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1、(10)申请公布号 CN 103575623 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103575623 A (21)申请号 201210273826.6 (22)申请日 2012.08.01 G01N 15/00(2006.01) G01N 15/02(2006.01) (71)申请人 中国科学院广州地球化学研究所 地址 510640 广东省广州市天河区五山路科 华街 511 号 (72)发明人 毕新慧 傅家谟 盛国英 李梅 黄正旭 李磊 周振 (74)专利代理机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 44205 代理人 蒋康铭 (54) 发明名称 基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急。
2、监测方 法及装置 (57) 摘要 本发明公开了基于单颗粒气溶胶的重金属污 染应急监测方法及装置， 该装置包括单颗粒气溶 胶质谱仪、 气溶胶中和器和硅胶扩散干燥器。 该方 法步骤包括， 首先将单颗粒气溶胶质谱仪安装在 应急监测车上， 并且垂直引入采样管， 然后利用单 颗粒气溶胶质谱仪对大气气溶胶样品进行实时在 线连续采集， 最后运用单颗粒气溶胶质谱仪进而 分别分析大气气溶胶样品中含铅颗粒物的污染程 度、 粒径分布、 质谱特征以及可能性来源。本发明 的方法不仅能对颗粒物的粒径和成分进行同时分 析， 减少测试的时间， 而且能对颗粒物进行实时在 线监测， 获得的数据更加真实和可靠。 本发明作为 基于单。
3、颗粒气溶胶的重金属污染应急监测方法及 装置广泛应用在重金属污染实时监测领域中。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103575623 A CN 103575623 A 1/1 页 2 1. 基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测方法， 其特征在于 ： 该方法步骤包括 ： A、 将单颗粒气溶胶质谱仪安装在应急监测车上， 并且垂直引入采样管， 所述采样管的 一端与单颗粒气溶胶质谱仪的进样口连接 ； B、 利用单颗粒气溶胶质谱仪中的进样模块。
4、对两个地区中的大气气溶胶样品进行实时 在线连续采集 ； C、 运用单颗粒气溶胶质谱仪中的数据采集模块和数据分析模块进而分别分析两个地 区的大气气溶胶样品中含铅颗粒物的污染程度、 粒径分布、 质谱特征以及可能性来源。 2. 根据权利要求 1 所述的基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测方法， 其特征在 于 ： 所述步骤 A， 其具体为， 将单颗粒气溶胶质谱仪安装在应急监测车上， 利用内径为 1 厘米的铜管作为采样管， 并且将其垂直引入， 所述采样管的一端端口利用导电硅胶管与单颗粒气溶胶质谱仪的进样 口连接， 同时采样管的一端端口以70110ml/min的流速将大气气溶胶样品引入单颗粒气 溶胶质谱仪。
5、的进样口。 3. 根据权利要求 1 所述的基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测方法， 其特征在 于 ： 所述步骤 B， 其具体为， 利用单颗粒气溶胶质谱仪中的进样模块对距离排放源 2.2KM 的位置以及距离排放源 9.4KM 的位置， 这两个地区中的大气气溶胶样品进行 24 小时在线连续采集。 4. 根据权利要求 1 所述的基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测方法， 其特征在 于 ： 所述步骤 C 中所述的数据分析模块， 其采用的数据分析时间分辨率为 1 小时。 5. 基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测装置， 其特征在于 ： 其包括单颗粒气溶胶 质谱仪、 气溶胶中和器和硅胶扩散干燥器， 所述。
6、的单颗粒气溶胶质谱仪的输入端分别与气 溶胶中和器的输出端和硅胶扩散干燥器的输出端进行连接。 6. 根据权利要求 5 所述的基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测装置， 其特征在 于 ： 所述单颗粒气溶胶质谱仪包括进样模块， 所述进样模块的输出端依次连接有粒径测量 模块、 电离源模块、 质量分析器模块、 数据采集模块以及数据分析模块 ； 所述进样模块的输 入端分别与气溶胶中和器的输出端和硅胶扩散干燥器的输出端进行连接。 权 利 要 求 书 CN 103575623 A 2 1/4 页 3 基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及污染应急监测技术， 特别涉及一种。
