专利名称：测定大气颗粒物中粒子态活性氮氧化物组分的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测定大气中活性氮氧化物组分的方法，更具体地是涉及一种测定大气颗粒物中活性氮氧化物组分的方法。本发明还涉及ー种用于实现上述方法的装置。
背景技术：
城市空气质量是影响居民身体健康以及保持社会良性持续发展的重要因素，尤其对于经济高速发展的中国各大城市，大气环境问题受到世界各国及全国各界人士的极度关注。目前全国各大城市空气质量现状堪忧，其中灰霾天污染影响最大，�：ψ钪�。灰霾天的主要污染物空气动力学等效粒径2. 5微米以下的颗粒物(PM2.5)对人体健康有很强的毒害 作用，PM2.5可100%深入到细支气管和肺泡，可能引发心脏病、肺病、呼吸道疾�。档头喂δ艿�。研究表明，粒子态活性氮氧化物(简记为NOy)占我国城市PM2.5质量浓度的40%以上。活性奇氮化合物(NOy) —般划分为NOx (NO与NO2)及其转化产物NOz (包括Ν03、Ν205、HNO3、过氧こ酰硝酸酷(PAN)、其他有机硝酸盐和硝酸盐气溶胶等，N2O和NH3不属于活性奇氮物种之列)。其中，NOz由NO与NO2通过均相与非均相化学反应过程转化而来，作为光化学烟雾和灰霾的主要成分，可为气态或粒子态，它是氮氧化物自由基的临时储库，它最终可通过干湿沉降成为氮氧化物自由基在大气中的汇，也可通过远程输送，后经其他自由基再生为活性氮氧化物自由基而成为光化污染的源。在氮氧化物存在的情况下，氢氧自由基、过氧自由基还可以启动并催化碳氢化合物的光氧化反应。这些反应产生醛、酮和过氧化物等带有氧化性和刺激性的有机含氮气溶胶产物，也是光化学烟雾和灰霾粒子的重要组成部分。粒子态NOy主要来自机动车和エ业排放的NOx转化而来，我国机动车保有量已超过一亿辆，仍然在快速增长，随着机动车进ー步增加，NOy在PM2.5污染中的贡献将继续不断增カロ。但目前，国内外尚无专业的针对性的粒子态NOy的检测设备，需要多种仪器设备的不同方法分类检测后再汇总才能了解粒子态NOy的浓度水平，如可溶性的硝酸盐需要使用离子色谱仪，NOy中的过氧こ酰硝酸酷(PAN)需要气相色谱加电子捕获检测器检测，有机NOy组分需要色质联机和液相色谱质谱连用仪等设备，因此想要专门研究粒子态NOy难度相当之大。国外有相关的技术能力，但由于发达国家并没有我国现在这种大气复合污染和严重的灰霾污染状况，因此并无相关的研制需求。而我国大气化学观测方法研究还有相当差距，目前还处于依赖进ロ，或模仿阶段，许多领域的符合我国现状的方法设备都处于空白。本发明设计的灰霾天PM2.5中的NOy的检测设备可以精确连续地观测分析城市地区的粒子态NOy物种，定量分析其对光化学污染、灰霾形成的贡献，对空气质量模式改进，制定大气污染调控政策等提供数据与理论支持，具有研究价值和科学意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测定大气颗粒物中的活性氮氧化物组分的方法。本发明的又一目的在于提供ー种用于实现上述方法的装置。
为实现上述目的，本发明提供的測定大气颗粒物中的活性氮氧化物组分的方法，其主要步骤为I)经过预定的空气动力学等效粒径切割后的空气样品通过钥转化器后进入ー氧化氮检测器，测得所有气态和粒子态的活性氮氧化物浓度；2)经过预定的空气动力学等效粒径的切割后空气样品通过粒子过滤器，将空气样品中的颗粒物全部过滤掉，然后再通过钥转化器后进入ー氧化氮(NO)检测器，得到气态活性氮氧化物的浓度；3)将步骤I的所有气态和粒子态的活性氮氧化物浓度减去步骤2的气态活性氮氧化物的浓度，即得到该空气动力学等效粒径中的活性氮氧化物的浓度。所述的方法，其中，空气动力学等效粒径可为PM1 (即颗粒物空气动力学等效粒径小于I微米)至PMltl (即颗粒物空气动力学等效粒径小于10微米)的任意規格。本发明提供的用于实现上述方法的装置，主要包括 一空气动力学等效粒径切割头，连接三通阀的第一端ロ ；三通阀的另外两个端ロ分别连接钥转化器的进气口和一过滤器；过滤器连接至钥转化器的进气ロ ；钥转化器的出气ロ连接ー氧化氮检测器。所述的装置，其中，空气动力学等效粒径切割头为PM1至PMltl的任意规格的切割头。所述的装置，其中，三通阀为电磁三通阀。所述的装置，其中，过滤器为孔径0.45 μ m以下的超细粒子过滤膜。本发明的方法和装置，可以有效地满足对大气各种粒径的粒子态NOy的在线检测方法和设备需求。
