环境空气PM2 5源解析监测_may 8,2014

1、环境空气环境空气PM2.5源解析监测源解析监测赛默飞世尔科技（中国）有限公司环境产品与服务 2014年4月2Agenda 环境空气PM2.5源解析监测的意义 美国PM2.5化学组分监测网络 中国PM2.5源解析监测 Thermo Fisher 环境空气PM2.5源解析监测解决方案环境空气环境空气PM2.5源解析监测的意义源解析监测的意义4从污染监测到污染控制的从污染监测到污染控制的“桥梁桥梁”全国全国PM2.5质量浓度监测质量浓度监测PM2.5污染控制污染控制5PM2.5源解析监测是定量源解析的基础源解析监测是定量源解析的基础 PM2.5的源解析技术通过关联环境监测数据和特定源排放的化学特征，

2、得出主要的源的种类及其对特定地点的大气PM2.5的定量影响。 制定科学的环境空气质量标准 制定合理、经济的PM2.5治理措施受体模型受体模型 化学质量平衡 富集因子 多元线性回归 特征向量分析特定污染源化学特征主要污染源对受体点PM2.5的贡献PM2.5化学组分和前化学组分和前体物监测数据体物监测数据确定主要污染源完整、准确的监测数据是完整、准确的监测数据是精确定量源解析的基础精确定量源解析的基础美国美国PM2.5化学组分监测网络（化学组分监测网络（CSN）7 1997年，美国EPA开始在全国建立PM2.5化学组分监测网络 目前，化学组分监测网络共有大约200个站点，能见度行政保护站点约180

3、个，覆盖全国各个地区 站点位置的选择需要考虑： 监测目的 空间范围代表性 污染源状况 气象数据 PM2.5的质量浓度和组分历史数据监测网络设计监测网络设计站点类型站点类型监测目的监测目的目标监测参数目标监测参数采样频率采样频率国家趋势站点（Trends Sites）进行PM2.5化学组分的长期连续监测，数据用于评估污染趋势及空气质量标准的制订质量浓度、痕量元素、SO4、NO3、NH4、Na、K、含碳组分每3天采样，其中10个每天采样州和地方监测补充站点（SLAMS）非强制，加强污染趋势评估，提供的信息用于帮助各个州制订污染控制计划站点自行设定，需要满足监测目的需求站点根据污染源排放自行设定能见

4、度行政保护监测站（IMPROVE Sites）评估PM2.5化学组分与能见度降低及区域灰霾形成之间的关系质量浓度、痕量元素、SO4、NO3、NH4、Na、K、含碳组分每3天采样8目标监测参数目标监测参数 目标监测参数的确定需要对监测目的、PM2.5主要组分、可用滤膜类型、分析技术现状等信息综合考虑 趋势站点中要求监测的参数 采样滤膜质量 无机元素： Al, Si, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mg, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Cd, Pb 离子成分： SO42-、NO3-、NH4+、Na+、K+ 含碳组分： OC、EC 州和地方补充站点可根据

5、其监测目的和污染源情况自行决定目标监测参数，除趋势站点要求外： 鼓励分析其他无机元素 鼓励分析其他的离子组分，如H+、Cl-等 鼓励鉴别有机碳种类 鼓励从含碳组分中区分出半挥发性有机物9采样方法采样方法 趋势站点使用的采样器要符合如下规定，州和地方补充站点可根据具体需要选择采样方法： 采样器切割点和分离曲线与FRM等效 采样器的采样速度和采样体积与FRM相同 采样器配备经过验证的溶蚀器技术 采样器坚实可靠，且采样方法通过现场验证 美国EPA推荐的趋势站点物种采样器如下采样器种类采样器种类通道通道溶蚀器及滤膜溶蚀器及滤膜质量质量无机无机元素元素SO42-NO3-颗粒相颗粒相NO3-挥发的挥发的N

6、O3-NH4+, Na+, K+TC, OC, EC, CCIMPROVE（URG）123PTFENa2CO3/NylonQuartz 1MASS 400(URG)1Na2CO3/PTFEBackup NylonMASS 4501QuartzURG3000N4QuantzRAAS(Andersen)1234QuartzPTFEOptionalMgO/NylonSASS(Met One)12345PTFEPTFEMgO/NylonQuartzOptional10分析方法分析方法 建立分析实验室体系，满足每年几千张滤膜的化学分析需求： 全国站点数目 站点采样频率 州和地方分析实验室的参与程度 分析

7、实验室体系需要建立的指导规范文件涉及： 采样前后，滤膜的处理、运输和保存 分析标准操作流程（分析过程、数据处理和发布等） 质量保证体系 分析技术 趋势站点对于目标监测参数的分析方法如下表 鼓励州和地方补充站点应用经过验证的在线监测方法，鼓励应用GC-MS等方法进行有机物鉴定目标监测参数目标监测参数滤膜类型滤膜类型分析方法分析方法质量PTFE滤膜称重法无机元素（Al, Si, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mg, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Cd, Pb) PTFE滤膜能量色散X射线荧光法EDXRF（Method IO-3.3）离子成分（SO42-

