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挥发性有机物(VOCs)广泛存在于自然大气和各类人工环境中，一方面直接危害人体健康，另一方面会促进光化学烟雾、近地臭氧和细颗粒物的生成。其物化性质易变、含量较低，所以发展VOCs的在线检测技术具有重要意义。单光子电离是一种“软”电离，对多数物种可实现无碎片电离，应用在VOCs在线检测中具有优势。本论文介绍了一台自主研发的高灵敏气相质谱仪，并利用此质谱仪对城市空气中的VOCs与焚烧炉模拟烟气中二噁英的前体物进行了在线监测。主要研究成果和创新性如下: (1)该高灵敏气相质谱仪是一台真空紫外单光子电离质谱，主要由进样管、射频放电紫外灯、电离器、离子迁移镜、反射式飞行时间质量分析器、数据采集系统和真空系统构成。其进样方式为直接进样，紫外灯输出的光子能量为10.03eV，质量分析器中离子飞行长度为460 mm，真空系统采用三级差分设计。仪器采用带挡光板的电离器时，最优射频放电功率为50 W，最优前级压力为50 Pa.其噪声水平比仪器装配直通型电离器时降低了88.5％，所以带挡光板的电离器被确定为标配。该仪器的性能指标最终确定为分辨率260(m/Δm)，灵敏度～1.3counts/pptv，检测限～3 pptv(S/N=2)。 (2)大气中VOCs的平均浓度一般都低于1 ppbv，检测难度较大。利用该高灵敏气相质谱仪对北京城市大气中的VOCs进行了为期6天的在线监测，结果显示:VOCs的质谱峰出现在m/z=43，47，51，61，69，78，92，106，120和128处，推定m/z=78，92，106，120和128为苯、甲苯、二甲苯乙苯、C3-苯的衍生物和萘。苯及其衍生物的浓度变化趋势几乎相同，且都与风速的变化趋势相反，这说明风是去除北京城市大气中VOCs的最有效手段之一。苯的浓度变化范围为0.1-3.2 ppbv。 (3)利用该高灵敏气相质谱仪对实验室内和实验室外的空气成分进行了测定，结果显示苯及其同系物是室内外空气的主要污染物之一，室内空气成分更复杂，相应污染物含量更高。对油漆门窗后的室内空气的检测发现，其含有大量的苯的同系物。甲苯和二甲苯的含量分别比未油漆的室内空气中相应物质的含量高了15倍和30倍。 (4)氯苯类物质是一类重要的二噁英前体物，可作为二噁英指示物。利用该高灵敏气相质谱仪对一氯苯、1，2-二氯苯和1，2，4-三氯苯纯物质进行检测，得到其准确、明显的母体信号峰，获得了良好的线性响应。本仪器对三种氯苯的检出限分别低至4.7、8.7和11.9 pptv(S/N=2)。利用本仪器对聚氯乙烯燃烧产生的模拟烟气进行在线监测，一氯苯和三氯苯被检出，二氯苯未被检出，获得了一氯苯的实时监测数据。此实验说明，该高灵敏气相质谱仪具有对燃烧烟气中二噁英前体物在线监测的能力。 (5)安全类物质的现场检测需要高灵敏的仪器。本仪器用于爆炸类物质和军事毒剂模拟物的在环境条件下的痕量检测研究。在10s检测时间下，2，4-二硝基甲苯，硝基甲苯，硝基苯，和甲基磷酸二甲酯四种物质的灵敏度分别为30，0.5，4，and1 pptv。与之前真空紫外光电离法用于检测爆炸类物质和军事毒剂模拟物的检测相比，灵敏度改善了3-4数量级。实验结果表明该仪器能够用于炸药和军事毒剂类物质的高灵敏检测。 此高灵敏气相质谱仪提供了一种高灵敏的VOCs检测方法，可以为环境、工业、安全科学中VOCs检测提供快速便捷准确的分析。