氣溶膠測(cè)量精品課件

1、氣溶膠測(cè)量第1頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四慣性、重力、離心和熱收集技術(shù) 10.1緒論 10.2慣性分級(jí)器 10.3沉降裝置和離心機(jī) 10.4熱力沉降 第2頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10.1緒論粒子采樣中常用的慣性分離器包括沖擊式采樣器（impactor）、虛擬沖擊式采樣器（virtual impactors）和旋風(fēng)器（cyclone）。 沉降室包括離心分離器和重力沉降裝置，但不常用。熱沉降器幾乎不用。 第3頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10.2慣性分級(jí)器粒子慣性分級(jí)器的原理相當(dāng)簡(jiǎn)單，即利用粒子的慣性將其分離。在這些設(shè)

2、備中調(diào)整風(fēng)速，如果粒子的慣性大到足以使其穿過氣流并逃離氣流，那么粒子將被俘獲，慣性較小的粒子將留在氣流中。 一般使用4種慣性分級(jí)器，即機(jī)體沖擊式采樣器、常規(guī)沖擊式采樣器、虛擬沖擊式采樣器和旋風(fēng)器。 第4頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四第5頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10.2慣性分級(jí)器常規(guī)沖擊式采樣器 載有粒子的氣體噴射沖擊在一個(gè)平板上。這種沖擊式采樣器還包括：圓形或矩形噴嘴沖擊式采樣器，單噴嘴或多噴嘴沖擊式采樣器以及平面或圓柱形沖擊板。 第6頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四沖擊式采樣器由一個(gè)噴嘴和一個(gè)沖擊板組成，它可以根據(jù)粒

3、度把粒子有效地分為兩部分 通常情況下，人們希望確定氣溶膠的整個(gè)粒徑分布，而不僅僅是小于特定粒徑的粒子數(shù)量。在這種情況下，應(yīng)使用一系列層疊的沖擊級(jí)，即是使氣流從一級(jí)到達(dá)另一級(jí)，這樣就可以在不連續(xù)的粒徑范圍內(nèi)去除粒子 第7頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10.2慣性分級(jí)器常規(guī)沖擊式采樣器評(píng)估沖擊板上的沉積粒子的方法 （1）將粒子收集在玻璃板、濾膜或金屬薄片上，然后用顯微鏡觀察或計(jì)數(shù)；（2）將粒子收集在金屬薄片上，稱重金屬薄片以確定每級(jí)收集到的粒子質(zhì)量；（3）將粒子收集在石英晶體上，根據(jù)晶體自然頻率的變化而確定粒子質(zhì)量；（4）在粒子通過沖擊式采樣器之前，對(duì)粒子充電，并測(cè)量每個(gè)沖

4、擊板的電流強(qiáng)度以確定收集到的粒子數(shù)量 第8頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10.2慣性分級(jí)器常規(guī)沖擊式采樣器 沖擊式采樣器存在3個(gè)主要問題粒子反彈、過量采集和級(jí)間損失 粒子反彈，因?yàn)閺囊粋€(gè)沖擊板上反彈出的粒子將會(huì)由切割粒徑更小的后級(jí)階段收集或被后備濾膜收集，從而改變粒徑分布，而且滯留下來(lái)的粒子會(huì)阻塞后級(jí)階段的較小噴嘴。解決粒子反彈問題的最合理方法就是在沖擊板上使用粘性表面 沖擊板上粒子超負(fù)載沉積的問題更容易解決，因?yàn)槭占降牧Ｗ訑?shù)量是采樣時(shí)間的函數(shù)。 級(jí)間損失，與粒徑有關(guān)因此再次歪曲了粒徑分布的測(cè)量值,用實(shí)驗(yàn)確定粒徑與級(jí)間損失之間的函數(shù)關(guān)系，那么就可以修正沖擊式采樣器的粒

