基于傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀分析大氣細(xì)顆粒物中的有機(jī)污染物.pdf

1、近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)化以及城市化的快速推進(jìn)，大氣污染尤其是霧霾天氣呈高發(fā)態(tài)勢(shì)，其中細(xì)顆粒物(PM2.5)是造成霧霾天氣的主要成分。細(xì)顆粒物粒徑極小，非常容易吸附有毒以及有害物質(zhì)。此外，細(xì)顆粒物在大氣中能夠長(zhǎng)時(shí)間停留、長(zhǎng)距離輸送，因而對(duì)人體健康、空氣質(zhì)量以及環(huán)境氣候有非常大的影響。大氣細(xì)顆粒物的組成成分非常復(fù)雜，主要可以分為有機(jī)組分和無(wú)機(jī)組分，其中有機(jī)組分占到了總體的20％-50％，因而有機(jī)物是大氣細(xì)顆粒物中最重要的一類(lèi)組分;而工業(yè)排放的

2、污染物中，最重要的兩個(gè)指標(biāo)是氮氧化物和硫氧化物。本論文中，我們選取了大氣細(xì)顆粒物中的有機(jī)污染物為對(duì)象，篩選其中的有機(jī)氮氧化物(Organonitrates)和有機(jī)硫氧化物(Organosulfates)，并開(kāi)展了以下的研究工作。
　　首先，本論文利用超高分辨率和超高質(zhì)量準(zhǔn)確度的傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀(FT-ICR MS)從分子水平上研究了大氣細(xì)顆粒物中有機(jī)化合物的組成。利用ESI源串聯(lián)FT-ICR MS，建立了分析大氣細(xì)顆粒

3、物萃取溶液的前處理方法，優(yōu)化儀器參數(shù)，提高離子化效率，全面解析大氣細(xì)顆粒物中的有機(jī)污染物組分。在110-1200Da范圍內(nèi)，碳?xì)溲躅?lèi)化合物是大氣細(xì)顆粒物中有機(jī)物的主要成分，氮氧有機(jī)化合物和硫氧有機(jī)化合物次之。同時(shí)本論文還利用分子描述符、可視化圖表法以及分子式比對(duì)等方式分析了細(xì)顆粒物中的化合物，并評(píng)價(jià)化合物的芳香性，同時(shí)表征了不同萃取溶劑對(duì)于化合物檢測(cè)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，極性強(qiáng)的溶劑萃取的化合物較多，溶劑的極性與萃取化合物的芳香性存在相關(guān)關(guān)

4、系，應(yīng)根據(jù)目標(biāo)化合物的性質(zhì)選擇極性匹配的萃取溶劑。
　　其次，由于大氣中的天然有機(jī)質(zhì)、溶解性有機(jī)化合物等可能是大氣細(xì)顆粒物的成分來(lái)源，我們利用同樣的研究方法解析了天然有機(jī)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品(SuwNOM)中的化合物成分，進(jìn)而對(duì)兩類(lèi)化合物之間的成分進(jìn)行差異化表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大氣細(xì)顆粒物與天然有機(jī)質(zhì)之間相同的化合物較少，占總體的比例很低，細(xì)顆粒物中的有機(jī)物很有可能是大氣反應(yīng)相互作用之后得到的二次反應(yīng)產(chǎn)物得來(lái)的。
　　最后，基于不同電離源的

5、選擇作用和離子化效率的差異，本論文利用MALDI源和ESI源分別解析細(xì)顆粒物中的有機(jī)化合物成分，并對(duì)匹配的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，考察不同電離源對(duì)化合物的選擇性檢測(cè)的差異。結(jié)果表明，兩種電離源檢測(cè)到的化合物性質(zhì)差異非常明顯，MALDI源更容易檢測(cè)芳香性較高、低O/C(＜0.3)和中低H/C(＜1.5)的小分子化合物，而ESI源更適合檢測(cè)O/C比較高的極性化合物。因此對(duì)于霧霾這種非常復(fù)雜的混合物來(lái)說(shuō)，結(jié)合多種不同電離源能夠更全面得認(rèn)知大氣細(xì)顆粒物的