青岛沿海冬季大气细颗粒物有机胺的污染特征与来源分析

作     者：刘智艺 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王新锋

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

主      题：有机胺 颗粒物 污染特征 来源解析 LC-MS 

摘      要：有机胺是大气中重要的一类含氮化合物,对空气质量、区域气候、人体健康等均有重要影响。然而,由于低分子量有机胺有一定挥发性、极性强、环境浓度低,导致其定性定量检测难度较大,目前大气颗粒物中低分子量有机胺的化学组成、浓度水平及来源贡献尚不十分清楚。本研究基于LC-MS建立了大气颗粒物态有机胺的定性定量测定方法,并分析了青岛沿海乡村站点冬季大气颗粒物中有机胺的污染特征与主要来源。选择亲水的HILIC色谱柱,采用甲醇、甲酸铵缓冲盐溶液作为流动相,对样品溶液中的有机胺进行分离。根据标准品出峰时间与质谱特征碎片,从大气细颗粒物样品中识别出15种有机胺,包括11种脂肪胺、2种脂环胺、1种芳香胺及醇胺,分别为:甲胺(MA)、二甲胺(DMA)、三甲胺(TMA)、乙胺(EA)、二乙胺(DEA)、三乙胺(TEA)、丙胺(PA)、二丙胺(DPA)、三丙胺(TPA)、正丁胺(BA)、二丁胺(DBA)、吗啉(MOR)、四氢吡咯(PYR)、苯胺(AN)和乙醇胺(MEA)。利用内标和多点标准曲线,对大气颗粒物中有机胺进行定量测定,检出限为0.59-75.5 ng/mL,回收率达 59%-92%。于2018年冬季和2019年冬季在青岛沿海乡村站点采集大气细颗粒物样品,通过甲醇提取浓缩后,利用建立的LC-MS测定方法对大气颗粒态15种有机胺的含量进行测定。采样期间,15种颗粒态有机胺浓度之和约为130 ng/m3,各种有机胺的平均浓度为0.1-86.3 ng/m3,其中二甲胺含量最高,约占所测有机胺总浓度的一半。细颗粒物中有机胺的浓度与组成昼夜差异不明显。在高SO2和NOx浓度条件下或者高相对湿度条件下大气细颗粒物有机胺的浓度相对较高。利用受体源解析模型PMF对大气细颗粒物中15种有机胺的来源进行解析,识别出六个主要来源:煤炭燃烧活动、工业生产、机动车尾气、生物质燃烧、农业和海洋活动排放、二次生成,其中煤炭燃烧活动与工业生产等人为活动是青岛沿海冬季大气细颗粒物中有机胺的重要来源,贡献了颗粒态有机胺的一半以上,应加强控制。本研究建立了一种基于液相色谱-质谱联用技术的大气颗粒物中低分子量有机胺的检测方法,为大气有机胺的深入研究提供了技术支撑。本研究初步查明了青岛沿海地区冬季大气颗粒物中有机胺的化学组成、浓度水平与主要来源,加深了对大气有机胺的科学认识,为大气颗粒物污染防治提供了对策建议。