图I为本发明装置的结构示意图。附图中主要组件符号说明空气动力学等效粒径切割头1，电磁三通阀2，超细粒子过滤器3，钥转化器4，N0检测器5。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进ー步详细说明如图I所示，是本发明的装置示意图。本发明的检测装置主要是由空气动力学等效粒径切割头I、电磁三通阀2、超细粒子过滤器3、钥转化器4和NO检测器5组成，该装置可以精确測量大气颗粒物中的粒子态NOy浓度。具体采用以下技术方案空气动力学等效粒径切割头I连接ー电磁三通阀2，该电磁三通阀2的另两个端ロ分别各连接钥转化器4的进气口和超细粒子过滤器3的一端，而超细粒子过滤器3的另ー端也连接至钥转化器4的进气ロ。本发明的空气动力学等效粒径切割头I可以是PM1至PMltl的任意规格的切割头，本发明以PM2.5粒径切割头为例。本发明的钥转化器和NO检测器均为公知设备。本发明的气体样品经过空气动力学等效粒径切割头I对其中的颗粒物筛选出预定的PM2.5粒子后，通过电磁三通阀2将气体样品分为两条气路，并进行任意一路的气路选择。电磁三通阀2可以ニ选一的通过两条气路，一路为直接通过钥转化器4进入NO检测器5，获得气态和粒子态的总NOy浓度值，另一路气路是经过超细粒子过滤器3，将所有的颗粒物都过滤棹，再通过钥转化器4进入NO检测器5，得到气态NOy的浓度值，由气态和粒子态的总NOy浓度值减去气态NOy的浓度值，就得到PM2.5粒子态NOy的浓度值。电磁三通阀2在两条气路中的转换由程序控制，从而达到在线测量粒子态NOy的目的。具体气体样品的分析步骤如下进行检测时，NO检测器内部的采样泵工作，将空气样品抽入检测装置中，首先环境空气进入PM2.5切割头1，筛选出PM2.5以下的颗粒物进入电磁三通阀2的a ロ，该电磁三通阀2有两种状态,一种是a-b相通,ー种是a-c相通。当a_b相通时,空气样品通过超细粒子过滤器3，将所有的颗粒物过滤完全，只有气体样品进入钥转化器4后进入NO检测器5，NO检测器5测量出的NO值就等于气态NOy的值。电磁三通阀2的第二种状态为a-c相通，此时空气样品不经过超细粒子过滤器3直接进入到钥转化器4，空气中的气态和粒子态的NOy物种在钥转化器4中全部被转化为NO，然后进入到NO检测器5中，得到一个总的NOy的值，通过设定电磁三通阀2循环控制，每2-5分钟转换一次状态，得到气态NOy与气态和粒子态总NOy两个值。一般近似认为，在10分钟内，空气中的成分没有太大变化，因此可以使用气态和粒子态总NOy值减去气态NOy的值，得到粒子态NOy的值。通过持续的循环检測，即可得到在线的PM2.5中NOy的检测数据。以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在 本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种大气颗粒物中的粒子态活性氮氧化物组分的方法，其主要步骤为 1)经过空气动力学等效粒径切割后的空气样品通过钥转化器后进入ー氧化氮检测器，测得所有气态和粒子态的活性氮氧化物浓度； 2)经过空气动力学等效粒径的切割后空气样品通过粒子过滤器，将空气样品中的颗粒物全部过滤掉，然后再通过钥转化器后进入ー氧化氮检测器，得到气态活性氮氧化物的浓度； 3)将步骤I的所有气态和粒子态的活性氮氧化物浓度减去步骤2的气态活性氮氧化物的浓度，即得到空气动力学等效粒径中的活性氮氧化物的浓度。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，空气动力学等效粒径可为PM1至PMltl的任意规格。
3.一种用于实现权利要求I所述方法的装置，主要包括· 一空气动力学等效粒径切割头，连接三通阀的第一端ロ ； 三通阀的另外两个端ロ分别连接钥转化器的进气口和一粒子过滤器； 粒子过滤器连接至钥转化器的进气ロ； 钥转化器的出气ロ连接ー氧化氮检测器。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，空气动力学等效粒径切割头为PM1至PMltl的任意规格的切割头。
5.根据权利要求3所述的装置，其中，三通阀为电磁三通阀。
6.根据权利要求3所述的装置，其中，过滤器为孔径O.45 μ m以下的超细粒子过滤膜。
全文摘要
一种检测大气颗粒物中的粒子态活性氮氧化物组分的方法，其主要步骤为1)经过空气动力学等效粒径切割后的空气样品通过钼转化器后进入一氧化氮检测器，测得所有气态和粒子态的活性氮氧化物浓度；2)经过空气动力学等效粒径的切割后空气样品经粒子过滤器，将空气样品中的颗粒物全部过滤掉，然后再通过钼转化器后进入NO检测器，得到气态活性氮氧化物的浓度；3)将步骤1的所有气态和粒子态的活性氮氧化物浓度减去步骤2的气态活性氮氧化物的浓度，即得到空气动力学等效粒径中的活性氮氧化物的浓度。本发明还公开一种用于实现上述方法的装置。本发明可以有效地满足对大气各种粒径的粒子态NOy的在线检测方法和设备需求。
文档编号G01N30/02GK102721755SQ201210077499
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者孙扬, 宋涛, 王跃思 申请人:中国科学院大气物理研究所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