8、、NO3-、NH4+、Na+、K+）尼龙滤膜+HNO3溶蚀器离子色谱法IC含碳组分（OC、EC）石英滤膜热光透射法TOT（NIOSH 5040）11美国美国PM2.5化学组分监测网络化学组分监测网络 监测网络设计监测网络设计 目前监测站点总数大约200个，能见度行政保护监测站点约170个，覆盖全国 国家趋势站、州和地方监测补充站、能见度行政保护监测站 目标监测参数目标监测参数 滤膜质量： 无机元素： Al, Si, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mg, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Cd, Pb 离子成分： SO42-、NO3-、NH4+、Na+、

9、K+ 含碳组分： OC、EC 采样方法采样方法 不进行采样器认证，但有相关要求 切割点和分离曲线与FRM等效；采样速率和体积与FRM相同；采样方法经过现场验证 分析方法分析方法 滤膜质量 PTFE滤膜 称重法 无机元素 PTFE滤膜 能量色散X射线荧光法 离子成分 尼龙滤膜 离子色谱法 含碳组分 石英滤膜 热光透射法中国中国PM2.5源解析监测源解析监测13环境空气颗粒物来源解析监测方法指南环境空气颗粒物来源解析监测方法指南发布发布 2014年2月，中国环境监测总站发布环境空气颗粒物来源解析监测方法指南（试行）第二版，以规范全国环境空气颗粒物来源解析的监测技术，提高监测结果的可靠性与可比性受体

10、样品采集样品分析颗粒物质量浓度分析颗粒物化学组分分析二次颗粒物前体物分析元素分析水溶性离子分析含碳组分分析其他标识物分析14环境空气颗粒物来源解析监测方法指南环境空气颗粒物来源解析监测方法指南解读解读受体样品采集受体样品采集样品分析样品分析颗粒物颗粒物质量浓度分析质量浓度分析颗粒物颗粒物化学组分分析化学组分分析二次颗粒物二次颗粒物前体物分析前体物分析元元素素分分析析水水溶溶性性离离子子分分析析含含碳碳组组分分分分析析其其他他标标识识物物分分析析 采样器采样器 滤膜滤膜15受体样品采集受体样品采集 点位布置原则 应当位于城市的建成区内，点位数量根据研究目的、城市功能区的划分、人口密度、环境敏感程

11、度以及经费情况等方面综合考虑来确定。采样布点应优先选择国家环境空气监测点 采样仪器 采样器的选择参见环境空气颗粒物（PM2.5）手工监测方法（重量法）技术规范（HJ 656） 在利用手工仪器进行采样时，必须确保所采用多通道仪器的不同通道或不同仪器的平行性进行对比 某城市区域所有点位的采样仪器应尽量选用同一厂家同一型号的仪器设备，以确保结果可比性 滤膜 滤膜的选择应根据滤膜本身特性和分析的化学组分的需要来确定。滤膜的空白值应满足化学分析要求，通常对于元素分析可采用特氟龙（Teflon）、聚丙烯、醋酸纤维酯等有机滤膜；对于水溶性离子分析可采用聚四氟乙烯、石英滤膜；对于碳组分和有机物（如多环芳烃）分

12、析可采用石英滤膜 滤膜应边缘平整、厚薄均匀、无毛刺、无污染，不得有针孔或任何破损 用于碳组分及其它有机物分析的石英滤膜需要预烧 样品采集 每次采样时间一般不少于20h，可根据颗粒物浓度等因素适当缩短或延长采样时间 采样频次依据颗粒物浓度、排放源的季节性变化特征及气象因素确定 采样要求参见环境空气颗粒物（PM2.5）手工监测方法（重量法）技术规范（HJ 656） 16Thermo Fisher的解决方案的解决方案受体样品采样受体样品采样 Partisol 2025i 连续颗粒物采样器连续颗粒物采样器 美国EPA 参比方法采样器，RFPS-0498-118 Partisol采样器构建了美国采样网络

13、的骨架，并且一直在被全世界的空气监测机构所使用，用于PM2.5，PM10以及PM粗颗粒的采样 目前在全美PM2.5网络中，有840台2025采样器在运行可储存可储存16个滤膜盒个滤膜盒 Partisol 2300 化学物种化学物种采样器采样器 满足美国EPA对化学物种采样器的要求 基本4通道和灵活设置时序的12通道配置，满足不同采样需求 配备由哈佛大学、UMEG研发的ChemComb 3500化学物种采样筒，经过现场考验 通过配置两种流速的切割器以及专利的蜂窝扩散管可去除或采集选择的气体 滤膜后部增加了聚亚胺脂泡沫和/或XAD采集层，可提升系统对于有机物的采集功能 紧凑灵活的设计便于运输、操作

