CN113970524A - 一种在线测量大气颗粒物锰含量的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线测量大气颗粒物中锰含量的方法及系统，属于大气环境技术领域，解决了现有技术中只能离线采集样品进行测定，无法实现对锰含量的在线测量；只能测量锰的总含量，无法同时对大气颗粒物中总锰含量和水溶性锰含量进行同时测定的问题。该方法包括：大气颗粒经收集、预处理，与处理剂在微波照射下反应，反应结束后，经超纯水冲洗得到冲洗液；冲洗液除气和过滤得到含锰处理液；含锰处理液与标定液充分混合反应生成待测液；对待测液进行光谱定量检测，测定其浓度，通过待测液浓度计算得到大气颗粒锰总含量或大气颗粒中水溶性锰含量；处理剂为水或发烟硝酸。该方法及系统实现了对大气中锰含量的精准在线监控测量。

Description

一种在线测量大气颗粒物锰含量的方法及系统

技术领域

本发明涉及大气环境技术领域，尤其涉及一种在线测量大气颗粒物锰含量的方法及系统。

背景技术

锰作为大气微量金属元素中的关键组分，通常来源于煤炭燃烧，工业及机动车排放以及沙尘扬尘，参与到大气中多种氧化过程之中。水溶性锰对于大气颗粒物中主要成分硫酸盐的生成过程有着巨大的贡献，二氧化硫会在含有锰离子的颗粒物液滴表面快速被催化氧化生成硫酸盐，反应速率高于其它硫酸盐生成途径1-2个数量级。另外，研究表明锰元素的存在也会对二次有机气溶胶的产率有一定影响。因此，锰由于其高反应活性，对于大气中二次颗粒物的生成具有重要的影响。

然而，目前在我国以及世界范围内，颗粒物中锰含量的测量技术大多为离线测量手段，无法获取具有高时间分辨率的锰含量数据，以便分析预测污染机制和趋势。在线测量颗粒物中锰含量的手段仅有一种，即X射线荧光光谱法，该方法只能测量锰的总含量，并且检测限高，无法获取水溶性锰含量信息。

因此，准确测定大气颗粒物中锰含量及水溶性锰含量的在线测量方法和系统成为实验室研究和外场观测的迫切需求。实现大气颗粒物中锰含量及水溶性锰含量的准确在线测量，对深入研究大气污染问题具有重要作用和意义。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种在线测量大气颗粒物中锰含量的方法及系统，至少解决现有技术存在的以下问题之一：(1)只能离线采集样品进行测定，无法实现对锰含量的在线测量，无法获取具有高时间分辨率的锰含量数据，以便分析预测污染机制和趋势；(2)只能测量锰的总含量，无法同时对大气颗粒物中总锰含量和水溶性锰含量进行测定。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种在线测量大气颗粒物中锰含量的方法，实时采集的大气颗粒物经过预处理后，与处理剂蒸汽在微波加热条件下进行微波加热反应，得到含锰处理液后在线测量大气颗粒物中锰的总含量；处理剂为发烟硝酸。

进一步地，得到含锰处理液后还在线测量大气颗粒物中锰的总含量，处理剂为水。

进一步地，微波加热反应后的产物通过纯水冲洗得冲洗液，冲洗液进行除气，除气后的冲洗液过滤后得到含锰处理液。

进一步地，含锰处理液经与标定液充分混合，生成待测液后进行光谱定量检测测定其浓度，通过待测液浓度计算得到大气颗粒物中锰总含量。

进一步地，标定液包括无色孔雀石绿溶液、高碘酸钠溶液和乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液。

本发明还提供了一种在线测量大气颗粒物锰含量的系统，包括采集单元、处理单元、化学转化单元和测量单元；采集单元，对大气颗粒进行收集、预处理，预处理后的大气颗粒与处理剂蒸汽在微波照射下反应，反应结束后，经超纯水冲洗得到冲洗液；处理单元，对冲洗液除气和过滤，得到含锰处理液；化学转化单元中，含锰处理液与标定液充分混合生成待测液；测量单元，对待测液进行光谱定量检测测定其浓度，通过待测液浓度计算得到大气颗粒锰总含量与大气颗粒中水溶性锰含量。

进一步地，采集单元包括颗粒物粒径选择装置、颗粒物干燥装置、颗粒物溶解蒸汽发生装置、颗粒物溶解反应腔和微波加热器；大气颗粒物样品经过颗粒物粒径选择装置和颗粒物干燥装置，同颗粒物溶解蒸汽发生装置产生的处理剂蒸汽进入颗粒物溶解反应腔，在微波加热器的微波加热作用下，处理剂与大气颗粒物在颗粒物溶解反应腔内进行微波加热反应，反应结束后，由超纯水冲洗得到的冲洗液流入至处理单元。

进一步地，处理单元包括除气泡装置和固液分离装置；冲洗液进入除气泡装置去除气泡，通过固液分离装置除去剩余固体不溶物，得到的含锰处理液进入化学转化单元。

进一步地，化学转化单元包括第一标定液供液装置、第二标定液供液装置、第三标定液供液装置、第一反应混合腔和第二反应混合腔；第一标定液为无色孔雀石绿溶液，第二标定液为碘酸钠溶液，第三标定液为乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液；含锰处理液从固液分离装置中流出后进入入第一反应腔中，第一标定液进入第一反应混合腔与含锰处理液反应得到反应液；第二标定液、第三标定液和第一反应混合腔流出的反应液共同进入第二反应混合腔进行化学转化生成待测液。

