本发明专利技术公开了一种车载式灰霾污染物实时在线监测系统和方法，该监测系统包括设置在该流动监测车上的PM2.5在线质谱检测系统、VOCs在线质谱检测系统、VOCs在线光谱检测系统。方法是利用PM2.5在线飞行时间质谱直接对大气中的颗粒物进行在线测量，得到颗粒物数浓度、粒径谱图和在线质谱数据。利用ART-2a的方法对颗粒物的成分进行分类，得到不同时间分辨率下和不同粒径下的单颗粒化学成分数据；利用质谱直接解析技术对颗粒物来源进行解析，判断颗粒物的来源。利用VOCs在线飞行时间质谱直接对大气中的挥发性有机物进行在线测量，得到VOCs的成分和浓度特征。利用VOCs在线光谱直接对大气中的挥发性有机物进行在线测量，得到VOCs的成分和浓度特征。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及灰霾污染物监测领域，特别涉及。
技术介绍
近年来，我国灰霾发生形势非常严峻，许多大中小城市都有灰霾现象发生。城市中灰霾天气的出现导致严重的空气污染，已成为一种新型灾害性天气。大量细颗粒物和气体污染物通过太阳光的吸收、散射或反射，降低大气能见度，影响城市空气质量，并对人体健康产生严重危害。此外，作为二次有机气溶胶(Secondary organic aerosol, S0A)粒子的重要前体物，灰霾期间挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)的污染水平和污染特征，直接影响灰霾污染的形成。因此，研究不同污染期间PM2.5和VOCs的污染水平、污染特征和来源，对于灰霾污染控制有十分重要的意义。灰霾污染(PM2.5污染源和VOCs污染源)监测仪器成为大气环境监测不可缺少的重要设备。目前，对大气环境污染源进行监测的方式有两种，一种是采集样品(VOCs气体样和颗粒物样)送至实验室进行分析，这种方式无法第一时间得到现场的检测数据，而且需要大量空间存放样品，不仅费时费力，而且无法确保样品在运输过程中是否发生变化或反应，存在效率低、机动性差的缺点，给科学、高效、准确的检测带来极大的困难和不便。另一种方法是通过携带检测装置到现场进行监测。然而现有大气污染监测系统的现场监测仪器存在如下不足:(1)组成部件多，相关配件也多，仪器体积庞大，重量重；(2)在现场使用时需要进行较为复杂的组装、固定和调试，耗时、耗力；(3)运输过程需要重新拆卸、装车，移动不便，经常上下搬卸，耗时、耗力且对仪器也可能造成一定的损耗；(4)监测仪器检测出的数据不能实时传输到相关部门，不能实现数据准确、及时的传输。为了有效预防大气污染事故，及时、高效、有序地组织开展污染源在线监测仪器的监测工作，并与各级政府部门及社会各界相关单位形成全方位联动，让相关部门能及时客观了解监测仪器的运行状况，掌握污染程度，迫切需要搭建一个安全高效、稳定的大气环境污染源流动监测系统。另外，受目前在线和离线方法所限，现有技术很难获取城市颗粒物粒径和化学组成、VOCs组成和浓度在相对较高时间分辨率下的随时间排放情况，限值了对其产生机理以及相关控制技术的研究。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种车载式灰霾污染物实时在线监测系统，该系统是车载式，移动方便，能准确、及时的传输数据。本专利技术的另一个目的是提供一种基于上述车载式灰霾污染物实时在线监测系统的监测方法，该方法可监测出灰霾天气时PM2.5的粒径和化学组成、VOCs的组成和浓度，同时能够在无需样品前处理条件下直接快速测样，实现高通量样品分析，且能够对颗粒物实现源解析。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现:一种车载式灰霾污染物实时在线监测系统，该系统包括流动监测车，以及设置在该流动监测车上的PM2.5在线质谱检测系统、VOCs在线质谱检测系统、VOCs在线光谱检测系统，所述流动监测车内部包括驾驶室、功能区和工作区；所述PM2.5在线质谱检测系统为单颗粒气溶胶在线质谱仪(Single ParticleAerosol Mass Spectrometer, SPAMS)，其放置在工作区，用于实现ΡΜ2.5的实时在线定性定量分析及来源解析；所述VOCs在线质谱检测系统为单光子飞行时间质谱仪(SinglePhoton 1nizat1n Time of Flight Mass Spectrometry, SP1-TOF-MS)，其放置在功能区，用于实现对挥发性有机物排放的实时在线定性定量分析；所述VOCs在线光谱检测系统包括一主动DOAS光谱仪(差分光学光谱吸收仪)，用于测量环境空气中所含VOCs的成分及含量；所述工作区内还设有一工作台，该工作台底部设有稳压电源和UPS (UninterruptiblePower System/Uninterruptible Power Supply，即不间断)电源，上述电源用于为监测系统中各仪器进行供电。