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背景簡(jiǎn)介

環(huán)境中的PAN（過氧乙酸硝酸酐，常用俗名為過氧乙酰硝酸酯）由大氣中的部分揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）反應(yīng)生成，其形成經(jīng)歷與臭氧形成類似。因此，PAN和O3均為VOC-NOx光化學(xué)指示劑。

PAN的濃度從海洋背景點(diǎn)幾個(gè)ppt到城市污染空氣中超過10ppb。因其催淚效應(yīng)和植物毒性而為人所知。因?yàn)?/span>PAN的低溫穩(wěn)定性，它同時(shí)也是大氣活性氮的重要的儲(chǔ)庫。因此它能夠作為活性氮化合物如NO₂的遷移形態(tài)，*終影響對(duì)流層臭氧的產(chǎn)生。

儀器介紹

1992年，在德國(guó)環(huán)保部的支持下，基于德國(guó)馬普化學(xué)所（Max-Planck Institute）的技術(shù)和研究，Metcon公司研發(fā)了PAN氣相色譜分析儀。從那時(shí)起，該套系統(tǒng)經(jīng)歷了多次升級(jí)，其中校準(zhǔn)過程經(jīng)過研究院所的深入測(cè)試。儀器也在全球許多國(guó)家穩(wěn)定運(yùn)行。

自動(dòng)化的PAN分析儀適合19”機(jī)架式安裝。它整合了電腦控制的全自動(dòng)分析儀器和一個(gè)簡(jiǎn)單可靠的校準(zhǔn)方法。PAN的檢測(cè)限小于50ppt。動(dòng)態(tài)線性范圍超過10ppb。動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)單元是基于NO校準(zhǔn)氣流的光化學(xué)合成PAN。

PAN由低于室溫的毛細(xì)管柱進(jìn)行氣相色譜分離后，由電子捕獲器檢測(cè)。色譜柱安裝在一個(gè)由peltier半導(dǎo)體制冷片控溫的緊湊的柱箱中。溫度波動(dòng)低于1K（1度）。周圍溫度范圍為20~30℃。雙層隔熱系統(tǒng)保證系統(tǒng)可以在寬范圍的環(huán)境溫度中（5～30℃）正常運(yùn)行。純化和預(yù)處理后的氮?dú)庾鳛橄到y(tǒng)的載氣和補(bǔ)充氣。對(duì)預(yù)柱進(jìn)行反吹可以防止高保留時(shí)間的物種進(jìn)入分析主柱和檢測(cè)器，防止污染并減少分析時(shí)間。采樣、進(jìn)樣和色譜柱的切換是由一個(gè)氣動(dòng)10通閥（VALCO品牌）完成的。樣品采樣的旁路設(shè)計(jì)能夠減少采樣管路的停留時(shí)間。

色譜軟件

為便于控制色譜系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集及整合，我們?cè)O(shè)計(jì)了新的電腦軟件（基于Windows7系統(tǒng)）。軟件中應(yīng)用了由Measurement Computing Inc.， USA生產(chǎn)的I/O控制板(USB-DA或者PCMCIA/PC-Card)。下列模塊是軟件的一些主要組件：

l控制色譜及其持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，為遠(yuǎn)程操控接收控制參數(shù)。

lECD信號(hào)的數(shù)據(jù)獲取，峰數(shù)據(jù)的自動(dòng)積分。

l在離線狀態(tài)下，查看原始數(shù)據(jù)，重新對(duì)峰面積進(jìn)行積分。

l評(píng)價(jià)積分峰的時(shí)間序列，如CCl₄、PAN。

識(shí)別峰是自動(dòng)進(jìn)行的，用戶首先需要在測(cè)試色譜圖上確定相應(yīng)峰的大致位置和峰寬。在其后自動(dòng)運(yùn)行的色譜中，準(zhǔn)確的峰位置和積分將會(huì)使用*小二乘法擬合并自動(dòng)優(yōu)化。PAN的峰面積和通過校準(zhǔn)因子產(chǎn)生的濃度數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)。

校準(zhǔn)單元

校準(zhǔn)單元能夠產(chǎn)生持續(xù)且穩(wěn)定的已知濃度的PAN氣體?；趶?/span>NO校準(zhǔn)氣（ppm量級(jí)）光化學(xué)合成的PAN，再動(dòng)態(tài)稀釋到0.1～30ppb，總流量在1～10L/min。該校準(zhǔn)單元模塊是半自動(dòng)的。PAN校準(zhǔn)單元和PAN分析單元通過氣動(dòng)PFA閥門連接。在校準(zhǔn)模式，樣品來自于校準(zhǔn)模塊的過流組件。校準(zhǔn)單元需要的過氧乙酰自由基由丙酮光解生成，這些過氧乙酰自由基首先會(huì)氧化NO為NO₂，然后生成PAN。

校準(zhǔn)單元經(jīng)過German Tropospheric Research Focus（TFS）的質(zhì)量保證程序的評(píng)價(jià)，他們使用了兩種獨(dú)立的技術(shù)進(jìn)行評(píng)判，PAN的產(chǎn)率確定為92%±3%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)這個(gè)參數(shù)在很寬范圍的操控條件下都穩(wěn)定適用，例如0.1～30ppb的PAN在10L/min的流量下。

因?yàn)楸尘罢局?/span>CCl₄的濃度相當(dāng)穩(wěn)定，所以其出峰可以作為內(nèi)標(biāo)來評(píng)價(jià)ECD的響應(yīng)。

稀釋用的零氣

高純空氣，成分為21%O2，其余為N2，經(jīng)凈化管凈化。

技術(shù)參數(shù)

分析單元

方法：氣相色譜法

預(yù)柱和主柱：寬孔毛細(xì)管柱

檢測(cè)器： ECD檢測(cè)器

控制/數(shù)據(jù)采集：雙USB接口數(shù)據(jù)采集設(shè)備

軟件：基于Windows 7操作系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)采集，積分和控制

數(shù)據(jù)格式：PAN濃度數(shù)據(jù)為.gc文件，能用Excel打開；色譜原始數(shù)據(jù)為.adc文件，能用adam32軟件打開并進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理

尺寸：19”機(jī)柜3U（45×45×13.5cm）

重量：大約15kg

校準(zhǔn)單元

方法：使用NO標(biāo)氣連續(xù)光化學(xué)反應(yīng)合成的方法；轉(zhuǎn)換效率為92%±3%

稀釋氣體：零空氣經(jīng)過氧化劑和活性炭純化（5L/min）

環(huán)境溫度：30℃（可選耐受更高溫度）

尺寸：19’’機(jī)柜2U（45×45×9 cm）

重量：大約12kg

儀器總電源：220VAC，300W