14、和样品保存17环境空气颗粒物来源解析监测方法指南环境空气颗粒物来源解析监测方法指南解读解读受体样品采集受体样品采集样品分析样品分析颗粒物颗粒物质量浓度分析质量浓度分析颗粒物颗粒物化学组分分析化学组分分析二次颗粒物二次颗粒物前体物分析前体物分析元元素素分分析析水水溶溶性性离离子子分分析析含含碳碳组组分分分分析析其其他他标标识识物物分分析析 采样器采样器 滤膜滤膜18样品分析样品分析 分析方法选择原则 各地根据污染源颗粒物组分特征，结合当地监测的实际条件，科学选择适合实际的项目和方法 优先推荐使用国家标准方法或空气和废气的监测方法（第四版增补版），其次其他国家的标准分析方法及ISO等国际标准方法，

15、对于目前没有标准方法的，提供较成熟的文献方法供参考应用 在源解析过程中，源和受体的样品分析方法尽量保持一致 无论是标准方法还是文献方法，在使用时均需要考察分析方法的性能和适用性，然后才用于源解析监测分析 颗粒物质量浓度分析 手工监测方法（重量法） 颗粒物化学组分分析 无机元素分析方法：电感耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、X射线荧光光谱法、原子荧光分光光度法（Hg、As、Se、Bi、Sb） 离子成分分析方法：离子色谱法、原子吸收分光光度法（Na+、K+、Mg2+、Ca2+） 有机碳和元素碳分析方法：热光透射法 其他标识物分析方法：气相色谱-质谱法、高效液相色谱法、总有机碳分析

16、仪法、离子色谱法 二次颗粒物前体物分析 SO2、NOX、NH3、VOCs19环境空气颗粒物来源解析监测方法指南环境空气颗粒物来源解析监测方法指南解读解读受体样品采集受体样品采集样品分析样品分析颗粒物颗粒物质量浓度分析质量浓度分析颗粒物颗粒物化学组分分析化学组分分析二次颗粒物二次颗粒物前体物分析前体物分析元元素素分分析析水水溶溶性性离离子子分分析析含含碳碳组组分分分分析析其其他他标标识识物物分分析析 采样器采样器 滤膜滤膜 称重的环境称重的环境 称重的设备称重的设备20质量浓度分析质量浓度分析 方法原理 分别通过具有一定切割特性的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使环境空气中PM2.5和 PM10

17、被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的重量差和采样体积，计算出PM2.5和PM10质量浓度 仪器和设备 恒温恒湿箱（室）：箱（室）内空气温度在（1530）任意一点，控温精度控温精度1。箱（室）内空气相对湿度应控制在（相对湿度应控制在（505）%。恒温恒湿箱（室）可连续工作 分析天平：感量应小于等于感量应小于等于0.1 mg 分析步骤：21Thermo Fisher的解决方案的解决方案PM2.5质量浓度分析（手工）质量浓度分析（手工）MTL AH225 滤膜自动称重系统实现准确称量，有效控制且降低不确定性 称重环境的控制称重环境的控制恒温恒湿称重实验箱恒温恒湿称重实验箱 温度控制精度：0.

18、2 相对湿度控制精度：1% 平均气流速：2m/min 清洁室级别：6级 称重环境参数的监控 称重设备与技术称重设备与技术自动化滤膜称重系统自动化滤膜称重系统 机械手自动取放滤膜：减少人工误差，增加处理量 滤膜（或托盘）二维码扫描：识别和管理滤膜 专利法拉第笼设计：有效去除静电影响 3次重复称重：降低随机误差 双重替代取置法计算：降低系统误差 称重过程质量控制22FWS自动称重系统软件自动称重系统软件自动称重自动称重手工称重手工称重采样信息采样信息滤膜样品信息滤膜样品信息管理者权限管理者权限质量控制质量控制 实现采样称重全过程管理 采样的管理 称重过程的管理 数据的管理23采样的管理采样的管理

19、采样器管理 采样工作表表管理 与Partisol 2025i集成，采样数据直接导入系统中24称重过程的管理称重过程的管理 滤膜的平衡 样品的称重 样品重复称重 标准砝码称重 空白滤膜称重25数据的管理数据的管理 滤膜称重数据 质控用数据 采样数据26Thermo Fisher的解决方案的解决方案 PM2.5质量浓度分析（在线）质量浓度分析（在线） TEOM 1405-F 微量震荡天平法颗粒物监测仪微量震荡天平法颗粒物监测仪 美国EPA FEM设备，EQPM-0609-181 直接质量测量方法 总计非挥发性物质和挥发性物质，对环境颗粒物具有更好的代表性 5014i 射线法颗粒物连续监测仪射线法颗

