单颗粒本地排放源谱在上海新冠感染防控期间的监测应用

采用单颗粒飞行时间质谱分析上海市2022年3月—5月新冠感染防控期间大气颗粒物来源,重点关注移动排放源的时空分布规律,并对防控期间、春节期间和防控前正常生产生活期间的监测结果做比对分析。结果表明,防控期间细颗粒物质量浓度较春节期间和正常生产生活时段下降了23.3%;受防控减排措施影响明显的移动源、扬尘、燃煤和工业工艺源排放的细颗粒物质量浓度相较另外两个时段都有不同程度的降低。

广州市气溶胶质量谱和水溶性成分谱分析

对2006年9月—2007年1月在广州市采集的气溶胶粒子的质量谱和水溶性成分进行分析表明,广州市各测点的气溶胶质量谱基本呈双峰或三峰分布,细粒子浓度占气溶胶总浓度的四成到六成;在气溶胶水溶性离子成分中,浓度最高的阴离子是SO42-和NO3-,浓度最高的阳离子是NH4+和Na+;各离子多呈三峰或是双峰分布,但不同离子的峰值不尽相同;广州市的粉尘污染逐渐减少,而NH4+浓度迅速增大;相对土壤,只有Na+和NH4+富集度比较大,SO42-和K+有一定富集;相对海洋,F-的富集度非常大,其他离子则无明显富集;Cl-被严重耗损;致酸离子以SO42-为主,NO3-作用较弱些;SO42-和NH4+谱分布有很好的相关性,并且在细粒子和巨粒子粒径范围有共同的来源。

基于单颗粒质谱信息气溶胶分类方法的研究进展

气溶胶质谱仪在对气溶胶颗粒的监测过程中会产生大量单颗粒的化学成分和粒径信息,基于这些质谱数据能够推测颗粒的来源。而对气溶胶来源的分析,很大程度上是由颗粒的种类决定的,故对海量数据的分类就成为不可忽略的步骤。针对气溶胶质谱仪采集到的数据,概述了用于气溶胶分类的多种方法的理论核心、分类步骤及各自的优缺点等。据此可为今后气溶胶分类方法的研究提供建设性意见。

兰州冬季气溶胶的谱特征及其折射率

从兰州冬季气溶胶的实测资料出发，分析得到兰州冬季气溶胶的粒径质量谱呈双峰特征，在近地面和６００ｍ高度谱相似，而质量浓度则有明显的日变化．在假设气溶胶质量密度随粒径不变时，气溶胶近地面层的谱分布可根据其粒径质量谱的特征拟合成Ｊｕｎｇｅ谱加Ｄｅｉｒｍｅｎｄｊｉａｎ谱形式的双谱模式．气溶胶的折射率用有效媒介理论计算，计算所得兰州冬季气溶胶的平均折射指数为１．６０９－０．１５ｉ．

基于模糊聚类算法的苯系物二次有机气溶胶质谱数据分析

OH自由基启动苯系物光氧化形成的二次有机气溶胶能够影响气候变化,降低大气能见度,危害人类健康.我们实验室自行研制的气溶胶飞行时间质谱仪能够用于二次有机气溶胶的实时检测研究.该仪器在检测过程中产生大量的实验数据,对这些数据快速、自动处理并提取有价值的信息是整机系统的关键之一.本文介绍模糊聚类算法在苯系物二次有机气溶胶单粒子聚类分析中的成功运用.利用该算法对OH自由基启动1,3,5-三甲苯光氧化形成的二次有机气溶胶单粒子质谱数据进行了聚类分析,在得到的五个聚类中包含了芳香醛、酚类化合物、硝基酚和羧酸等重要的光氧化产物,为研究苯系物光氧化机理提供了新的信息.

若干芳香族化合物气溶胶单粒子的在线测量

通过在自行研制的气溶胶飞行时间激光质谱仪上对苯酚、苯胺、1,3-二氯苯、硝基苯气溶胶单粒子的质谱特征进行了激光解吸附电离飞行时间质谱(laser desorption/ionization time-of-flight mass spectra, LDI-TOFMS)研究,分别得到了它们的质谱图,分析了它们特征谱的形成机理。发现这几种芳香族化合物气溶胶单粒子的LDI-TOFMS谱都是容易优先失去一个电子形成母体离子峰M+,其官能团也极易脱落,这为我们进行有机分子在气溶胶状态下的激光质谱特征研究以及单颗粒大气气溶胶化组成的鉴别提供了基本信息。

