[发明专利]一种不同湿度大气中氨气的化学电离质谱分析系统和方法

说明书

本发明提供一种检测不同湿度大气中氨气的大气压化学电离质谱分析系统、方法和应用，属于分析检测技术领域。其中，所述系统包括三区电离源装置和质谱仪；所述三区电离源装置包括一电离源腔体，所述电离源腔体内部设置有真空紫外灯，电离源腔体内部沿真空紫外灯出射方向依次设置有推斥电极、帘电极、传输电极和毛细管电极。本发明采用三区电离源和稀释气组合设计，提高了检测的灵敏度，消除了湿度对氨气检测的影响；采用信号归一化方法，并利用湿度校正系数将不同湿度的氨气样品信号进行转化，结合零湿度下标准曲线，实现了不同湿度条件下氨气的准确定量检测，因此具有良好的实际应用之价值。

技术领域

本发明属于分析检测技术领域，具体涉及一种检测不同湿度大气中氨气的大气压化学电离质谱分析系统、方法及应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

氨(NH₃)在大气化学中起着重要的作用，是大气中主要的碱性气体。大气中氨的来源非常广泛，主要来自畜牧业、生物质燃烧、农田肥料、机动车尾气排放以及各种工业过程。NH₃可以控制大气气溶胶的酸度，进而改变气溶胶粒子的化学成分、反应性、吸湿性和光学性质，对中和酸性气体和形成气溶胶粒子具有重要意义。NH₃从大气中沉积到生态系统中会导致土壤富营养化和酸化，导致森林退化和生物多样性的丧失。

目前对大气中氨的标准检测方法是国标次氯酸钠-水杨酸分光光度法(GB/T14679-93)、生态环境部发布的离子色谱法氨气分析标准(HJ1076-2019)，这两种离线分析方法的缺点是时间分辨率低，耗时费力，而且在样品处理和分析过程中可能会出现人为污染，增加了结果的不确定性。化学电离质谱仪(CIMS)作为一种在线分析仪器，具有灵敏度高、响应时间长、分辨率高等优点，可以不经预处理直接对样品进行检测。化学电离质谱中最关键的因素是开发试剂离子实现氨气的高选择性、高效电离，近年来，各个研究小组相继开发了几种用于CIMS在线监测气氨的试剂离子，比如质子化丙酮离子、质子化乙醇离子、O₂⁺等。

然而，用于氨气检测的化学电离质谱存在一个共同的问题，即其定量的准确性容易受到环境中空气湿度的影响，而湿度高的大气会导致本底信号增加，氨气信号强度不稳定，灵敏度相较于干燥条件下降了。对于以质子化丙酮离子作为试剂离子的CIMS，背景信号主要是[丙酮+水]⁺的峰，质荷比为76，这个信号峰的强度与环境中的空气湿度线性相关。而氨气检测的特征峰[丙酮+铵根]⁺与其非常接近(质荷比也为76，仪器分辨率低于3200将不足以将两者分离)，因此解决背景信号的干扰问题是CIMS检测氨的一个重要环节。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种检测不同湿度大气中氨气的大气压化学电离质谱分析系统、方法，本发明基于真空紫外灯光电离产生丙酮试剂离子引发化学电离，采用新型三区电离源结构和稀释气组合设计，提高了检测的灵敏度，消除了大气湿度对氨气在线检测强度稳定性的影响；采用新型的信号归一化方法，并利用湿度校正系数将不同湿度的氨气样品信号进行转化，结合零湿度下标准曲线，从而实现了不同湿度条件下氨气的准确定量检测，因此具有良好的实际应用之价值。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一个方面，提供一种检测不同湿度大气中氨气的大气压化学电离质谱分析系统，所述系统包括三区电离源装置和质谱仪；