20、粒物连续监测仪 美国EPA FEM设备，EQPM-0609-183 滤带移动是单方向的，有效减少颗粒物损失 智能加热系统，有效控制样品的温度或湿度 5030i SHARP 射线光浊度法颗粒物监测仪射线光浊度法颗粒物监测仪 美国EPA FEM设备，EQPM-0609-184 将Beta射线射线数据与光散射数据进行同步修正计算，从而得到更加精确的瞬时颗粒物浓度的方法TEOM 1405-F 5030i SHARP5014i27环境空气颗粒物来源解析监测方法指南环境空气颗粒物来源解析监测方法指南解读解读受体样品采集受体样品采集样品分析样品分析颗粒物颗粒物质量浓度分析质量浓度分析颗粒物颗粒物化学组分分析

21、化学组分分析二次颗粒物二次颗粒物前体物分析前体物分析元元素素分分析析水水溶溶性性离离子子分分析析含含碳碳组组分分分分析析其其他他标标识识物物分分析析 采样器采样器 滤膜滤膜 称重的环境称重的环境 称重的设备称重的设备 电感耦合等离子体电感耦合等离子体 质谱法质谱法 电感耦合等离子体电感耦合等离子体 发射光谱法发射光谱法 X射线荧光法射线荧光法原子荧光分光光度法原子荧光分光光度法28无机元素分析方法无机元素分析方法 我国空气和废气 颗粒物中铅等金属元素的测定 电感耦合等离子体质谱法HJ 657-2013 我国环境空气颗粒物源解析监测技术方法指南（试行） 铅等24种元素的电感耦合等离子体质谱法 铅

22、等24中元素的电感耦合等离子体原子发射光谱法 铅等24种元素的X射线荧光光谱法 汞等5种元素的原子荧光分光光度法 美国EPA无机元素分析方法IO-3 IO-3.2 火焰/石墨炉原子吸收法(FAA/GFAA) IO-3.3 X射线荧光光谱法(XRF) IO-3.4 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) IO-3.5 电感耦合等离子体发射光谱法(ICP) IO-3.6 质子诱导X射线发射光谱法(PIXE) IO-3.7 中子活化分析法(INAA) 美国CSN监测网络无机元素分析方法 常规分析方法：X射线荧光光谱法 可选分析方法：电感耦合等离子体质谱法分析方法分析方法优点优点缺点缺点XRF无损直接

23、检测，多元素同时检测，分析速度快灵敏度较低，检测对标样有依赖性，对于轻元素的检测能力较差ICP-MS灵敏度高，多元素同时分析，分析取样量少，可测定元素范围广，可测同位素仪器昂贵，测试成本高，样品预处理稍繁琐ICP灵敏度较高，多元素同时分析，可检测元素范围宽元素干扰，设备费用和操作费用稍高，样品预处理稍繁琐GFAA选择性好，灵敏度较高每次仅测定一种元素，分析周期长，线性范围窄FAA选择性好灵敏度较低，且每次仅测定一种元素，分析周期长PIXE无损直接检测，多元素同时分析、分析速度快灵敏度较低，检测对标样有依赖性，仪器普及性差INAA无损直接检测，灵敏度高，可进行超痕量分析，可测元素范围广元素干扰，

24、需要应用核反应器，仪器普及性差29Thermo Fisher的解决方案的解决方案无机元素无机元素 不同的无机元素分析设备为用户提供更多的选择 不同分析方法的测试结果进行相互比较iCAP Q 电感耦合等离子体质谱电感耦合等离子体质谱 高信噪比和分析效率，优异的干扰去除技术，低使用成本 美国权威科学技术杂志R&D评为年度百大科技创新产品iCAP 7000 电感耦合等离子体光谱仪电感耦合等离子体光谱仪 高灵敏度和和分析速度 半定量分析与全定量的误差可以控制在10%以内iCE 3000 原子吸收光谱原子吸收光谱 优异的灵敏度和检出限，极佳的信噪比 分析美国NBS SRM1648城市颗粒物标准样品，检测

25、结果吻合度极高ARL QuantX 能量色散能量色散X射线荧光光谱仪射线荧光光谱仪 多种设置条件同时选择，应用于不同样品分析 更佳的分辨率、探测性能和检出下限 优异的滤膜实测表现ARL PerformX 波长色散波长色散X射线荧光光谱仪射线荧光光谱仪 样品直接分析，无需前处理 分析速度快，稳定性高，精度高30重金属在线监测技术重金属在线监测技术 在线监测技术：卷轮式滤纸带采样，EDXRF检测 通过颗粒物粒径切割器进行采样并抽取到滤纸带上 采集的样品自动前进至检测区域 EDXRF分析分析样品中重金属元素，分析的同时进行下次样品采集 可以在1h内完成采样和分析过程，得到一天中金属浓度随时间或气象条

