國家環(huán)境保護局光化學評估監(jiān)測站是當?shù)乜諝赓|(zhì)量檢測中心，其主要監(jiān)測空氣中可導(dǎo)致的臭氧含量降低（惡劣的）的污染物。這些非極性化合物在空氣中的含量（體積分數(shù)）通常為0.1至幾十ppbv，如果不是在某些情況下不會更大。由于這些含量水平太低不能直接檢測，所以需要輔助各種濃縮富集技術(shù)比如低溫捕集或化學吸附捕集。任何一種低于室溫的濃縮技術(shù)都存在一個主要問題，那就是空氣中的水分對其的負面影響。數(shù)量多達幾十毫克的水可能會嚴重破壞色譜系統(tǒng)，諸如水冷凍形成冰會導(dǎo)致氣流流量限制或者堵塞色譜柱；水的存在會影響色譜峰峰形以及影響分析物在某些色譜柱比如氧化鋁PLOT色譜柱上的保留。在預(yù)濃縮前，可以采用多種多樣的技術(shù)有效的去除氣體采樣流中的水分，例如使用干燥劑、半透膜和降低溫度（用于濃縮水）。其中一個*的技術(shù)是使用全氟磺酸®（TM,DuPont™）膜對采樣氣流進行干燥，此方法非常有效。此膜的滲透性依賴于分析物的性質(zhì)，通常來說，非極性化合物可以通過此膜而水分和極性組分則不能通過此膜。本文主要集中在濕度對ppbv及以下低濃度PAMS目標物的影響的研究，以及與G. Broadway et al所研究的濕度對高于10ppbPAMS目標物的影響進行比較。
實驗PAMS標準儲備氣購自Linde Canade，濃度為USEPA推薦的濃度3~10ppb。PAMS組分的稀釋采用由作者自己設(shè)計和建造在線稀釋器，使用高純氮氣為稀釋劑進行動態(tài)實時稀釋。氣體的純化采用先進的三床再起凈化過濾器。在線稀釋器采用兩個2000ml/min的質(zhì)量流量計（MFC）。一個用于控制純氮氣流的流速。另一個也是用于控制氮氣流，但此氣流通過一個10um不銹鋼燒結(jié)插入一個2L的HPLC溶劑瓶，瓶內(nèi)裝有3/4的18MΩ去離子水。鼓泡式MFC出口與純氮氣流的MFC出口通過一個三通匯合在一起。由于我們檢測的是ppbv以下水平的含量，為了消除水中或相關(guān)管路、接頭、MFC等可能帶入的低含量有機物污染物對實驗帶來的背景干擾，匯合后的氮氣流（包括濕氣流和干氣流）隨后依次通過兩個除烴管Soil Vapour Intrusion（SVI,熱解吸）。隨后純凈的氣流與PAMS標氣混合進入1/4英寸的不銹鋼管路，PAMS標氣采用MFC控制其流速為200mL/min。為了減少層流流動效應(yīng)并促進氣流的混合，將不銹鋼管路內(nèi)徑減少到1/8英寸（6英尺）。管路最終連接到一個1/8英寸的不銹鋼三通。其中一路流向大約為1英尺距離的在線附件，流速為15mL/min。另一路連接到1/4英寸的Bev-A-Line管以待研究，Bev-A-Line管在采樣附件的下流，最終連接到一個自主研發(fā)及制造的濕度傳感器。整個系統(tǒng)的框架圖如圖1所示。自主研制的濕度附件采用的是Honeywell Humidcon™ HIH9130-021，其濕度范圍為0~100%，準確度為±1.7，溫度讀數(shù)準確度為±0.6℃，通過I2C通信。I2C數(shù)據(jù)通過一個定制的Atmel® 328P微處理器讀取，結(jié)果數(shù)據(jù)通過I2C連接到一個16*2LCD顯示器。濕度和溫度更新速率為10Hz。相似的，MFC也是通過定制的Atmel® 328P程序控制的，采用串口（SPI）控制12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）的MCP4821。
由于MCP4821最大輸出為4096mV，而MFC需要0~5000mV，故采用TLC2272軌對軌的運算放大器（Op Amp）將DAC0~4096mV的輸出放大1.25倍。使用旋轉(zhuǎn)編碼器和瞬時按鈕用于設(shè)定點和MFC的選取。MFC的回讀采用ATMega328P 10位內(nèi)置ADC直讀，沒有任何緩沖?；刈x和設(shè)定點都經(jīng)I2C在16*2LCD上顯示。MFC控件的基本組成電子框架圖如圖2所示。
MFC設(shè)置和流速MFC設(shè)置為10位（0~1023），MFC通過12位DAC模擬輸入為0~5V。MFC的流速采用PE1000電子流量計校準，PE1000電子流量計具有NIST可追溯性。MFCs標記為MFC#1用于濕氣流，MFC#2用于干燥氣流，MFC#3用于標氣。除非另有注釋，MFC的流速設(shè)置如下：MFC#1：設(shè)置100，產(chǎn)生的流量在MFC出口直接檢測為228ml/min，加濕后濕度為77%RH時檢測為263ml/min。由于水蒸氣在室溫下產(chǎn)生的額外的體積，一般認為由加濕器附件產(chǎn)生的額外反壓導(dǎo)致的流量差異。MFC#2：設(shè)置100，產(chǎn)生流量為193ml/min。MFC#3：設(shè)置100，產(chǎn)生流量為34.7ml/min。采用干燥氮氣稀釋標氣=（193+34.7）/34.7=6.56:1采用濕氮氣稀釋標氣=（263+34.7）/34.7=8.58:1濕度備注由于加濕氣流依次通過兩個SVI管，每個管子的濕度容量大約為35 mg，所以濕度值需要一定時間來穩(wěn)定。這種效應(yīng)的具體描述可參見Snow et al2.在本項研究中，采樣前此穩(wěn)定時間通常為一個小時。結(jié)果如圖3和圖4所示，無論采用濕度為77%還是采用干燥氮氣流稀釋PAMS標氣在PLOT和BP-1色譜柱上分離得到色譜圖很相似。圖5是4個連續(xù)進樣重疊的色譜圖，說明在低含量水平運行得到良好的重現(xiàn)性。
結(jié)論在PAMS標氣濃度水平為0.3ppbv~1ppbv時，事實證明臭氧前體系統(tǒng)性能在高濕度條件下與低濕度或零濕度條件下是一致的。從色譜峰形和強度上看，高濕度對低含量PAMS目標化合物的分析幾乎沒有負面影響。這使得干燥的標氣可以不需要加濕處理而直接進行分析
16
立即詢價
您提交后，專屬客服將第一時間為您服務(wù)