7、基于单颗粒气溶胶的重金属污染应 急监测方法及装置。 背景技术 0002 环境应急监测在污染事故的应急处置中起着举足轻重的作用， 并且要求监测数据 的准确性和及时性是事故处理的核心工作。在社会经济生产活动中， 突发性环境污染事故 时有发生， 这就要求我们努力做好突发性环境污染事故的预防、 监测、 应急处理及其后置工 作， 最大限度减少生态环境的污染和人民的损失。重金属污染是环境污染事故中一类比较 严重的污染事故， 目前中国由于在重金属的开采、 冶炼、 加工过程中， 造成不少重金属如铅、 汞、 镉、 钴等进入大气、 水、 土壤引起严重的环境污染。因此， 如何建立先进的重金属污染应 急监测预警体系，。
8、 完善重金属污染事故应急预案， 做好应急监测的准备， 提高应急处置能力 是及时有效处理突发性重金属环境污染事故的首要环节。 0003 目前对大气气溶胶中重金属元素的分析多用离线采样分析技术， 但由于重金属 元素在气溶胶中含量较少， 因此需要采集时间足够长， 这样才能获得足够的样品分析， 而获 得数据时间分辨率低， 通常为每 24 小时得到一个质量浓度数据。且由于离线方法采样时间 长， 气溶胶样品在采集、 贮存和运输过程中可能发生如挥发、 结晶、 气 - 粒转化等反应。另外 重金属的检测多需要经过预处理过程， 这些过程都会造分析的误差。而少见的单颗粒分析 技术 Micro-PIXE Spectr。
9、um 研究都只局限于少量的颗粒物 （100） ， 因此不能给出很好的统 计学结果。并且由于 Micro-PIXE Spectrum 受到光束尺寸的限制， 它无法得到亚微米级颗 粒物的信息。 因此， 需要提供一种重金属污染源应急监测且检测精度高的检测方法和装置。 发明内容 0004 为了解决上述技术问题， 本发明的目的是提供一种不仅能实时监测重金属元素而 且监测精度高的基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测方法。 0005 本发明的另一目的是提供一种基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测装置。 0006 本发明所采用的技术方案是 ： 基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测方法， 该 方法步骤包括 ： 。
10、A、 将单颗粒气溶胶质谱仪安装在应急监测车上， 并且垂直引入采样管， 所述采样管的 一端与单颗粒气溶胶质谱仪的进样口连接 ； B、 利用单颗粒气溶胶质谱仪中的进样模块对两个地区中的大气气溶胶样品进行实时 在线连续采集 ； C、 运用单颗粒气溶胶质谱仪中的数据采集模块和数据分析模块进而分别分析两个地 区的大气气溶胶样品中含铅颗粒物的污染程度、 粒径分布、 质谱特征以及可能性来源。 0007 进一步， 所述步骤 A， 其具体为， 将单颗粒气溶胶质谱仪安装在应急监测车上， 利用内径为 1 厘米的铜管作为采样管， 说 明 书 CN 103575623 A 3 2/4 页 4 并且将其垂直引入， 所述采。
11、样管的一端端口利用导电硅胶管与单颗粒气溶胶质谱仪的进样 口连接， 同时采样管的一端端口以70110ml/min的流速将大气气溶胶样品引入单颗粒气 溶胶质谱仪的进样口。 0008 进一步， 所述步骤 B， 其具体为， 利用单颗粒气溶胶质谱仪中的进样模块对距离排放源 2.2KM 的位置以及距离排放源 9.4KM 的位置， 这两个地区中的大气气溶胶样品进行 24 小时在线连续采集。 0009 进一步， 所述步骤C中所述的数据分析模块， 其采用的数据分析时间分辨率为1小 时。 0010 本发明所采用的另一技术方案是 ： 基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测装 置， 其包括单颗粒气溶胶质谱仪、 气溶胶中。
12、和器和硅胶扩散干燥器， 所述的单颗粒气溶胶质 谱仪的输入端分别与气溶胶中和器的输出端和硅胶扩散干燥器的输出端进行连接。 0011 进一步， 所述单颗粒气溶胶质谱仪包括进样模块， 所述进样模块的输出端依次连 接有粒径测量模块、 电离源模块、 质量分析器模块、 数据采集模块以及数据分析模块 ； 所述 进样模块的输入端分别与气溶胶中和器的输出端和硅胶扩散干燥器的输出端进行连接。 0012 本发明的有益效果是 ： 本发明的方法不仅能对颗粒物的粒径和成分进行同时分 析， 减少测试的时间， 而且能对颗粒物进行实时在线监测， 因此获得的数据更加真实和可 靠， 另外利用单颗粒气溶胶质谱仪实现重金属污染的应急监。
13、测， 这样能够得到更为全面的 数据， 进而达到精确全面的监测效果。 0013 本发明的另一有益效果是 ： 本发明的装置可实现实时和在线采集， 从而能更加真 实地反应空气中颗粒物的污染情况， 并且能实现对大量数据进行采集以及分析， 进而得到 更为全面以及准确的数据统计结果。 附图说明 0014 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明 ： 图 1 是本发明基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测方法的步骤流程图 ； 图 2 是本发明基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测装置的结构方框图 ； 图 3 是本发明采集的含铅颗粒物随时间变化的第一序列图 ； 图 4 是本发明采集的含铅颗粒物随时间变化的第。