26、件的变化 31重金属在线监测技术重金属在线监测技术 检出限检出限 USEPA进行了环境技术认证（ETV）测试报告(EPA/600/R-12/680)中Chapter 6指出 ： “在测试的19种金属元素中，有12种金属元素浓度在其定量检出限以下，因此无法与参比方法的测试结果进行比较。元素钼的测量结果异常，因此只将6种金属（钙、铜、锰、铅、硒和锌）的测试结果与ICP-MS测试结果进行比较。”金属金属日平均浓度日平均浓度（ng/m3）方法检出限方法检出限（ng/m3）定量检出限定量检出限（ng/m3）金属金属日平均浓度日平均浓度（ng/m3）方法检出限方法检出限（ng/m3）定量检出限定量检出限（

27、ng/m3）As0.150.110.81Ni0.480.231.60Ba1.820.956.68Pb5.210.221.54Ca2120.906.38Rb0.360.342.43Cd方法检出限5.7540.64Sb方法检出限0.664.69Co方法检出限0.322.24Se1.280.140.99Cr0.730.292.04Sr1.330.453.19Cu3.110.271.89Th方法检出限1.6011.3Hg方法检出限0.191.33Tl0.99相关系数 r20.98重复性RSD0.5%RSD1%校准方法NIST标准滤膜校准和当地样品校准NIST标准滤膜校准分析方法可针对不同元素建立不同分

28、析方法出厂后无法更改环境要求032，20-80%RH（无冷凝水）203 ARL QuantX具有更低的检出限、更高的准确性和重复性、更宽的元素测量范围，并且在具有更低的检出限、更高的准确性和重复性、更宽的元素测量范围，并且在校准和分析方法方面更加灵活，因此更加适用于环境空气颗粒物中重金属元素的检测校准和分析方法方面更加灵活，因此更加适用于环境空气颗粒物中重金属元素的检测35ARL QuantX实际应用实际应用 方法检出限的测定方法检出限的测定 通过对10个实验室空白滤膜样品进行多次重复分析，由平均不确定性计算得出，1（68%的置信水平） ARL QUANTX和美国EPA方法IO-3.3中不同元

29、素的方法检出限列于右表中，单位ng/cm2 环境空气颗粒物来源解析检测方法指南（试行）中指出24种元素最低检出限为1.624 ng/cm2元素元素ARL QUANTXIO-3.3元素元素ARL QUANTXIO-3.3Na8.95.3As0.30.8Mg3.43.2Se0.40.7Al3.817.6Br0.40.6Si2.78.0Rb0.60.7P2.72.6Sr0.71.1S2.02.6Y0.81.2Cl2.24.8Zr1.01.2K2.16.3Mo0.91.6Ca2.29.0Pd3.122.9Sc3.51.5Ag3.720.2Ti1.516.9Cd4.922V1.15.3Sn5.830.5

30、Cr0.73.0Sb11.131.4Mn0.50.8Cs3.248.9Fe0.50.7Ba3.151.8Co0.40.4La2.670.6Ni0.30.6W1.83.4Cu0.50.7Au1.21.7Zn0.51.0Hg1.51.5Ga0.61.6Pb0.81.536ARL QuantX实际应用实际应用 准确度的测定准确度的测定 在一年内，对NIST薄膜标准物SRM2783进行多次测量，与参考值的相对误差在7%以内 对实际采样滤膜进行测量，并与ICP方法测量结果比较元素元素参考值参考值(ng)测量平均值测量平均值(ng)测量次数测量次数相对误差相对误差%Na18601001921180483.

31、28K52805205582360485.72Ca1320017001233352048-6.57Mn3201232930482.81Fe265001600280311180485.78Cu4044241432482.48Zn17901301865140484.19Pb3175431928480.63NIST薄膜标准物薄膜标准物SRM2783测量结果测量结果37ARL QuantX实际应用实际应用 某地区样品（TSP、PM10、PM2.5样品各5个）测试，并与ICP数据比较（以Pb为例，单位ng/m3）：01020304050607080900102030405060708090ARL QUA

32、NTX Pb-TSP ICP Pb-TSP01020304050607080901001101200 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120ARL QUANTX Pb-PM10ICP Pb-PM100102030405060708001020304050607080ARL QUANTX Pb-PM2.5ICP Pb-PM2.501000200030004000NaMgAlSiSKCaFe质量浓度，质量浓度，ng/m3元素种类元素种类TSPPM10PM2.504080120160TiCrMnNiCuZnSeCdBaHgPb质量浓度，质量浓度，ng/m3元素种类元素

