近年來，我國中東部城市群區域霧霾現象頻發，大氣污染已經成為國家和人民群眾廣泛關注的環境問題。作為認知、預警、監控和治理大氣污染的關鍵環節，大氣氣溶膠的化學組成的快速、原位、準確分析，已成為環境和分析科學急需解決的重要問題。目前，大氣氣溶膠組分分析仍然主要依賴離線采樣技術，隨后還需要樣品處理和儀器分析。該處理步驟繁瑣，具有時間和空間的局限性，無法實現組分的快速和高分辨采集分析；同時，分析裝置體積和重量較大，不便攜，操作復雜，缺乏簡明的控制程序，嚴重限制了大氣顆粒物組分的現場、高分辨分析。 青島能源所資源環境與綠色分離研究組，基于濕式平行板溶蝕器、在線可溶顆粒物收集器、發光二極管、長光程液芯波導、光電轉換器等器件，集成研發了高時間分辨、靈敏分析大氣氣溶膠中可溶性硫酸鹽、三氧化硫的光學裝置（如圖1所示）。研發裝置檢測硫酸根的靈敏度可達7.3 gL-1(S/N=3)，日內日間精密度均小于6.0%，應用研發裝置在線采集大氣氣溶膠樣品并分析顆粒物中可溶性硫酸根的單次檢測時間為4分鐘。應用其連續分析研究所內不同天氣數小時大氣氣溶膠組分中硫酸根和三氧化硫的濃度變化，證實了研發裝置具備較好的穩定性和應用前景（如圖2所示）。相關成果發表在ACS出版的Analytical Chemistry期刊（影響因子6.320）DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01055。
圖1 研制高通量大氣氣溶膠中SO3和SO42-檢測裝置示意圖
圖2 應用研發裝置對研究所內大氣中SO3和可溶SO42-檢測結果
此外，資源環境與綠色分離研究組與東北大學合作，針對大氣中的二氧化氮研發高時間分辨光學檢測裝置具備原位、實時、靈敏監測城市大氣中NO2的優點，裝置與性能如圖3所示。研發裝置對于NO2的檢出限為5ppbv，日內精密度為4.1%，日間精密度為5.7%，分析時間為4 min，線性范圍可達到700 ppbv。相關成果已同樣發表在Analytical Chemistry期刊（2017, 89, 13064–13068）
圖3 高時間分辨大氣中NO2的光學檢測裝置和性能
相關系列成果得到國家自然科學基金、中國科學院科研儀器設備研制項目、山東省重點研發計劃和青島市民生科技計劃項目等支持。（文/圖 田永 趙宗山）
發表論文原文鏈接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.8b01055
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.7b03578
