[发明专利]一种气相半挥发性有机物在线测量系统、方法和应用

说明书

本发明涉及一种气相半挥发性有机物在线测量系统，所述系统包括过滤头、电磁三通阀、富集‑热脱附装置、二位六通阀、质量流量控制器、气泵、气相色谱、一次捕集阱、二次聚焦阱、供气和压力控制系统，所述过滤头的入口连接设置采样对象，该过滤头的出口通过钝化不锈钢管与电磁三通阀的B口相连接设置，所述电磁三通阀的C口通过钝化不锈钢管与一次捕集阱的入口相连接设置，所述电磁三通阀的A口通过钝化不锈钢管与供气及气路压力控制系统相连接设置。本系统气路简单，可对气相SVOCs实现在线富集测量，避免了传统间接计算方法的误差，结构紧凑，装置小型化，操作简单，在长期运行中可实现对有机物的精准测量，结果可靠。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，尤其是一种气相半挥发性有机物在线测量系统、方法和应用。

背景技术

近年来，以颗粒物和臭氧为代表的二次污染受到了各界的广泛关注，特别是细颗粒污染，其对气候变化，大气化学反应过程和人体健康都具有重大的影响。除了传统理论上的挥发性物质(Volatile Organic Compounds，VOCs)外，半挥发性质有机物(Semi-OrganicCompounds,SVOCs)是另一种重要的前体物，特别是对大气二次有机气溶胶(SecondaryOrganic Aerosol，SOA)的生成贡献更大。大气中的SVOCs可以以凝结、气粒分配等均相非均相作用形成二次有机气溶胶，从而形成较多的细颗粒物，影响空气质量。实现对大气气相半挥发性有机物的在线准确监测是研究大气有机物污染特征和化学机理的基础，特别是对大气SOA等二次污染的生成机制的补充具有重要意义。

目前国内外对气相SVOCs研究的较少。大部分是利用PUF或XAD-2对气相SVOCs进行离线采样，再通过热解吸或溶剂洗脱、衍生化方法浓缩后通入GCMS中进行分析，美国环保局EPA环境空气标准TO-13即是使用大容量PUF吸附和索氏提取从而实现对大气中21种半挥发性有机物多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)进行离线富集采样，再用GCMS进行检测。针对具体监测仪器而言，国内外目前还没有针对气相SVOCs在线测量的商品化仪器，仅能对半挥发性有机物的总量和颗粒相浓度进行测量，并通过总量与颗粒态含量差减计算得到气态含量，例如二位气相色谱、半挥发性有机物测量系统(SV-TAG)等，然而间接对气相SVOC的测量会造成较大的误差。根据气相半挥发性有机物的理化特性，采用直接在线测量技术，使用特定多孔有机吸附剂二级热解析法即可实现对C₁₂-C₂₄跨度范围内的气相半挥发性有机物进行富集前处理，并配合GCFID对其进行检测。本发明对大气气相SVOCs在线测量实现了创新改进，为大气气相半挥发性有机物来源及转化研究提供测量技术的支撑。

由于大气气相SVOCs沸点较高，在大气中浓度极低，物种复杂，且粘性大极易损失等特点，尚未形成针对气相半挥发性有机物在线监测的方法与装置。

鉴于气相SVOCs特殊的理化特征，需对其富集装置进行相应的设计。大气气相SVOCs在环境中的浓度极低(ppq级别)，采用特定吸附剂进行捕集时，单一捕集的采样体积有限导致富集倍数太低，无法满足后续GCFID的检出限；SVOCs沸点高、粘性大、可在气相和颗粒相间相互转化等特征，采集下来的大气样品中的SVOCs很容易在管路中损失，可造成系统的灵敏度降低；采用吸附剂温度控制的方法对其进行富集时，对温度的精准控制是对有机物定量测量的关键技术，如何在保证样品的富集效率和回收率的同时尽量减少前处理装置的体积与能耗仍是亟待解决的问题。

通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种气相半挥发性有机物在线测量系统、方法和应用。该系统气路简单，可对气相SVOCs实现在线富集测量，可直接对大气环境条件下低浓度的半挥发性有机物进行在线测量，避免了传统间接计算方法的误差。该系统时间分辨率为23-53min，结构紧凑，装置小型化，操作简单，结果可靠，可实现对大气气相半挥发性有机物的在线精准测量。