5、徑分布數(shù)據(jù)。 第9頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10.2慣性分級(jí)器虛擬沖擊式采樣器 主要區(qū)別在于常規(guī)沖擊式采樣器中的沖擊板被虛擬沖擊式采樣器的探頭代替,帶有粒子的噴射氣流通過噴嘴進(jìn)入探頭并發(fā)生分離 第10頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10.2慣性分級(jí)器虛擬沖擊式采樣器 虛擬沖擊式采樣器中，需要考慮的主要問題就是級(jí)間粒子損失。這些損失通常發(fā)生在收集探頭的上邊緣或噴嘴板的背面。粒徑等于沖擊式采樣器切割點(diǎn)的粒子的損失量最大，而且，如果虛擬沖擊式采樣器設(shè)計(jì)不精確或使用不正確，這些損失可高達(dá)60% 影響這些損失的主要因素包括：探頭直徑與噴嘴直徑的比值、探頭

6、形狀、噴嘴軸與探頭軸的對(duì)準(zhǔn)、伸出過噴嘴板的噴嘴形狀、噴射流的雷諾數(shù)及次氣流的比例。 通常情況下，噴嘴和探頭的軸必須對(duì)準(zhǔn)，探頭直徑應(yīng)比噴嘴直徑大30%40%，噴嘴的進(jìn)口應(yīng)該平滑，而噴嘴應(yīng)當(dāng)伸出入噴嘴板約23個(gè)噴嘴直徑，次氣流應(yīng)占總氣流的5%15%。 第11頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10.2慣性分級(jí)器機(jī)體沖擊式采樣器 機(jī)體采樣器僅使沖擊表面（機(jī)體）通過空氣或相反地使空氣通過機(jī)體而工作。研究成功的兩類機(jī)體采樣器是旋轉(zhuǎn)棒采樣器和Noll沖擊式采樣器 第12頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10.2慣性分級(jí)器旋風(fēng)采樣器 在旋風(fēng)采樣器中，噴射的空氣毫無(wú)約束地

7、沖擊在圓柱體內(nèi)表面，然后在圓柱體中以旋風(fēng)的形式向下運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入一個(gè)圓錐區(qū)。在圓錐區(qū)中，空氣改變方向并圍繞旋風(fēng)器的軸呈螺旋狀向上并在圓柱體的上邊緣到達(dá)逃離管道。大于切割直徑的粒子可以沉降在圓柱體和錐形的內(nèi)表面。粒子降落到圓錐的頂點(diǎn)并進(jìn)入集塵罐。 旋風(fēng)器的切割直徑由流速、入口和出口大小及圓柱體的大小決定.旋風(fēng)器的嚴(yán)格理論分析要比沖擊式采樣器困難得多，因?yàn)闅饬魇?維的 第13頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10.2慣性分級(jí)器測(cè)量對(duì)策 在選擇慣性分級(jí)器之前，首先必須明確收集粒子的目的。 此外，還要確定采樣是否受時(shí)間限制。 另一個(gè)重要因素是待采集粒子的粒徑范圍。 最后，選擇采樣器時(shí)還

8、應(yīng)考慮粒子的分析技術(shù)。 第14頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10.2慣性分級(jí)器10.2.4設(shè)計(jì)儀器時(shí)的注意事項(xiàng)10.2.5沖擊式采樣器應(yīng)用舉例10.2.6粒度分布數(shù)據(jù)分析第15頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四10慣性、重力、離心和熱收集技術(shù)10.3沉降裝置和離心機(jī)10.4熱力沉降第16頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四大氣氣溶膠組分的化學(xué)分析方法 緒論范圍和目的質(zhì)量測(cè)量可萃取的陰陽(yáng)離子的分析方法粒子中的碳元素分析的非破壞性技術(shù)元素分析的破壞性技術(shù)連續(xù)測(cè)量方法總結(jié)第17頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.1