优选的，所述工作区还设有减震机柜，，所述减震机柜与单光子飞行时间质谱仪之间放置有若干个标气瓶以及用于固定标气瓶的气瓶架；在驾驶室的副驾驶座椅底部和减震机柜的底部放置有UPS电源的电池组。更进一步的，所述流动监测车内部还包括一仪器区，在该仪器区内，设置有两个设备带，每个设备带上设置有交流插座，所述PM2.5在线质谱检测系统、VOCs在线质谱检测系统均通过交流插座进行取电。优选的，所述流动监测车的顶部设置有换气扇、泛光灯、采样钢管和防水电源插座，所述换气扇和泛光灯通过防水电源插座进行临时取电。优选的，所述流动监测车的底部设置有用于保持流动监测车的平稳的电动支腿。优选的，所述驾驶室和工作区之间的隔断上，加装一透视窗，透视窗采用推拉门形式；在所述工作区内还放置有折叠座椅；所述工作区内还设置有安全视频监控系统。更进一步的，所述安全视频监控系统包括内置摄像机和倒车摄像机，所述内置摄像机设置在流动监测车内部靠近驾驶室的一端，所述倒车摄像机设置在流动监测车外部后端。内置摄像机用于监控内部工作状态，倒车摄像机用于倒车时使用。优选的，VOCs在线光谱检测系统中的发射接收器安装于流动监测车顶部，主动DOAS光谱仪放置在车内工作区，发射接收器与主动DOAS光谱仪之间通过光纤连接，对工业源VOCs排放进行监测时，主动DOAS光谱仪内的反射镜放置于实际监测区域内。一种基于上述车载式灰霾污染物实时在线监测系统的监测方法，包括以下步骤:(1)PM2.5在线质谱检测:环境中的颗粒物经采样系统进入PM2.5在线质谱检测系统内部的真空系统，颗粒在空气动力学透镜的作用下聚焦成为准直颗粒束，在离开空气动力学透镜时经气体超音速膨胀进入测径区；在测径区，颗粒连续散射两束相距一定距离的激光束，根据颗粒在这两束激光之间的渡越时间，一方面计算颗粒的空气动力学直径，另一方面精确触发266nm激光将颗粒物电离；同时控制电离激光在颗粒到达电离区中心的时候出射激光将颗粒电离；电离产生的正负离子经双极飞行时间质量分析器分别检测，最后经过数据采集和分析系统即得到排放源的PM2.5数浓度图、粒径分布图和平均质谱图；(2) VOCs在线质谱检测:在对工业源VOCs排放单元进行监测时，收集到的气体样品直接进入VOCs在线质谱检测系统；不同质荷比的离子经过垂直引反射式质量分析器分开后到达微通道板MCP检测器，检测器对其检测并记录，经过计算及处理后以质谱图的形式表示出来；根据TIC(总离子流)图的总离子流强度随时间的变化情况，选取所需求的监测周期，在质谱图中查询该监测周期中所得到的VOCs污染物，在IC(离子浓度)图中，得到待定量的某个质荷比的物质的离子流信号强度及随时间的变化情况，最后通过标准工作曲线将信号强度计算转化为体积浓度，得到在本监测周期内VOCs随时间的浓度变化曲线。优选的，所述监测方法还包括对颗粒物的来源进行解析，包括步骤:(3-1)利用ART_2a的方法对颗粒物的成分进行分类，类别共分为元素碳颗粒、含钠钾颗粒、有机碳颗粒、元素有机碳、含金属颗粒物、含钾颗粒物、扬尘、左旋葡聚糖和其他共九类颗粒；得到不同时间分辨率下和不同粒径下的单颗粒化学成分数据；(3-2)采用质谱直接本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车载式灰霾污染物实时在线监测系统，其特征在于，包括流动监测车，以及设置在该流动监测车上的PM2.5在线质谱检测系统、VOCs在线质谱检测系统、VOCs在线光谱检测系统，所述流动监测车内部包括驾驶室、功能区和工作区；所述PM2.5在线质谱检测系统为单颗粒气溶胶在线质谱仪，其放置在工作区，用于实现PM2.5的实时在线定性定量分析及来源解析；所述VOCs在线质谱检测系统为单光子飞行时间质谱仪，其放置在功能区，用于实现对挥发性有机物排放的实时在线定性定量分析；所述VOCs在线光谱检测系统包括一主动DOAS光谱仪，用于测量环境空气中所含VOCs的成分及含量；所述工作区内还设有一工作台，该工作台底部设有稳压电源和UPS电源，上述电源用于为监测系统中各仪器进行供电。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王伯光，张志娟，周振，黄正旭，高伟，王好，傅忠，李梅，程鹏，李云鹏，龚道程，李杨，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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