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大气中的挥发性有机物(Volatile organics compounds,VOCs)会参与光化学反应形成二次污染物，导致酸雨、光化学烟雾、有机气溶胶、温室效应等的出现，因此对大气中VOCs的实时在线监测已成为一项重要的研究课题，然而常规的VOCs检测方法如气相色谱(GC)等难以实现在线快速定量测量。
质子转移反应质谱(Proton transfer reaction mass spectrometry，PTR－MS)是近年出现的一种新的痕量挥发性有机物监测方法，它具有探测灵敏度高、测量速度快、碎片离子少等优点，已经广泛用于环境等领域的痕量挥发性有机物在线检测。本论文报告了自行研制的国内第一台PTR-MS装置的结构与性能，以及在该装置上开展的气相和液相条件下痕量挥发性有机物检测实验结果。主要内容包括：
1.PTR－MS研制及性能研究。利用水蒸气辉光放电产生了反应离子H3O+，测量了H3O+与合成空气中的水反应生成的团簇离子H3O+(H2O)n的质谱。实验和理论模拟结果表明，当漂移管电场与分子数密度比值为144 Td时，离子能量可以阻止团簇离子H3O+(H2O)n的形成，质谱观察到的离子主要是H3O+，其纯度可达99％以上，这时H3O+与有机物分子如甲苯的质子转移反应的产物离子也呈单一形式，团簇离子得到很好的抑制。通过对已知浓度的甲醇、丙酮、苯、甲苯等气体的测量表明，自行研制的PTR-MS在10 ppb～10 ppm量级有很好的线性和检测准确性，仪器的灵敏度达到1 cps/ppb。
2.挥发性有机物PTR-MS检测研究。对国家《大气污染综合排放标准》中典型的11种挥发性有机污染物进行了PTR-MS测量，结果表明大多数挥发性有机物仅以单一离子峰出现，为PTR-MS在线监测大气中挥发性有机污染物和进行光化学反应研究打下了基础。以二甲苯的三种同分异构体为例考察了PTR-MS与色谱技术相结合用于区分同分异构体方法的可行性。利用PTR-MS对实验室空气和呼出气体中的有机物进行了测量，证明PT-MS具有在线监测挥发性有机物的能力。
3.水中挥发有机物PTR-MS检测研究。利用动态提取技术结合PTR-MS，测量了苯系物的亨利常数；给出了利用PTR-MS测量水中挥发性有机物的新方法，并用已知浓度的苯溶液对该方法进行了验证。最后利用PTR-MS对可口可乐和雪碧中的挥发性有机物进行了分析。