9、緒論大氣氣溶膠是一種懸浮在大氣中的液體和固體的復(fù)雜混合物。 其形成方式有兩種：直接排入大氣（如一次粒子），或在其生命周期內(nèi)通過化學(xué)反應(yīng)形成（如二次粒子）。一次粒子的主要成分是與土壤有關(guān)的物質(zhì)（如Fe、Si、Ca、Mg）及有機(jī)物（如一些花粉或孢子）。人為二次粒子的前體物包括氮氧化物、硫氧化物和有機(jī)物，有機(jī)物主要是由燃燒產(chǎn)生的。二次粒子大部分是由硝酸鹽、硫酸鹽、有機(jī)碳和元素碳（煤煙）組成。大氣粒子由多種化合物組成，因此就需要多種采集和化學(xué)分析技術(shù)。 EPA已經(jīng)建立了3個(gè)交織的監(jiān)測(cè)網(wǎng)，用以提供空間、時(shí)間和氣溶膠組成的不同程度的信息 .基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)網(wǎng)、 EPA國(guó)家PM2.5化學(xué)組分監(jiān)測(cè)網(wǎng)（Chemical

10、 Speciation Network）、超級(jí)站點(diǎn)（Supersites）項(xiàng)目 第18頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.1緒論化學(xué)組分監(jiān)測(cè)網(wǎng)檢測(cè)化學(xué)物質(zhì)的方法是：用幾種不同類型的濾膜收集PM2.5，然后在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行化學(xué)分析用于質(zhì)量測(cè)量的重力測(cè)量；用于陰陽(yáng)離子測(cè)量的離子色譜；用于有機(jī)碳和元素碳分析的熱光轉(zhuǎn)化方法；用于微量和痕量元素分析的能量色散X射線熒光法（ED-XRF）。 第19頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四種類方法樣品準(zhǔn)備PM2.5質(zhì)量重量分析法衰減半連續(xù)法慣性微量天平 (TEOM)半連續(xù)法（TEOM）CAMM半連續(xù)法 在某一固定的相對(duì)濕度

11、、溫度和中和電荷內(nèi)平衡無(wú)在50時(shí)平衡用一個(gè)Nafion干燥器在30下平衡無(wú)陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)離子色譜法a離子選擇電極比色法X射線熒光傅里葉變換紅外光譜法蒸汽濃縮/離子色譜法硝酸鹽自動(dòng)監(jiān)測(cè)器在水中或別的液態(tài)溶劑中進(jìn)行液相萃取在水中進(jìn)行液相萃取在水中進(jìn)行液體萃取無(wú)無(wú)無(wú)濃縮到金屬表面隨之快速揮發(fā) 微粒碳 熱光反射（TOR）熱光能見度測(cè)定法a(TOT)溫度已安排好的揮發(fā)（TPV）Aethalometer原位熱力學(xué)/光學(xué)碳分析儀 烘烤石英濾膜幾個(gè)小時(shí)，或者在1173K下烘烤3h。在高于773K的溫度下，烘烤石英濾膜幾個(gè)小時(shí)或者在1173K下烘烤3h在高于773K的溫度下，烘烤石英濾膜幾個(gè)小時(shí)或者在117

12、3K下烘烤3h無(wú)無(wú)有機(jī)物氣溶膠 GC-MS 在高于773K的溫度下，烘烤石英濾膜幾個(gè)小時(shí)或者在1173K下烘烤3小時(shí)，樣品收集后用試劑萃取。 元素非破壞性技術(shù) X射線熒光質(zhì)子誘導(dǎo)X射線發(fā)射中子活性的分析儀器（INAA）無(wú)無(wú)把濾膜折疊起來(lái)或者做成小球狀并且密封在聚丙烯袋子或者小瓶?jī)?nèi)。 元素破壞性技術(shù) 感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）半連續(xù)金屬監(jiān)測(cè)器單粒子質(zhì)譜法 在水或酸溶液中進(jìn)行液相萃取用蒸汽濃縮法收集氣溶膠，用GFAAS分析樣品。無(wú)第20頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.2范圍和目的氣溶膠的化學(xué)成分和濃度存在著很大的變化，因此，可能需要使用幾種分析技術(shù)才能得到正