14、二序列图 ； 图 5 是本发明采集的含铅颗粒物的第一平均质谱图 ； 图 6 是本发明采集的含铅颗粒物的第二平均质谱图 ； 图 7 是本发明采集的含铅颗粒物的第一粒径分布情况图 ； 图 8 是本发明采集的含铅颗粒物的第二粒径分布情况图。 具体实施方式 0015 由图 1 所示， 基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测方法， 该方法步骤包括 ： A、 将单颗粒气溶胶质谱仪安装在应急监测车上， 并且垂直引入采样管， 所述采样管的 一端与单颗粒气溶胶质谱仪的进样口连接 ； B、 利用单颗粒气溶胶质谱仪中的进样模块对两个地区中的大气气溶胶样品进行实时 在线连续采集 ； 说 明 书 CN 103575623。
15、 A 4 3/4 页 5 C、 运用单颗粒气溶胶质谱仪中的数据采集模块和数据分析模块进而分别分析两个地 区的大气气溶胶样品中含铅颗粒物的污染程度、 粒径分布、 质谱特征以及可能性来源。 0016 进一步作为优选的实施方式， 所述步骤 A， 其具体为， 将单颗粒气溶胶质谱仪安装在应急监测车上， 利用内径为 1 厘米的铜管作为采样管， 并且将其垂直引入， 所述采样管的一端端口利用导电硅胶管与单颗粒气溶胶质谱仪的进样 口连接， 同时采样管的一端端口以70110ml/min的流速将大气气溶胶样品引入单颗粒气 溶胶质谱仪的进样口。 0017 进一步作为优选的实施方式， 所述步骤 B， 其具体为， 利用单。
16、颗粒气溶胶质谱仪中的进样模块对距离排放源 2.2KM 的位置以及距离排放源 9.4KM 的位置， 这两个地区中的大气气溶胶样品进行 24 小时在线连续采集， 而每个地区需 连续监测三天。 0018 进一步作为优选的实施方式， 所述步骤 C 中所述的数据分析模块， 其采用的数据 分析时间分辨率为 1 小时。而数据分析模块的分析对象为大气气溶胶样品中的含铅颗粒 物。 0019 由图 2 所述， 基于单颗粒气溶胶的重金属污染应急监测装置， 其包括单颗粒气溶 胶质谱仪、 气溶胶中和器和硅胶扩散干燥器， 所述的单颗粒气溶胶质谱仪的输入端分别与 气溶胶中和器的输出端和硅胶扩散干燥器的输出端进行连接。 00。
17、20 进一步作为优选的实施方式， 所述单颗粒气溶胶质谱仪包括进样模块， 所述进样 模块的输出端依次连接有粒径测量模块、 电离源模块、 质量分析器模块、 数据采集模块以及 数据分析模块 ； 所述进样模块的输入端分别与气溶胶中和器的输出端和硅胶扩散干燥器的 输出端进行连接。而每一个模块的功能为 ： 所述的进样模块用于实时采集颗粒物 ； 粒径测 量模块用于测量颗粒粒径 ； 电离源模块用于将颗粒物电离成正负离子 ； 质量分析器模块用 于对正负离子进行同时检测 ； 数据采集模块用于数据的采集、 记录和保存 ； 数据分析模块 用于对颗粒物粒径数、 浓度实时变化谱图等进行分析。 0021 而采用上述的方法及。
18、装置进行连续实时重金属污染监测后， 得出的结果由图 3 和 图4所示， 它们分别显示了不同时间所采集的含铅颗粒物的变化情况。 从图3和图4中可以 得出， 含铅颗粒物排放的高峰时段出现在夜间或清晨， 并且在高峰时， 含铅颗粒物达到 40% 以上。 0022 另外， 采用上述的方法及装置进行两个地区重金属污染监测后， 得出的结果由图 5 至图 8 所示。 0023 由图 5 和图 6 所示， 它们分别显示了两个地区含铅颗粒物的平均质谱， 图 5 显示 第一地区含铅颗粒物的平均质谱， 图 6 显示第二地区含铅颗粒物的平均质谱。从图 5 和图 6 中可以看出， 两地含铅颗粒物的正离子平均谱图是非常一致。
19、， 负离子平均质谱图的主要 特征也较为相似， 但是第二地区的含铅颗粒物的负离子平均质谱图中含有很高的硫的特征 （32S-， 64SO 2-， 80SO 3-） ， 因此可以判断这类颗粒物应该是来源于煤燃烧排放。 0024 由图 7 和图 8 所示， 它们分别显示了两个地区含铅颗粒物的粒径分布情况， 图 7 显 示第一地区含铅颗粒物的粒径分布情况， 图 8 显示第二地区含铅颗粒物的粒径分布情况。 而从图7和图8可以看出， 两个地区含铅颗粒物的粒径分布相似， 这说明了这些含铅颗粒物 的产生过程可能是一致的。 说 明 书 CN 103575623 A 5 4/4 页 6 0025 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明， 但本发明创造并不限于所述实施 例， 熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替 换， 这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。 说 明 书 CN 103575623 A 6 1/4 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103575623 A 7 2/4 页 8 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103575623 A 8 3/4 页 9 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103575623 A 9 4/4 页 10 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103575623 A 10 。