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基于源内碰撞诱导解离-高精度飞行时间质谱的生物源挥发性有机物在线测量的研究
结题报告
批准号:
21207129
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
花磊
学科分类:
B0602.环境分析化学
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵无垛、程沙沙、周庆华、窦健、渠团帅
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中文摘要
生物源挥发性有机物(BVOCs)在大气中通过光氧化反应会产生大量的二次有机气溶胶(SOA),引发一系列的环境问题,近年来备受关注。BVOCs在大气中的寿命短、浓度低、时空变化快,而且存在有多种同分异构体和同质异位素,目前针对BVOCs的在线测量,还缺少行之有效的测量仪器和方法。本申请拟采用源内碰撞诱导解离(CID)-高精度飞行时间质谱,结合光电离技术,发展一种快速在线测量BVOCs的方法。本研究将在较高气压下的光电离源中,发展碰撞能量可控的源内CID,实现对BVOCs中同分异构体的分辨;利用高分辨和高质量精度的光电离质谱图,对BOVCs中同质异位素进行直接的定性和定量分析;同时使用无窗射频放电灯产生高强度的VUV光束,提高电离效率和检测灵敏度。整个检测时间小于10 s。本项目将为深入研究BVOCs在大气中的光化学反应过程以及SOA的形成机制提供可靠的检测技术和方法。
英文摘要
The atmospheric photooxidation of biogenic volatile organic compounds (BVOCs) can produce plenty of secondary organic aerosols (SOA), which causes a lot of environmental problems, and thus has attracted much attention in recent years. BVOCs in the atmospheric environment have short lifetime, low concentration, and fast temporal and spatial variation, and exist as complex mixtures with lots of isomers and isobars. The lack of feasible instruments and effective methods has become the main obstacle for online measurement of BVOCs at present. The technology of in-source collision-induced dissociation (CID) time-of-flight mass spectrometry combined with photoionization will be adopted in this project to develop a method for rapid online measurement of BVOCs. In-source CID with controllable collisional energy will be achieved in the photoionization ion source with higher pressure, and is to be used for differentiation of BVOCs isomers. The isobars of BOVCs can be directly qualitative and quantitative analyzed by using photoionization mass spectra with high resolution and high accuracy. Meanwhile, a windowless radio frequency (RF) discharge lamp is to be utilized to generate high-intensity vacuum ultraviolet (VUV) light beam, and eventually improve the ionization efficiency and detection sensitivity. The whole detection time will be less than 10 s. This project will provide reliable technology and method for intensive research of the photochemical reaction of atmospheric BVOCs and the formation mechanism of SOA.
生物源挥发性有机物(BVOCs)在大气中通过光氧化反应会产生大量的二次有机气溶胶(SOA),引发一系列的环境问题,近年来备受关注。BVOCs 在大气中的寿命短、浓度低、时空变化快,而且存在有多种同分异构体和同质异位素,目前针对BVOCs 的在线测量,还缺少行之有效的测量仪器和方法。本项目中采用源内碰撞诱导解离(CID)-高精度飞行时间质谱(TOFMS),结合真空紫外(VUV)光电离技术,发展了一种快速在线测量BVOCs 的方法。研制了高光强的无窗式射频放电VUV光电离源,并优化TOFMS离子传输系统的性能,从而提高电离效率、离子传输效率和仪器的检测灵敏度,使仪器对常见BVOCs的检出限达到sub-ppt ~ ppb量级,满足对大气中BVOCs直接在线测量的灵敏度要求;优化了TOFMS质量分析器性能,提高仪器分辨率和质量精度,使仪器在低质量数(m/z 78)处的质量分辨率达到4800,质量精度<0.004 Da,实现BVOCs中同质异位素的直接定性和定量分析。通过改变VUV光电离源内的电压及气压参数,或者调节射频四极杆离子传输系统的入口电压,可以实现碰撞能量可控的源内CID;根据BVOCs同分异构体解离时产生特征碎片离子的不同,或者相同种类特征碎片离子在特定源内CID电压下解离产生相对强度的差异,即可用于对同分异构体的定性分析。为了实现BVOCs同分异构体混合物中各组分的定量分析,利用最小二乘法设计了一个定量分析算法,通过求解方程组得到混合物中各组分的浓度和比例。基于源内CID和定量分析算法,对单萜的6种同分异构体混合物进行了定性和定量分析,并建立了每种化合物的定量标定曲线,得到同分异构体混合物中各组分按照动态配气法和源内CID计算法得到的组分比例的误差最大值为3.59%,证明了利用VUV光电离源内CID的方法进行BVOCs同分异构体混合物的在线定性、定量分析是可行的。最后,选取了我国北方地区普遍生长的2种松树针叶,对实际植物样品枝叶挥发性单萜进行了在线测量,考察了仪器的性能和方法的实用性。本项目将为深入研究BVOCs 在大气中的光化学反应过程以及SOA 的形成机制提供可靠的检测技术和方法。
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Rapid Identification and Quantification of Linear Olefin Isomers by Online Ozonolysis-Single Photon Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry
通过在线臭氧分解-单光子电离飞行时间质谱法快速鉴定和定量直链烯烃异构体
DOI:10.1007/s13361-015-1238-3
发表时间:2015
期刊:Journal of the American Society for Mass Spectrometry
影响因子:3.2
作者:Hou, Keyong;Wang, Yongchao;Wang, Haiyan;Li, Haiyang
通讯作者:Li, Haiyang
DOI:10.1021/ac501576f
发表时间:2014-07
期刊:Analytical chemistry
影响因子:7.4
作者:Yuanyuan Xie;Lei Hua;Keyong Hou;Ping Chen;Wuduo Zhao;Wendong Chen;Bangyu Ju;Haiyang Li
通讯作者:Yuanyuan Xie;Lei Hua;Keyong Hou;Ping Chen;Wuduo Zhao;Wendong Chen;Bangyu Ju;Haiyang Li
DOI:10.1021/ac5043768
发表时间:2015
期刊:Analytical Chemistry
影响因子:7.4
作者:Hua Lei;Hou Keyong;Chen Ping;Xie Yuanyuan;Jiang Jichun;Wang Yan;Wang Weiguo;Li Haiyang
通讯作者:Li Haiyang
复合VUV光电离-化学电离源及其在C1催化反应在线质谱分析中的应用
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