13、確數(shù)據(jù)。 詳細(xì)的有機(jī)氣溶膠數(shù)據(jù)，極大提高了受體模型確定來(lái)源的能力 第21頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.3質(zhì)量測(cè)量濾膜上的氣溶膠的重量分析是一種差額測(cè)量，即在一定條件下，分別稱量采樣前后的濾膜重量。 應(yīng)用最廣泛的采樣介質(zhì)是泰氟瓏（即聚四氟乙烯）（Teflon）、石英纖維、泰氟瓏包裹的石英纖維或玻璃纖維。 對(duì)于PM2.5，規(guī)定要求濾膜在很窄的溫度范圍（293到296K20到23，并且24h內(nèi)的變化不超過2K2）和相對(duì)濕度下（30%40，并且24h內(nèi)的變化不超過5）達(dá)到平衡。 第22頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.3質(zhì)量測(cè)量PM10收集在標(biāo)準(zhǔn)

14、的0.20m0.25m810in2濾膜上，用刻度100g的分析天平稱量采樣前后的濾膜重量；細(xì)粒子收集在直徑為37mm或者47mm的Teflon濾膜上，用刻度是1g的分析天平稱量。 為了獲得較高的準(zhǔn)確度和精密度，稱量區(qū)一定不能震動(dòng)并且不能有氣流經(jīng)過天平。在稱量前必須消除濾膜上的靜電以最小化靜電對(duì)天平表面的吸引 影響氣溶膠質(zhì)量測(cè)量的精密度和準(zhǔn)確度的其它因素包括： sampling artifacts ，采樣、運(yùn)輸和存儲(chǔ)過程中的影響。 質(zhì)量測(cè)量的精密度通常通過重復(fù)稱量濾膜得出其再現(xiàn)性，或者通過平行測(cè)量而實(shí)現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)的精密度在5范圍內(nèi) 第23頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.4

15、可萃取的陰陽(yáng)離子的分析方法離子色譜是一種廣泛使用的多組分分析技術(shù)，水中簡(jiǎn)單離子的濃度，如氯離子、鉀離子和鈉離子以及多原子離子，如硫酸根、硝酸根和有機(jī)酸根，都可以通過離子色譜獲得。 比色法和離子選擇電極法，用來(lái)測(cè)量一些離子，如氣溶膠樣品的液相萃取液中的銨離子和氫離子。 能夠直接測(cè)量濾膜上氣溶膠的某些組分的方法。例如，傅立葉變換紅外光譜（FTIR）法是一種光學(xué)技術(shù)；XRF可以直接檢測(cè)濾膜介質(zhì)上收集的氣溶膠樣品中的硫酸根或硫酸氫根等離子。 第24頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.4可萃取的陰陽(yáng)離子的分析方法液相萃取 親水性濾膜，如紙、玻璃纖維或者石英濾膜，對(duì)水溶性物質(zhì)的萃取

16、效率接近100。而疏水性的泰氟瓏濾膜的萃取效率要低得多，用液體溶劑萃取水溶性組分之前有必要進(jìn)行一些特殊處理。取樣要求 萃取水溶性離子的濾膜材料必須是親水性的，以使溶液穿過濾膜。如上所述，在萃取前，必須潤(rùn)濕泰氟瓏濾膜。萃取尼龍濾膜上的硝酸鹽時(shí)要用弱堿溶液。 第25頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.4可萃取的陰陽(yáng)離子的分析方法離子色譜 在離子色譜中，將已萃取過的樣品分成等份，并注射進(jìn)離子色譜的進(jìn)樣口。在大多數(shù)情況下，強(qiáng)酸陰離子的洗提液是碳酸重碳酸稀溶液，弱酸陰離子的洗提液是硼酸稀溶液，而陽(yáng)離子的洗提液則是鹽酸稀溶液。 第26頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，

