基于毛细管接口光电离质谱的大气纳米颗粒物化学组分测量新方法研究

New particle formation (NPF) is a significant source of aerosol particles into the atmosphere. However, as these ultrafine particles are extreme small with nanometer size, it is still a technical challenge to probe their chemical compositions. The related analytical instruments and data are very scarce in the world. Up to now we do not see the reports of Chinese home-made instruments which can be utilized to probe the chemical composition of NPF. In the present proposal a novel method including an electro-capillary interface and vacuum ultraviolet photoionization mass spectrometry is proposed to measure the chemical compositions of ultrafine particles. Then the size distribution and chemical composition of ultrafine particles can be measured at the same time with the Nano-SMPS. The method can be employed to investigate the nucleation and initial growth processes of NPF in detail and the source of secondary fine particles, which would be beneficial to reveal the causation of Chinese air pollution.

新粒子生成是大气气溶胶颗粒物的重要来源。但是，由于新粒子大小为纳米尺度，其化学组分测量存在很大的技术挑战，相关的检测仪器和实验数据也十分缺乏。尚未见我国自主研发能用于测量大气新粒子化学组分的仪器报道。本项目中我们将开展新的大气纳米颗粒物化学组分测量方法研究，针对商品化的纳米电迁移率谱仪，发展带电毛细管纳米颗粒物大气进样的标准质谱接口，结合真空紫外光电离质谱从分子层次上测量纳米颗粒物的化学组分，实现纳米颗粒物粒谱与化学组分的同时测量，为深入研究大气新粒子的成核和初始生长过程、认清二次细粒子的来源和揭示我国大气复合污染的成因等提供技术支撑。

超细纳米颗粒物/新粒子的粒径非常小，位于纳米尺度，其化学组分测量存在很大的技术挑战，相关的检测仪器和实验数据十分缺乏。其中，如何实现超细纳米颗粒物的大气压进样和高效率传输是关键。在项目执行过程中，项目组针对超细纳米颗粒物化学组分在线检测中存在的关键技术问题，密切围绕项目内容和目标开展研究工作，取得的主要成果有：.（1）研制毛细管质谱仪进样接口，实现超细纳米颗粒物的大气压进样和高效率传输，毛细管进样接口的传输效率与国际上先进的大气压进样接口效率相当；.（2）发展了新的超细纳米颗粒物化学组分测量方法，通过研制真空紫外光电离超细纳米颗粒物气溶胶质谱仪，实现了从分子层次上在线检测测量超细纳米颗粒物的化学组分；.（3）开展了邻苯二甲酸二辛酯、油酸、苯甲酸等超细纳米颗粒物的化学成分检测实验；对二碘甲烷和a-蒎烯的臭氧氧化反应成核过程进行了实验研究，测量获得了不同粒径大小成核颗粒物的化学组分，为揭示其成核机理提供了重要数据和技术支撑。.项目组3年来已经发表/接收发表了研究论文10篇，申报国家专利5项。