气溶胶监测研究进展课件.ppt

1、气溶胶：悬浮在大气中的液态或固态粒子气溶胶：悬浮在大气中的液态或固态粒子数量巨大、成分复杂、性质多样的一种污染物。数量巨大、成分复杂、性质多样的一种污染物。气溶胶气溶胶的危害的危害气溶胶气溶胶的危害的危害大气气溶胶的气候效应大气气溶胶的气候效应气溶胶成为地球环境科学研究的热点气溶胶成为地球环境科学研究的热点周秋菊.气溶胶研究J.科学前沿 ,5(2 ),2010大气气溶胶的分类大气气溶胶的分类n化学成分化学成分:沙尘气溶胶、碳气溶胶、硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶、铵盐气溶胶和海盐气溶胶。n粒径粒径：成核粒子（10 -100n m ）; 积聚粒子（0.1-2.5 um）; 粗粒子（大于2. 5 um

2、 ）n来源来源：自然源和人为来源；n形成机制形成机制：一次颗粒物和二次颗粒物。 气溶胶粒子的测量气溶胶粒子的测量n传统离线分析技术的问题传统离线分析技术的问题过滤膜基体的干扰基体的干扰需要长时间收集长时间收集足够的样品不能出气溶胶粒子最初的特性最初的特性n发展实时在线测量的测量技术和测量设备成为一种迫切需求.实时粒径测量实时粒径测量n实时测量粒径一般是间接测量间接测量，如测光散射（光学等效直径）、沉降速度（空气动力学粒径）、消光系数等。n弹性光散射法弹性光散射法n双光束法双光束法n差分吸收法差分吸收法弹性光散射法弹性光散射法 100nm-2um的球形粒子根据散射光强度就可以计算粒径。n当粒径大

3、于2um时，Mie散射，根据散射花样可以确定粒径。n激光衍射计能给出粒子尺寸、折射率、形状等信息。Z. Ulanowski, R. S. Greenaway, Meas. Sci. Tech. 13(3), (2002).双光束法双光束法n双束激光测量溶胶粒子的飞行速度，从而得到其的空气动力学粒径。n不受气溶胶粒子本身所固有的性质影响，提高了粒子粒径测量的精确度。n粒径范围很广100 nm -20 m差分吸收法（差分吸收法（DOAS）n DOAS是研究大气痕量气体的有力手段。n利用气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分和浓度.大气消光系数（光学特性）来反演大气消光系数（光学特性）来反演气溶胶浓度

4、和粒谱分布等信息气溶胶浓度和粒谱分布等信息司福祺.物理学报, 2006, 55 (6 ):3165化学成分测量化学成分测量n光学方法光学方法n拉曼光谱法拉曼光谱法n 紫外激发荧光法紫外激发荧光法n质谱法质谱法n多粒子检测质谱多粒子检测质谱n单粒子检测质谱单粒子检测质谱拉曼光谱法拉曼光谱法n线性和非线性拉曼散射可以分析单个粒子的化学组分、粒径、温度、物相，多相粒子的组成，以及液体颗粒的内含物。Jonathan P. Reid and Laura Mitchem. Annu. Rev. Phys. Chem. 2006. 57:245紫外激发荧光法紫外激发荧光法nUV-APS商业化仪器（500 n

5、m-20m ）。n用一束355 nm的脉冲激发光，检测器在420575 nm范围接受红移的荧光。n德国美因兹市近郊，生物气溶胶大约占郊气溶胶大约占郊区气溶胶粗粒子的区气溶胶粗粒子的20%Huffman,. Atmos. Chem. Phys. 2010, 10, 3215多粒子检测质谱多粒子检测质谱AMS用一个导热的钨表面来蒸发颗粒，导入EI离子化，用质谱检测，能测量难熔的无机和有机组分。Canagaratna M. R. et al. Mass Spectrom. Rev.2007, 26:185单粒子检测质谱单粒子检测质谱n实时单粒子质谱技术可以对单个颗粒进行详细的化学分析。n最早出现在2

6、0世纪70年代，最近的几十年得到了很大的发展，现在已经是实时气溶胶实时检测的最常用方法。基本组成部分基本组成部分: 进样系统、气粒径测进样系统、气粒径测量系统、粒子电离及探测系统量系统、粒子电离及探测系统David G. Nash, International Journal of Mass Spectrometry 258 (2006) 212激光电离质谱激光电离质谱气溶胶实时监测气溶胶实时监测发展趋势发展趋势n从人为源逐渐向天然源生物地球化学源发展n从总体气溶胶的研究向单个颗粒物发展，从微米量级向亚微米、甚至纳米量级发展n从无机成分向有机大分子、生物气溶胶分子发展。小粒子的测量小粒子的测量 (100nm)n小颗粒易变化n质量小，化学成分痕量Bryan R. Bzdek Analytical Chemistry, 2010, 82(19): 7871 Thank you!