17、星期四11.4可萃取的陰陽(yáng)離子的分析方法離子選擇電極 離子選擇電極（Ion Selective Electrodes，ISE）測(cè)定收集在濾膜上的大氣粒子的液相萃取物中的硫酸鹽、硝酸鹽和銨根離子的濃度 。ISE易于使用且價(jià)格便宜。然而，ISE易于受到溶液中的其它離子的影響。 比色法 比色法是指通過吸收光譜來(lái)測(cè)量溶液顏色的變化。它們通常測(cè)量的離子是硫酸根、硝酸根、氯離子和銨根離子 X-射線熒光（XRF） XRF是測(cè)量泰氟瓏濾膜上采集的大氣粒子硫元素濃度的常規(guī)方法，經(jīng)驗(yàn)表明，在大多數(shù)環(huán)境空氣氣溶膠樣品中，水溶性硫酸鹽的濃度是硫元素濃度的3倍（硫元素與硫酸根的分子量之比為3） 傅立葉變換紅外光譜（FT

18、IR） 氣溶膠中的大多數(shù)多原子離子可以吸收紅外輻射。紅外線穿過濾膜底層或撞擊在晶體上以檢測(cè)各個(gè)組分。然而，這個(gè)方法不能直接進(jìn)行量化，并受到干擾。將FTIR測(cè)量的樣品濃度與用其他方法分析的濾膜樣品濃度進(jìn)行比較，而實(shí)現(xiàn)樣品濃度的校正。 第27頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.5粒子中的碳粒子中的碳是PM2.5的主要成分。粒子上的碳分為元素碳或黑炭（EC）、有機(jī)碳（OC）和碳酸鹽碳（CC）。EC主要由人為源排放，例如柴油機(jī)動(dòng)車排放，尤其是在城市區(qū)域，是由于不完全燃燒產(chǎn)生的。有機(jī)碳由人為源（一次氣溶膠）排放，并由氣態(tài)前體物（二次氣溶膠）在大氣中形成。碳酸鹽碳一般源于與土壤有關(guān)

19、的源類，通常占TC的不到5。 碳分析方法的區(qū)別在于：使用碳的直接或間接測(cè)量、加熱溫度、每個(gè)溫度下分析時(shí)間的長(zhǎng)度、溫度增高的比率、用于氧化有機(jī)化合物的氣體以及調(diào)整高溫分解的方法 各種碳的直接測(cè)量方法測(cè)得的總碳量相似，然而，各個(gè)方法在操作上的差異導(dǎo)致了EC和OC之間的濃度差異。直接方法只估計(jì)EC值，而多波段光吸收方法可以測(cè)出樣品中存在的各種碳類型（官能團(tuán)） 第28頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.5粒子中的碳采樣要求 用熱學(xué)方法進(jìn)行碳分析時(shí)，所用的濾膜介質(zhì)本身不能含碳，因此不能使用泰氟瓏濾膜。使用最廣泛的濾膜介質(zhì)是石英濾膜和玻璃濾膜。在采集到樣品以后，樣品的運(yùn)輸和儲(chǔ)存應(yīng)該

20、在低溫下進(jìn)行。 方法校準(zhǔn) 使用熱學(xué)分析方法的碳分析儀的校準(zhǔn)方法是：將已知含碳量的固體固定在一個(gè)過濾平板上，這個(gè)固體通常是蔗糖、乙二胺四乙酸(EDTA)，或者鄰苯二甲酸氫鉀（KHP），標(biāo)準(zhǔn)有OC和TC標(biāo)準(zhǔn)。通過收集丁烷火焰上的粒子，已經(jīng)建立起來(lái)了EC標(biāo)準(zhǔn) 第29頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.5粒子中的碳熱光法和熱學(xué)技術(shù) 兩種使用最廣泛的熱光法（Thermal Optical）是熱光透射法（TOT）和熱光反射法（TOR）。第三種更早些的方法是Novakov(1982)發(fā)展起來(lái)的 。這三種方法的區(qū)別在于它們?cè)诤饧訜犭A段校正OC熱解為EC的數(shù)量的方式以及每種方法使用的溫

