单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS,single particle aerosol mass spectrometer)可以实时、连续和高时间分辨率的提供单个气溶胶颗粒的粒径和化学组分信息,具有良好的定性能力.但,SPAMS对气溶胶化学组分的定量分析能力尚待评估.采用SPAMS结合滤膜采样的分析方法,于2017-12-01至2018-02-28日在郑州市高新区、航空港区和中原区展开观测,通过对比单颗粒中的元素碳(EC)、有机碳(OC)、硫酸盐、硝酸盐和铵盐的峰面积、数浓度与滤膜采集的质量浓度,以回归分析系数(R)评估了SPAMS对5种组分的定量能力.结果表明:EC单颗粒的数浓度和峰面积与其质量浓度的相关性始终很低(R<0.3),说明尚无法通过相关性分析建立EC单颗粒与质量浓度的定量关系;OC单颗粒与质量浓度的相关性从低度到中度相关分布(0.3<R<0.5),因此可通过优化OC单颗粒的特征离子选取标准,实现OC的半定量化分析;硫酸盐、硝酸盐和铵盐单颗粒与质量浓度都有中度以上的相关性(R>0.5),可以通过相关性建立硫酸盐、硝酸盐和铵盐的半定量系数.三个站点各组分相关性对比结果表明:中原区各组分数浓度与质量浓度的相关性高于高新区和航空港区,且中原区测径颗粒数浓度与PM2.5质量浓度的相关性也显著高于其他两个采样点,因此测径颗粒数浓度与PM2.5质量浓度的相关性可能是评估SPAMS定量化结果好坏的前提条件.
Research on semi-quantification of aerosol chemical composition using a single particle aerosol mass spectrometer
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