气溶胶飞行时间质谱仪单颗粒质谱偏移问题及其纠正算法

在单颗粒气溶胶质谱分析中,不同颗粒质谱图之间发生质谱偏移,谱峰质量数难以准确测定的现象已经被多次观察到。这种现象的存在使得应用单一的校准参数校准质谱图时,产生质谱峰辨认的不确定性。不同颗粒质谱图之间最大的偏移取决于电离激光光斑的大小。当校准参数不准确时,某质谱峰偏离正确m/z值的大小与该质谱峰的质量数呈线性相关。从理论上证明了这种偏移产生于颗粒物在激光光斑内电离位置的不同。为解决单一校准参数带来的不可避免的误差,提出了一种可编程的算法来自动找出每个颗粒物质谱的最优校准参数,以实现单颗粒质谱图的准确的质量校准。

蚊香烟气气溶胶单粒子的粒径和质谱测量

在自行研制的气溶胶飞行时间质谱仪上,对两种蚊香烟气气溶胶单粒子的粒径和质谱进行了实时在线测量。通过分析蚊香烟气气溶胶的统计粒径数据和大量单粒子质谱图,发现其粒径主要分布在小粒径的纳米区间,且粒子中可能包含K+、Na+、碳氢化合物离子、重金属元素离子以及多环芳香烃化合物离子如苊、芴和苊烯的分子离子峰C12H10+、C13H10+和C12H8+等物质。并总结出微烟蚊香和有烟蚊香在粒径分布和化学成分等方面的异同点。金彩虹微烟蚊香烟气中包含的Mo+可以作为其区别于雷达有烟蚊香的特征标志。

纺织品常用纳米整理剂的气溶胶质谱定性检测

探讨气溶胶质谱定性检测纺织品功能性整理常用纳米整理剂的可行性。首先利用超声波辅助提取纺织品中的纳米整理剂,再超声雾化使提取物气溶胶化,分析其成分。气溶胶质谱分析结果显示:对各种提取物中纳米颗粒的测试数量达6.7万个以上,激光打击率为5.88%~10.31%;在正、负离子模式下,氧化物及单质纳米颗粒的气溶胶质谱离子峰具有专一性;对各种纳米整理剂的正、负离子峰进行定性分析,结果准确且十分简便。认为:气溶胶质谱检测法提供了一种定性分析纺织品上纳米整理剂成分的新方法。

机动车排放细颗粒物精细化源谱构建及应用

利用真空瓶现场采样并结合单颗粒气溶胶质谱(SPAMS)技术,对主流品牌汽油车和柴油车排放细颗粒物进行组分分析和源谱构建。结果表明:汽、柴油车尾气源谱特征整体较为相似,相似度均值达到0.88,均以碳和钙为主要特征组分;部分柴油车特征源谱中硫酸盐特征较为明显,碳组分中OC特征突出;汽油车源谱特征中磷酸盐特征相对突出,且碳组分中短链元素碳占比较高。根据建立的源谱进行实际道路观测,结合风速、风向等气象要素分析,2021年2月1日—24日观测点位对应的移动源占比为33.5%,其中汽油车贡献21.0%,柴油车贡献12.5%。

利用单颗粒气溶胶质谱仪研究燃煤尘质谱特征

采用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)和再悬浮采样器联用的方式对燃煤电厂烟道气样品和下载灰样品的质谱特征进行测定,并使用颗粒物粒径分级采样仪ELPI测定其粒径分布特征.研究表明,SPAMS监测得到的粒径分布与ELPI结果差异较大,SPAMS对于500 nm以上粒径段检测效果较好;两个样品正谱图中有非常明显的锂、钙、钛、铝等金属组分信号和碳组分信号特征,负谱图中硅酸盐、硝酸盐和硫酸盐等信号比较明显,并且随着粒径的增加碳组分、硫酸盐和硝酸盐等组分对应的信号强度逐渐减弱,而硅酸盐、铝、钙和钛等组分对应的信号强度逐渐增强;对两个样品使用ART-2a聚类获得多个颗粒物类别,分析表明,它们均含有元素碳二次类(硫酸盐和硝酸盐缩写为二次Sec)、有机碳二次类、铝元素碳类、铝钙硅酸盐类和富硅酸盐类等颗粒物类别,并且随着粒径的增加金属硅酸盐颗粒出现频率增大,而含碳颗粒与硫酸盐出现频率降低.但烟道气样品和下载灰样品的质谱特征呈显著差异,下载灰样品更能代表燃煤源真实排放特征.建议在今后建立基于单颗粒质谱固定源成分谱时,应使用单颗粒气溶胶质谱仪在外场进行实测,并使用聚类的方法提取不同粒径段上的源质谱特征,可能会取得更好的效果.