33、种类TSPPM10PM2.5 该地区同一天采集TSP、PM10、PM2.5样品中元素质量浓度比较：重金属元素富集在小颗粒中重金属元素富集在小颗粒中矿物元素在大颗粒中浓度高矿物元素在大颗粒中浓度高38ARL QuantX实际应用实际应用 精确度的测定精确度的测定 在一年内，对Micromatter公司提供的多元素滤膜进行多次分析，相对标准偏差小于0.5% 对实际采样滤膜进行多次重复测量，相对标准偏差小于15%元素元素测量次数测量次数最小值最小值(g/cm2)最大值最大值(g/cm2)平均值平均值(g/cm2)标准偏差标准偏差(g/cm2)相对标准偏差相对标准偏差%Si6315.195.295.2

34、40.0220.41Ti6316.596.696.640.0220.33Fe6316.866.956.900.0150.22Cd6315.856.005.910.0230.39Se6313.944.054.000.0190.47Pb6319.239.399.300.0200.21元素元素测量次数测量次数最小值最小值(g/m3)最大值最大值(g/m3)平均值平均值(g/m3)标准偏差标准偏差(g/m3)相对标准偏差相对标准偏差%Ca619.57419.77419.6760.07530.38Mn60.1680.1860.1780.00623.48As60.0280.0370.0310.003611

35、.61Pb60.2220.2890.2580.02479.57Fe64.6554.9214.7600.11032.32Ni60.0210.0320.0270.003814.07Cu60.4670.5730.5130.03807.41Zn60.7320.7830.7540.01932.5639环境空气颗粒物来源解析监测方法指南环境空气颗粒物来源解析监测方法指南解读解读受体样品采集受体样品采集样品分析样品分析颗粒物颗粒物质量浓度分析质量浓度分析颗粒物颗粒物化学组分分析化学组分分析二次颗粒物二次颗粒物前体物分析前体物分析元元素素分分析析水水溶溶性性离离子子分分析析含含碳碳组组分分分分析析其其他他标标

36、识识物物分分析析 采样器采样器 滤膜滤膜 称重的环境称重的环境 称重的设备称重的设备 电感耦合等离子体电感耦合等离子体 质谱法质谱法 电感耦合等离子体电感耦合等离子体 发射光谱法发射光谱法X射线荧光法射线荧光法原子荧光分光光度法原子荧光分光光度法 离子色谱法离子色谱法 原子吸收分光光原子吸收分光光 度法度法40水溶性离子成分分析方法水溶性离子成分分析方法 我国环境空气颗粒物源解析监测技术方法指南（试行） NO3-等4种阴离子的离子色谱法 Na+等5种阳离子的离子色谱法 Na+等4种阳离子的原子吸收分光光度法 美国CSN监测网络无机元素分析方法 常规分析方法：离子色谱法 滤膜室温平衡； 滤膜放入

37、萃取瓶，加去离子水； 空白滤膜加入萃取瓶，加去离子水； 超声水浴萃取 摇床震荡 过滤、储存，以备分析第一步：样品萃取第一步：样品萃取第二步：样品分析第二步：样品分析 设置色谱条件，基线稳定 萃取液室温平衡 绘制标准曲线或标准曲线的校准（每 天分析前、更换淋洗液或再生液、分 析20个样品后） 空白及样品测试 分析结果检查（是否需要稀释） 计算离子浓度41Thermo Fisher的解决方案的解决方案水溶性离子分析水溶性离子分析 ICS 2100离子色谱仪离子色谱仪 实验室离子色谱领导品牌，PM2.5源解析应用的最佳选择 在线点解淋洗液发生器RFIC-EG，用户只需提供18.2M的超纯水，无需配制

38、流动相 分辨率和灵敏度高，分析速度快42Thermo Fisher的解决方案的解决方案水溶性离子分析水溶性离子分析 AIM 3000/3000T 在线离子色谱仪在线离子色谱仪 成熟的在线监测技术，获得离子组分高频变化信息 RFIC-EG电解淋洗液发生器，用户只需提供18.2M的超纯水，无需配制流动相 同时分析颗粒物和气体 能够分析有机酸和有机胺物质43环境空气颗粒物来源解析监测方法指南环境空气颗粒物来源解析监测方法指南解读解读受体样品采集受体样品采集样品分析样品分析颗粒物颗粒物质量浓度分析质量浓度分析颗粒物颗粒物化学组分分析化学组分分析二次颗粒物二次颗粒物前体物分析前体物分析元元素素分分析析水

39、水溶溶性性离离子子分分析析含含碳碳组组分分分分析析其其他他标标识识物物分分析析 采样器采样器 滤膜滤膜 称重的环境称重的环境 称重的设备称重的设备 电感耦合等离子体电感耦合等离子体 质谱法质谱法 电感耦合等离子体电感耦合等离子体 发射光谱法发射光谱法X射线荧光法射线荧光法原子荧光分光光度法原子荧光分光光度法 离子色谱法离子色谱法 原子吸收分光光原子吸收分光光 度法度法 热光透射法热光透射法44有机碳和元素碳分析方法有机碳和元素碳分析方法 我国环境空气颗粒物源解析监测技术方法指南（试行） 元素碳和有机碳的热光透射法 美国CSN监测网络有机碳和元素碳分析方法 常规分析方法：热光透射或热光反射法45