21、度梯度（每一步的溫度與時(shí)間長(zhǎng)度）的不同。 第30頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.5粒子中的碳熱光法和熱學(xué)技術(shù) TOT（熱光透射）和TOR（熱光反射）在4個(gè)溫度段內(nèi)轉(zhuǎn)化碳，先是在氦氣環(huán)境中確定石英纖維濾膜上的OC（有機(jī)碳），然后在氦/氧混合氣體環(huán)境中經(jīng)過3個(gè)溫度段生成EC（元素碳）。生成的碳首先在催化作用下氧化為CO2，還原成CH4，然后用火焰離子化監(jiān)測(cè)器進(jìn)行定量測(cè)定。在TOT和TOR中，OC和EC間的分離才能確定高溫分解的修正量，其基礎(chǔ)是光透射或光反射。通過酸化樣品可以測(cè)定CC（碳酸鹽）的量。 第31頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.5粒子

22、中的碳第32頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.5粒子中的碳熱光法和熱學(xué)技術(shù) Novakov（1982）在氧氣環(huán)境中線性加熱樣品，測(cè)定了TC，并用NDZR（非分散紅外檢測(cè)儀）測(cè)定了CO2。在溫度以10/min的速度上升的情況下，檢測(cè)一束633nmHeNe激光的透射光。當(dāng)透射光開始減弱時(shí)，表明EC發(fā)生遷移，這時(shí)就確定了EC與TC之間的分界線（約在470）。 第33頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.5粒子中的碳熱光法和熱學(xué)技術(shù) 熱學(xué)法利用溫度和惰性氣體與氧化劑相結(jié)合的方法區(qū)別EC和OC。在載帶MnO2的惰性氣體中加熱樣品，可以實(shí)現(xiàn)OC和EC的分離。

23、在623K溫度下測(cè)定OC，然后在溫度高于1123K以上時(shí)測(cè)定EC，MnO2可以產(chǎn)生將EC氧化成CO2所需要的O2，然后用非分散紅外檢測(cè)儀（NDIR）或電化學(xué)管測(cè)定CO2。另一種方法是在氦氣中加熱樣品測(cè)定OC，在He/O2中測(cè)定EC?？蓪⑻嫁D(zhuǎn)化為CO2或還原成CH4進(jìn)行測(cè)定。甲烷的量用火焰離子化器測(cè)定。 第34頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.5粒子中的碳光學(xué)技術(shù) 光學(xué)方法僅可以估量大氣粒子樣品中EC或黑碳的濃度。收集在濾膜上的微粒對(duì)光線的吸收與其中的EC濃度呈線性關(guān)系。吸收的光量與EC濃度（即濾膜上的量）之間的關(guān)系，即吸光系數(shù)，可以通過實(shí)驗(yàn)確定。方法比較 兩項(xiàng)最新的對(duì)

24、比研究表明，TOR法（IMPROVE協(xié)議）和TOT（NIOSH協(xié)議）法之間主要的差異是它們的溫度程序不同（Chow等，2001；Norris等，2001）。較為典型的情況是，TOR法測(cè)得的EC比TOT法高2倍，TOT法測(cè)得的OC比TOR法高10%20%。結(jié)果表明，不同的碳分析方法測(cè)得的TC大致相同，而EC存在差異。 第35頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四氣溶膠中有機(jī)成分分析 通常，分析非極性有機(jī)化合物的方法是采用熱吸附或溶劑萃取法，然后用氣相色譜（GC）和質(zhì)譜法（MS）測(cè)定。極性有機(jī)化合物的分析難度更大，因?yàn)榉治霾煌幕衔锓N類需要不同的樣品制備方法。有機(jī)物的全面測(cè)定非常

25、昂貴，并且產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，需要耗費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及編入空氣質(zhì)量模型。 定性和定量分析大氣氣溶膠樣品中有機(jī)化合物的最常用方法是氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS） 第36頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.6元素分析的非破壞性技術(shù)3種非破壞性的多元素分析技術(shù) X射線熒光分析 、質(zhì)子激發(fā)的X射線發(fā)射（PIXE）法 、中子活化分析法 樣品中的其他物質(zhì)在加熱過程或真空中可能因揮發(fā)而損失 第37頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.6元素分析的非破壞性技術(shù)X射線熒光分析 XRF是一種常用的分析方法，用于測(cè)定收集在濾膜上的大氣氣溶膠中的少量及痕量元素。 用XR

