溶液通过喷雾进样的方式经过进样口进入腔体中，纳升ESI喷雾产生初 级离子电离气溶胶样品得到气溶胶离子，气溶胶离子进入质谱仪检测，得到样品谱图； 针对气溶胶标样空白，重复本步骤的检测方法，得到空白谱图； 3) 组成分析：根据上步得到的谱图，解析得到气溶胶的化学组成。 所述的化合物选自硫酸盐、硝酸盐、铵盐、VOCs中的至少一种。 标准溶液的浓度为0. 01-0.1 mol/L ;所述的气溶胶标样空白为配制标准溶液所用 的溶剂。 质谱仪检测的?/^扫描范围为15~700,数据采集卡采样频率为1000 Hz ;纳升 ESI的流速为80~100 nL/min ;标准溶液喷雾进入腔体的流速为2. 5~4. 5 L/min ;质谱 仪检测时，采样时间为10~30 s，每个样品重复进样4~10次。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术的方法，可以实时高效测定亚微米气溶胶的化学组成，具有巨大的应用前景。 具体来说： 1) 自制密闭式SESI源，样品不易扩散至室内导致污染；纳升ESI提供初级离子，无需辅 助鞘气，简单、安全、易于操作；电离方式为软电离，不会产生分子碎片，易于化学组成分析； 实时、在线直接电离样品，无需样品前处理，缩短了分析周期，提高了分析效率，也减少了样 品在前处理过程中的损失，高效、省时； 2) 采用高分辨率飞行时间质谱仪（Time of flight mass spectrometry，ToF_MS)作为 检测器，响应速度快，且可获取高质量精度数据，实现化学组成解析。【附图说明】 图1是本专利技术的系统示意简图； 图2是实施例中SESI-T0F-MS检测到硫酸铵亚微米气溶胶不同化学组成的质谱图； 图3是实施例中SESI-ToF-MS所检测的硫酸铵亚微米气溶胶的粒径分布数浓度(美国 TSI公司扫描电迀移率颗粒物粒径谱仪，测径范围10~1000 nm); 图4是实施例中SESI-ToF-MS检测到硫酸铵亚微米气溶胶中硫酸铵分子的同位素分布 质谱图；线图为实测结果，棒图为理论结果； 图5是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种亚微米气溶胶化学组成的实时、在线快速质谱分析系统，其特征在于：包括SESI源与质谱仪；SESI源包括腔体、设置在腔体上的进样口、废气出口、纳升ESI；所述的SESI源的腔体与质谱仪相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李雪，斯林尼瓦苏卢·乌达甘德拉，黄磊，黄正旭，周振，帕布罗·马丁内斯·洛萨诺辛纽斯，高伟，李磊，
申请(专利权)人：广州禾信分析仪器有限公司，暨南大学，昆山禾信质谱技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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