40、NDIR PM2.5中有机碳和元素碳的监测基于热光透射原理的在线监测技术 PM2.5样品采集到仪器加热炉内的石英滤膜上 采样通道关闭，吹扫分析通道并通过热光法进行分析 有机碳和元素碳的分割点采用激光吸收技术确定 每次分析后，蔗糖溶液和甲烷气体对NDIR检测器进行校准 技术优势 时间分辨率较高，一次完整分析时间为30min 使用NDIR检测器替代FID检测器，减少气体消耗有机碳和元素碳在线监测技术有机碳和元素碳在线监测技术46环境空气颗粒物来源解析监测方法指南环境空气颗粒物来源解析监测方法指南解读解读受体样品采集受体样品采集样品分析样品分析颗粒物颗粒物质量浓度分析质量浓度分析颗粒物颗粒物化学组分

41、分析化学组分分析二次颗粒物二次颗粒物前体物分析前体物分析元元素素分分析析水水溶溶性性离离子子分分析析含含碳碳组组分分分分析析其其他他标标识识物物分分析析 采样器采样器 滤膜滤膜 称重的环境称重的环境 称重的设备称重的设备 电感耦合等离子体电感耦合等离子体 质谱法质谱法 电感耦合等离子体电感耦合等离子体 发射光谱法发射光谱法X射线荧光法射线荧光法原子荧光分光光度法原子荧光分光光度法 离子色谱法离子色谱法 原子吸收分光光原子吸收分光光 度法度法 热光透射法热光透射法 气相色谱气相色谱-质谱法质谱法 高效液相色谱法高效液相色谱法 总有机碳分析仪法总有机碳分析仪法 离子色谱法离子色谱法47其他标识物分

42、析方法其他标识物分析方法 环境空气和废气 气相和颗粒物中多环芳烃的测定 气相色谱气相色谱-质谱法质谱法HJ 646-2013 环境空气和废气 气相和颗粒物中多环芳烃的测定 高效液相色谱法HJ 647-2013 我国环境空气颗粒物源解析监测技术方法指南（试行） 多环芳烃分析方法：高效液相色谱法或气相色谱气相色谱-质谱法质谱法 正构烷烃分析方法：气相色谱气相色谱-质谱法质谱法 水溶性有机碳分析方法：总有机碳分析仪法 丁二酸等有机酸分析方法：离子色谱法 正构烷酸、甾醇类、左旋葡聚糖等分析方法：气相色谱气相色谱-质谱法质谱法 美国CSN监测网络半挥发性有机物分析方法 常规分析方法：气相色谱气相色谱-质

43、谱法质谱法结合色谱峰保留时间和质谱特征峰进行定性结合色谱峰保留时间和质谱特征峰进行定性通过色谱峰面积或峰高进行定量通过色谱峰面积或峰高进行定量48 ISQ 气相色谱气相色谱-质谱仪质谱仪 配置真空锁定装置可在维持真空的同时更换或维护离子源，极大缩短仪器的维护时间 无线离子源设计，方便离子源的维护或更换 “S”形离子通道有效消除中性粒子的噪音，同时实现离子聚焦，提高信噪比和灵敏度 带透镜保护的同向双灯丝设计使灯丝具有更长的使用寿命，在一根灯丝出现故障时随时切换到另一根灯丝，保证样品分析的完整性 全金属钼经典冷四极杆确保离子比例的稳定性和同位素比值的准确性 宽质量数检测范围1.21100amu 灵

44、活的组合扫描功能可以同时兼顾定性和定量分析 线性动态范围高达109，减少对样品前处理的要求，提高实验室分析效率Thermo Fisher的解决方案的解决方案其他标识物分析其他标识物分析49在线单颗粒气溶胶质谱在线单颗粒气溶胶质谱 空气动力学透镜聚焦颗粒物成直线排列空气动力学透镜聚焦颗粒物成直线排列 双束连续激光测径系统记录颗粒光散射信号双束连续激光测径系统记录颗粒光散射信号 单束脉冲激光熔融电离颗粒成分单束脉冲激光熔融电离颗粒成分 阴阳离子同时检测阴阳离子同时检测空气动力学透镜将气体差分掉，将颗粒物聚焦到一直线排列前进两束532nm激光分别记录颗粒通过时的时间，通过时间间隔（速度）与颗粒粒径的