26、F法分析元素非常方便，因?yàn)闉V膜無(wú)需預(yù)處理，并且該方法可以分析從Na到U的約45種元素 XRF定量分析的方法：將樣品的X射線光譜與已知元素光譜對(duì)比，或計(jì)算譜峰面積并將其與帶有X射線的衰減修正量的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)相聯(lián)系（Dzubay和Stevens，1991），隨后用每張濾膜上計(jì)算出的元素質(zhì)量除以濾膜采集的空氣樣品的體積，即得到大氣中的元素濃度。 第38頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.6元素分析的非破壞性技術(shù)X射線熒光分析XRF分析方法可以分為兩類： 一類是波長(zhǎng)色散法（WDXRF），它使用一個(gè)晶體分光計(jì)對(duì)元素進(jìn)行連續(xù)測(cè)定；另一類是能量色散法（ED-XRF），它使用一個(gè)固態(tài)二極管

27、同時(shí)測(cè)定多種元素。 采樣要求 要求薄薄的一層粒子均勻地沉積在膜表面。需要根據(jù)粒子的粒徑和組分對(duì)超負(fù)載濾膜進(jìn)行有效的校正 ；XRF分析中的理想濾膜是聚四氟乙烯和聚碳酸酯濾膜，因?yàn)榇祟悶V膜比較薄、粒子采集效率高，并且不會(huì)受到顯著污染。 精密度和準(zhǔn)確度 儀器的穩(wěn)定性、校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度、衰減修正中的不確定性、樣品沉淀物的不均勻性及計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)中的可變性 空氣樣品的精密度值是通過反復(fù)測(cè)定同一個(gè)樣品得到的，其范圍為5%20%。 第39頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.6元素分析的非破壞性技術(shù)質(zhì)子激發(fā)的X射線發(fā)射分析法 質(zhì)子激發(fā)的X射線發(fā)射（PIXE）分析法與XRF法的不同之處僅在于產(chǎn)

28、生熒光的方法不同（即高能量質(zhì)子與X射線）。PIXE可用于原子序數(shù)范圍從Si到Pb之間的元素的常規(guī)分析。 可以分析時(shí)間分辨率較高的單孔型沖擊式采樣器和旋轉(zhuǎn)滾筒采樣器采集的樣品 采樣要求 對(duì)于PIXE來(lái)說，選用高純度的薄濾膜（如聚碳酸酯或聚四氟乙烯）或碰撞表面（USEPA方法IO-3.6）才能獲得最佳結(jié)果。 第40頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.6元素分析的非破壞性技術(shù)中子活化分析（INAA） 是目前已有的最靈敏、選擇性最強(qiáng)、最可靠的方法之一 ，除了碳、硅、鎳、錫以及鉛以外，INAA還可以定量測(cè)量多種微量元素，特別是環(huán)境空氣中氣溶膠中存在的微量元素。 INAA在核反應(yīng)器

29、中，用熱的或超熱的中子照射濾膜樣品，將一些待測(cè)物質(zhì)的原子核轉(zhuǎn)化為放射性同位素。當(dāng)這些放射性同位素衰變時(shí)，放射出特征能量的射線，其強(qiáng)度與樣品中元素的量成正比。用帶有鋰漂移的檢測(cè)器或內(nèi)置鍺檢測(cè)器的高分辨率分光計(jì)對(duì)射線進(jìn)行檢測(cè)。通過對(duì)比樣品與標(biāo)準(zhǔn)已知濃度物質(zhì)所發(fā)射出的射線強(qiáng)度（峰面積）來(lái)確定樣品中的元素含量。 第41頁(yè)，共47頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期四11.6元素分析的非破壞性技術(shù)中子活化分析（INAA）采樣要求 與XRF和PIXE分析方法不同，INAA法利用整個(gè)濾膜和樣品，而且實(shí)際上不存在濾膜基體或粒子的自身吸附問題。因此，研究人員選擇采樣器及濾膜材質(zhì)時(shí)，具有更多的余地。在選擇濾膜時(shí)唯一需要考慮的就是粒子的收集效率、空白濃度及可變性。 精