大气颗粒物采集分析装置及其收集和分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大气颗粒物采集分析装置及其收集和分析方法，属于大气颗粒物的化学分析技术领域。
【背景技术】
[0002]随着近现代工业技术的发展，人类生存环境的局部恶化现象日益严重。同时，随着人们生活水平的提高，环境问题对人体健康的影响受到极大关注。大气颗粒物中的PM2.5及纳米粒子尤为受到人们的关注，原因在于其强大的渗透能力(可吸入肺部)及随之而来的健康危害性。
[0003]从环境污染控制和维护人体健康的观点来说，上述大气颗粒物的观测、起源解析、危害性评价以及控制技术的开发必不可少。颗粒物的化学成分分析可以为大气颗粒物的起源解析及危害性评价提供必不可少的基本信息。
[0004]颗粒物中的化学成分分析方法主要有滤膜采样方法(非专利文献I)和冲击滤尘器法(非专利文献2)。【非专利文献l】Abdallah A.Shaltout, Johan Bomanc,Bernhard ffelzd, Ivan N.B.Castilhod, Emad A.Al Ashkara, S.M.Gaitac,“Method development for the determinat1n of Cd, Cu, Ni and Pb in PM2.5particles sampled in industrial and urban areas of Greater Cairo, Egypt,using high—resolut1n continuum source graphite furnace atomic absorpt1nspectrometry”，Microchemical Journal, 2 0 14 (113)4 — 9.【非专利文献2]G.Bogenschiitz, C.Emmenegger, and M.KalcherZiSem1-continuous determinat1nof an1ns, cat1ns, and heavy metals in aerosols using PILS-1C-VA，，，Metrohm 公司技术资料，下载地址:http://partners, metrohm.com/GetDocument?act1n=get_dms_document&docid=757863
上述文献I及其等同技术一般是将大气颗粒物采集在直径4 7毫米的平面状滤膜上，进行微波酸消解后，对溶液用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)等仪器进行分析。或者用中子活化分析、X荧光分析仪器等对采样后的滤膜进行直接分析。这是一种成熟的方法，应用广泛。但是缺点在于采样后样品分布面积大，单位面积上的样品富集率低；另外，由于分析时滤膜成分和样品同时进入测试仪器，滤膜中的杂质对分析空白有直接影响。
[0005]上述文献2中的技术是将大气颗粒物采集到数十毫升的溶液中，然后利用各种分析仪器进行成分分析。具有操作简单，样品处理周期短的优点，但和文献I的方法同样存在样品富集效率低的缺点。
[0006]富集效率计算例:采样体积为I立方米(即I O 6 mL)，微波酸消解或冲击滤尘器法处理后的样品量为5 O mL，样品富集效率为2万倍。由于颗粒物的化学成分分析常常涉及到及其微量元素的分析，这就要求更高的富集效率。
【发明内容】
[0007]为了克服当前技术中存在的问题，本发明提供了一种大气颗粒物采集分析装置及其收集和分析方法。
[0008]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种大气颗粒物采集分析装置，包括切换阀，与切换阀连接的洗脱液接入管、分析仪、两个适配器，连接在两个适配器之间的采样分析柱，所述采样分析柱为管状空心柱体和纤维状填充材料构成。
[0009]进一步的，所述切换阀为四通切换阀、分析仪为电感耦合等离子体质谱分析仪ICP-MS。
[0010]进一步的，所述采样分析柱外表面上还安装有震动装置。
[0011]进一步的，所述采样分析柱与切换阀之间设置有颗粒物粒径分离装置。
[0012]进一步的，所述采样分析柱管状柱体采用PP、PTFE，填充材料采用纤维状有机聚合物。
[0013]进一步的，所述大气颗粒物采集分析装置的收集和分析方法:通过气泵吸引将气体导入采样分析柱，从而将气体中的颗粒物采集到采样分析柱中的纤维状填充材料上或填充材料缝隙间；将洗脱液导入采样分析柱来洗脱采集到的颗粒物并输送到分析仪进行成分分析。
[0014]更进一步的，所述颗粒物洗脱过程中，震动装置对采样分析柱施加振动，促进洗脱效率并确保流畅的分析信号。
[0015]本发明的有益效果是:用大约I毫升的洗脱液即可将采样分析柱里的颗粒物成分洗脱出来，进而实现高灵敏度的测试。等量颗粒物采集的情况下，本发明可以实现比传统方法高50到100倍的浓缩率，因此可以实现更高的测试灵敏度。为了实现50倍的浓缩率，传统方法需要两天的样品采集，而本发明则可以在I个小时左右完成样品采集并进行测试，极大的提高采样效率。另外，洗脱过程并不破坏纤维状填充材料，而只将捕捉到的颗粒物成分洗脱下来并进行分析，有效的控制了采样分析柱成分来源的污染。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。
[0017]图1是本发明采样分析柱交换时的结构示意图；
图2是本发明洗脱和在线分析时的结构示意图；
图3是本发明颗粒物成分的洗脱曲线；
图4是本发明颗粒物成分的浓度和采样时间相关图。
【具体实施方式】
[0018]如图1、2所示一种大气颗粒物采集分析装置，包括切换阀2，与切换阀2连接的洗脱液接入管1、分析仪3、两个适配器4，连接在两个适配器之间的采样分析柱5，所述采样分析柱5为管状空心柱体和纤维状填充材料构成。
[0019]所述切换阀2为四通切换阀、分析仪3为电感耦合等离子体质谱分析仪ICP-MS。
[0020]所述采样分析柱5外表面上还安装有震动装置。
[0021]所述采样分析柱5与切换阀2之间设置有颗粒物粒径分离装置。在采样分析柱前设置气溶胶稀释撞击器等颗粒物粒径分离装置，则可以用来采集指定粒径范围的颗粒物。
[0022]所述采样分析柱5管状柱体采用PP或PTFE，填充材料采用纤维状有机聚合物。圆筒状的柱体内填充了纤维状的填充材