[发明专利]一种基于质谱的空气污染物检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种基于质谱的空气污染物检测装置及检测方法。该检测装置包括质谱仪和气体交换装置，所述气体交换装置包括密闭的外管和贯穿于所述外管的内管，所述外管的一端设置有载气入口端，另一端设置有载气出口端；所述内管的近载气出口端设置有空气入口端，所述内管的近所述载气入口端设置有空气出口端，所述内管具有微孔膜结构，所述内管的空气出口端与所述质谱仪的进样系统相连接。本发明的检测装置对空气中的污染物进行检测，测量时间短，能够在微秒到几分钟的时间内得到测量结果，从而实现实时、连续、在线测量。且测量下限低，可以达到10^‑13g/m³水平，灵敏度高。

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种基于质谱的空气污染物检测装置及检测方法。

背景技术

目前，环境中二氧化硫、二氧化氮、PM10、PM2.5、一氧化碳、臭氧以及气溶胶等成为大气中主要的几种污染物。它们也是对人体健康影响较大、较广泛的几种污染物。

目前电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)在冶金、临床研究、制药合规、环境科学、食品安全和地球科学等领域具有较多的应用，可以检测绝大多数的金属元素和部分非金属元素。采用ICP-MS检测空气中的污染物浓度，目前主要是采用将相关气体样品进行前处理得到液体样，再将液体样通过蠕动泵进入质谱进行检测，并不能实现直接对空气中的污染物进行检测。

针对环境中的非放射性颗粒物，我国主要采取基于滤膜采样称重和连续自动检测两种方法。连续自动检测方法通常使用光学和化学检测方法，对大气样本中特定的物质产生物理信号，再将这些物理信号和不同污染物浓度进行对应，从而得到监测浓度。对于颗粒污染物来说，在连续自动检测法中，目前环保部门主要采用基于β射线衰减和振荡微天平原理的检测仪器，其中基于β射线法的监测仪是用C14作为β射线源，在通过采样滤膜后，监测其衰减量来算出颗粒物的质量。中国气象局观测站网除了使用上述两种方法外，还使用基于激光散射粒子谱检测原理获得PM10、PM2.5的方法，即通过粒子的光散射原理来检测粒子的大小和个数，并得到粒子谱分布特征等。当前国内外统一认为滤膜采样称重法是检测气溶胶质量浓度的参考标准方法。

放射性的重金属在环境及场所内易形成气溶胶，其准确监测也是非常重要的。针对放射性的颗粒物，目前主要是采用滤膜采集样品，对样品进行放射性检测。

但是，上述检测方法主要是空气采样，通过大流量采样器将被测物抽到滤膜上，根据测量对象的浓度不同抽样达几小时到几时小时不等，再将滤膜取下进行化学处理进一步分析，所用时间比较长，达不到实时测量。由于滤膜采样称重和连续自动检测方法受操作及环境的改变给监测数据带来较大的误差，因此存在一定的缺陷，不能实时监测，探测下限过高。

发明内容

有鉴于此，针对环境以及场所内的气体颗粒物或气溶胶，本发明提供一种基于质谱的空气污染物检测装置及检测方法，将空气直接进入进样系统与质谱连用，可以快速、连续、实时检测颗粒物或气溶胶的质量浓度。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种基于质谱的空气污染物检测装置，包括质谱仪和气体交换装置，所述气体交换装置包括密闭的外管和贯穿于所述外管的内管，所述外管的一端设置有载气入口端，另一端设置有载气出口端；所述内管的近载气出口端设置有空气入口端，所述内管的近载气入口端设置有空气出口端，所述内管具有微孔膜结构，所述内管的空气出口端与所述质谱仪的进样系统相连接。

作为一种可实施的技术方案，所述微孔膜的孔径为5～1000nm。

作为一种可实施的技术方案，所述气体交换装置的长度为30～100cm。

作为一种可实施的技术方案，所述内管为陶瓷膜管或核孔膜管。

作为一种可实施的技术方案，所述内管的内径为3～10mm，外径为7～14mm。