45、关系计算得到颗粒直径266nm激光对单颗粒熔融并电离，阴阳离子同时监测，得到单颗粒质谱图50在线单颗粒气溶胶质谱在线单颗粒气溶胶质谱 测量准确性测量准确性 空气动力学透镜的参数和操作压力决定颗粒物聚焦的粒径范围为2002000nm 散射光强度随粒径的减小而呈指数下降，对于小尺寸颗粒测径困难蓝色为有测径信息的颗粒数红色为有测径信息和质谱信息的颗粒数 有测径信息的颗粒物不能全部电离得到质谱信息粒子束会发散而无法被聚焦激光电离颗粒物中的难熔融组分无法熔融电离颗粒物表面的电离程度大于内部22.5m的颗粒物占的颗粒物占PM2.5中很大质量比例中很大质量比例2.5m2m0.2m0.2m的颗粒的颗粒物占物占

46、PM2.5中很中很大数量比例大数量比例51在线单颗粒气溶胶质谱在线单颗粒气溶胶质谱 颗粒物及其化学组分的数量浓度信息颗粒物及其化学组分的数量浓度信息 数据处理软件依据质谱特征将颗粒物分成很多不同的颗粒类型，然后再根据化学成分特征人为将这些颗粒类型合并 提供颗粒物数浓度信息，以及不同类别颗粒物数量比例 如要给出组分质量浓度信息，则需建立内标，这对于成分复杂的颗粒物样品非常困难粒径颗粒物分类颗粒物颗粒物数量比例数量比例纵坐标为含有各个组分颗粒物的数量比例，而非质量浓度比例纵坐标为含有各个组分颗粒物的数量比例，而非质量浓度比例52在线单颗粒气溶胶质谱与在线单颗粒气溶胶质谱与AIM对比对比在线单颗粒气

47、溶胶质谱在线单颗粒气溶胶质谱AIM工作原理空气动力学透镜+光散射测径+单颗粒质谱URG旋风切割器+过饱和蒸汽溶出+离子色谱检测物质颗粒物中的化学成分气体和颗粒物中的离子成分颗粒物粒径范围2002000nm可更换切割头可实现PM10、PM2.5和PM1测量环境应用领域气溶胶科学研究监测颗粒物离子成分常规定量监测应用情况应用较少，该技术的国外用户几乎全部为大学、研究所或实验室研究人员应用较多，广泛用于国内外环境监测和环保部门优势在线技术，时间分辨率高同时获得粒径和化学成分信息能够测量的成分种类多不仅测量颗粒物离子成分，还可测量气体成分（如HF,HCl,HNO2,HNO3,SO2,NH3,有机酸,有

48、机胺,糖类等）颗粒物中的所有离子成分被溶出和检测到采样符合环境空气质量自动监测技术规范谱图分析容易，操作简单，无需专业人员定量准确，灵敏度高缺点测量准确性：采样颗粒200-2000nm；光散射检测小粒径颗粒困难；颗粒物不能全部电离无法给出颗粒物化学组分质量浓度信息颗粒物质谱谱图复杂，解谱难度大质谱必须的真空环境造成挥发组分损失不能给出颗粒物粒径信息不能监测金属元素和大部分有机物53气溶胶化学组分监测仪气溶胶化学组分监测仪 气溶胶化学组分监测仪基于质谱方法的在线技术 空气动力学透镜聚焦颗粒物 600钨金属表面发生热解吸，电子轰击电离 四极杆质谱检测 技术优势 给出颗粒物质量浓度信息 对有机物能够

49、区分不同的来源 技术缺陷 测量粒径范围401000nm 只能测量颗粒物中非难熔组分，不能分析元素碳、海盐、金属等难解吸成分54环境空气颗粒物来源解析监测方法指南环境空气颗粒物来源解析监测方法指南解读解读受体样品采集受体样品采集样品分析样品分析颗粒物颗粒物质量浓度分析质量浓度分析颗粒物颗粒物化学组分分析化学组分分析二次颗粒物二次颗粒物前体物分析前体物分析元元素素分分析析水水溶溶性性离离子子分分析析含含碳碳组组分分分分析析其其他他标标识识物物分分析析 采样器采样器 滤膜滤膜 称重的环境称重的环境 称重的设备称重的设备 电感耦合等离子体电感耦合等离子体 质谱法质谱法 电感耦合等离子体电感耦合等离子体

50、 发射光谱法发射光谱法X射线荧光法射线荧光法原子荧光分光光度法原子荧光分光光度法 离子色谱法离子色谱法 原子吸收分光光原子吸收分光光 度法度法 热光透射法热光透射法 气相色谱气相色谱-质谱法质谱法 高效液相色谱法高效液相色谱法 总有机碳分析仪法总有机碳分析仪法 离子色谱法离子色谱法55 二次颗粒物前体物SO2、NOX、NH3和VOC的自动监测设备在全球范围内被广泛认可 满足国内关于环境空气自动监测的标准、方法和技术规范Thermo Fisher的解决方案的解决方案二次颗粒物前体物分析二次颗粒物前体物分析 42i NO-NO2-NOX分析仪分析仪 化学发光法 美国EPA自动参比方法：RFNA-1289-074 43i SO2分析仪分析仪