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应用报告 | 热脱附-气相色谱法连续在线监测空气中有害污染物
本应用案例展示了EquusAQA-1000如何应用于连续在线监测空气中的有害污染物，以及所得到的随时间变化的浓度数据对排放源分析的贡献。
简介
轻烃对城市空气污染起着重要作用。通常被称为“臭氧前体物”，挥发范围在乙炔到三甲苯之间。主要产生于化石燃料燃烧，排放源包括机动车排放和家庭供暖。
鉴于人们日益担忧世界各国城市中这些化合物对健康的有害影响，科学家们被要求提供更详细的本底城市空气组成，特别是建立高污染与疑似排放源之间的联系( 事实上，这样的监测即为European1 和US2 规范)。
不断增加的需求对观测系统的采样时间分辨率提出了更高的要求，以捕捉短期污染事件，提供半衰期短的污染物信息，并产生时间分辨更高的数据，可用来对比实际观测和模式模拟的污染事件。这个特点与长期( 例如，2 周) 时间加权平均方法的结果互补，如被动( 扩散) 取样。该数据用来检查是否符合监管限制水平的规范以及监测年平均浓度发展趋势，以应用于与公共健康相关的研究。
本应用案例考察了连续监测系统即EquusAQA1000环境空气挥发性有机物在线监测系统的性能。与现有的在线监测系统相比，分析范围包括极易挥发的烷烃类化合物，采用了半导体制冷及中心切割技术，运行更加稳定，无需担心冰堵问题从而导致损失有效数据率。本实验展示了四种关键化合物的比值可用于确定污染源，表明了该系统所测数据有重要意义。
实验配置
预浓缩模块: 全自动Peltier温控预浓缩单元
水汽管理模块：高效Nafion™ 除水附件
气相色谱：高精度EPC分析单元
色谱柱：DB-1甲基硅氧烷柱，PLOT Al2O3色谱柱
冷阱：PAMS专用冷阱U-T20PAM-2S
结果与讨论
1、 连续监测空气污染物
图1 显示了连续24 小时观测环境空气中的4 种关键污染物。其浓度范围为0.005 到0.3 ppbv， 展示了 EquusAQA 系统卓越的灵敏度，即使是用传统的FID 检测器。如此低浓度一般在农村或者郊区3。该图还显示了每个化合物的日变化。总体上，白天浓度较高，夜晚较低。
空气中的苯主要产生于汽油燃烧，所以主要与机动车排放相关。这里清楚地显示了有两个时期苯浓度较高，分别对应于当地工作日车流的早晚高峰期。但是丙烷、丁烷和异丁烷的排放呈现相对简单的上升和下降趋势，表明还有其他排放源对这些化合物浓度有贡献，致使其掩盖了与机动车相关的排放清单。
图1：使用EquusAQA1000对四种关键污染物监测的日变化趋势
2、污染物浓度相关性
通过对比化合物浓度( 图3)，可进一步研究图2 中的相关性。可以看出，苯与丁烷没有任何相关性，但丙烷与丁烷相关，表明丙烷和丁烷出自同一个排放源——考虑到白天浓度增加，这很可能是来自用于取暖的燃料燃烧。丙烷和丁烷能达到如此好的相关性，进一步验证了EquusAQA1000对定量保留极易挥发化合物的良好性能。
图4 进一步比较了异丁烷和丁烷的相关性。可以分辨出2 种不同的线性相关性——夜晚数据斜率为0.25，白天为0.5。对比文献中这两种物质的标准比率表明4，夜晚比率在0.2–0.3 之间，主要来源于城市背景贡献( 机动车排放)， 而白天比率更接近0.46，该值为液化石油气的排放比值， 主要来自取暖燃料燃烧的排放贡献。
结论
本应用案例展示了使用EquusAQA-1000系统连续在线的监测可以对环境空气采集高时间分辨率的数据，为相关监管部门提供有效的数据支撑。
该系统同样可应用于高污染环境，例如城市、室内或者工业区空气，可通过变更配置实现特征污染物监测。
由于地区差异，各种排放源对环境空气的贡献均有差异，通过比较不同物质的浓度，该系统所测数据可应用于VOCs的来源解析，从而对确定大气VOCs的防控重点行业及提出科学合理的控制措施。
