AIMS Virtual 系列 | 新型在线表征气溶胶化学组成

发布时间： 2022-06-01 09:59 来源：华质泰科生物技术（北京）有限公司

宅家看视频，却能闻到厨房飘过来的焦味；或是突然打了个喷嚏；抑或从窗外眺望日落西山的壮丽景象……

这些熟悉的场景，就是最直观的气溶胶存在。

当然，并不是所有的气溶胶都令人愉悦。

就城市中令人烦躁的 PM2.5 嫌疑犯之一汽车尾气气溶胶而言，欧盟仅对其物理性质如质量、数量、浓度和尺寸进行了限制，其化学成分未做考量。

废气气溶胶形成过程：

· 烟尘核心颗粒吸附气态化合物；

· 形成硬核颗粒及含液颗粒；

· 吸附氧化产物和硫酸盐等。

过往，适于在线表征气溶胶的质谱仪繁杂笨拙成本高企。

德国慕尼黑工业大学 Christoph Haisch 教授于《2021 AIMS Virtual 原位质谱网络研讨会》（点击查看）报告提出了一种新型、简单且成本低廉的气溶胶分析系统 HELIOS/SICRIT-MS 法，用于在线高敏表征颗粒挥发物及其化学组成。

HELIOS/SICRIT-MS 系统可识别燃烧生成的多环芳烃和定量吸附在颗粒表面的化合物。通过在线监控发动机尾气，实时（<10s）显示发动机循环启停的不同阶段所产生的颗粒物中化学成分的变化。

HELIOS：红外辐射蒸发装置

SICRIT：流过式介质通路放电源

快速广谱软电离有机成分尤其是中性（如烷烃、萜烯类、多环芳烃等）化合物

· 无需溶剂及辅助性气体

· 灵敏度高达 ppt 级别

· 全天候24/7在线运行

氛味 | SICRIT 原位源 Q&A 第1期（点击）

LTQ-MS：离子阱质谱

· Thermo Fisher LTQ

汽油燃料摩托车废气检测结果：

· 烷烃类+烯烃类，m/z 57, 71, 85, 99, 113,127

· 环烷烃类，m/z 69, 83, 97, 111, 125, 139

· 烷基苯类，m/z 79, 93, 107, 121, 135

汽车尾气经 HELIOS/SICRIT/MS 系统检测流程图

上图：绿线表示汽车运行速度梯度，红线表示尾气总离子流图（TIC）。

下图：汽车冷启动、运行状态下 CO 浓度、烷烃类化合物强度变化曲线。

HELIOS/SICRIT-MS 系统监测汽车尾气中 40 nm 颗粒物检出的化合物种类，以及40 nm 颗粒物浓度变化对化合物检出强度的影响。

m/z 117 炔基苯异构体 (C9H8) M+1

m/z 159 炔基苯异构体 (C12H14) M+1

m/z 80 苯 M+2

m/z 101 庚烷异构体或含氧HC，环己醇 M+1

m/z 115 辛烷异构体或含氧HC，环己烷甲醇 M+1

m/z 214 己基萘异构体 M+2

总体40 nm 颗粒物浓度越高，上述化合物检出强度越高。

HELIOS/SICRIT-MS 系统监测汽车尾气中10 nm 颗粒物检出的化合物种类，以及10 nm 颗粒物浓度变化对化合物检出强度的影响。

m/z 69 戊二烯、戊炔或环戊烯 M+1

m/z 73 未燃戊烷 M+1

m/z 111 辛二烯，或者辛炔 M+1

m/z 129 未燃壬烷 M+1

m/z 143 未燃癸烷 M+1

总体10 nm 颗粒物浓度越高，上述化合物检出强度越高。

结果表明：HELIOS/SICRIT-MS 质谱鼻可在线表征气溶胶体系的化学组成。化学物质类型与尾气气溶胶的粒径正相关。该质谱鼻经济、高效、高敏、准确，可用于实时在线监测汽车及摩托车尾气中的烷烃、烯烃、苯等有害产物，对车企和环保部门进行空气质量监测具高度实用价值。

● 文献来源：

Klemens M. Thaler, Christoph Haisch，et al. HELIOS/SICRIT/mass spectrometry for analysis of aerosols in engine exhaust. Aerosol Science and Technology. 2021, Vol. 55, No. 8, 886-900

https://doi.org/10.1080/02786826.2021.1909699

文章来源：华质泰科服务平台微信公众号

标签：

原位质谱；快速分析