进一步地，化学转化单元还包括温度控制装置，控制第二反应混合腔的反应温度，第二反应混合腔置于温度控制装置中。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

a)本发明采用处理剂的蒸汽与大气颗粒物在微波辐射下进行反应来测量大气颗粒物中可溶性锰含量或锰的总含量。由于微波辐射作用具有直接作用在分子上、直接增加分子的转动和振动加快增加分子动能和碰撞，作用于分子内部，促进化学键的断裂，利于反应克服中间态的能垒，微波照射加热受热均匀，且升温速度快的突出优点，当处理剂为水时，保证物质可以充分溶解，当处理剂为发烟硝酸时能够保证所有不溶性的锰均被硝酸消解，相比现有技术，有效的保证了大气颗粒物中的所有锰都转化为可溶解的锰而被冲洗液冲走进入后续处理和测量，以此保证了测定锰总含量时的测量准确性。

b)本发明的处理剂可以选择水或发烟硝酸。当处理剂为水时，水蒸气将可溶性锰溶解，以此测定大气颗粒物中水溶性锰含量；当处理剂为发烟硝酸时，发烟硝酸可将可溶性锰和不可溶性锰均溶解，以此测定大气颗粒物中锰的总含量，可以通过对装置中处理剂水或发烟硝酸的选择实现选择测量大气颗粒物中可溶性锰含量或锰的总含量，也可以通过系统的并列分布或同时使用两套系统实现同时测量大气颗粒物中可溶性锰含量和锰的总含量。

c)现有技术均为离线采集样品后进行测定，本发明通过设置采集单元(如包括颗粒物粒径选择装置，颗粒物干燥装置，颗粒物溶解蒸汽发生装置，颗粒物溶解反应腔，微波加热器)，通过管路将采集单元、处理单元、化学转化单元和测量单元依次串联，实现了对大气颗粒中锰含量的在线测量，实现获取具有高时间分辨率的锰含量数据，以便分析预测污染机制和趋势。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为实施例一在线测量大气颗粒物锰含量的系统的结构示意图。

附图标记：

1-颗粒物粒径选择装置；2-颗粒物干燥装置；3-颗粒物溶解蒸汽发生装置；4-颗粒物溶解反应腔；5-微波加热器；6-第一输液泵；7-储水瓶；8-除气泡装置；9-固液分离装置；10-第二输液泵；11-第一储液瓶；12-第二储液瓶；13-第三储液瓶；14-第三输液泵；15-第四输液泵；16-第五输液泵；17-第一切换阀体；18-第二切换阀体；19-第一反应混合腔；20-温度控制装置；21-第二反应混合腔；22-长光程比色池；23-光源；24-废液储存装置；25-光学信号检测装置。

具体实施方式

锰是大气微量金属元素中的关键组分，大气颗粒中的锰总含量为大气颗粒中水溶性锰和非水溶性锰含量之和。水溶性锰对于大气颗粒物中主要成分硫酸盐的生成过程有着巨大的贡献。另外，研究表明锰元素的存在也会对二次有机气溶胶的产率有一定影响。因此，锰由于其高反应活性，对于大气中二次颗粒物的生成具有重要的影响。

然而，现有技术中颗粒物中锰含量的测量技术大多为离线测量手段，无法获取具有高时间分辨率的锰含量数据，以便分析预测污染机制和趋势。同时，现有的X射线荧光衍射技术只能测量锰的总含量，无法对大气颗粒物中的总锰含量和水溶性锰含量进行同时测定。

本发明提供的在线测量大气颗粒物中锰含量的方法，实时采集的大气颗粒物经过预处理后，与处理剂蒸汽在微波加热条件下进行微波加热反应，得到含锰处理液后在线测量大气颗粒物中锰的总含量；其中处理剂为发烟硝酸。

具体的，得到含锰处理液后还在线测量大气颗粒物中锰的总含量，其中处理剂为水。

本发明采用处理剂的蒸汽对经过预处理(如过滤和干燥)的大气颗粒进行微波加热处理，得到含锰处理液后测量大气颗粒物中可溶性锰含量或锰的总含量。

处理剂可为水或发烟硝酸。当处理剂为水时，水将大气中可溶性锰溶解，进行测定，即测定得到大气颗粒中可溶性锰含量。当处理剂为发烟硝酸时，发烟硝酸具有强氧化性和强酸性，发烟硝酸可将大气颗粒中不可溶性锰溶解，因此处理剂为发烟硝酸时，发烟硝酸将大气中不可溶性和可溶性锰均溶解，进行测定，即测定得到大气颗粒中锰总含量。

利用微波加热具有以下优点：(1)由于微波通过辐射作用在分子上，直接增加分子的转动和振动加快增加分子动能和碰撞；(2)微波作用在分子内部，促进化学键的断裂，利于反应克服中间态的能垒；(3)微波照射加热受热均匀，且升温速度快。当处理剂为水时，保证物质可以充分溶解，当处理剂为发烟硝酸时能够保证所有不溶性的锰均被硝酸消解，相比现有技术，有效的保证了大气颗粒物中的所有锰都转化为可溶解的锰而被冲洗液冲走进入后续处理和测量，以此保证了测定锰总含量时的测量准确性。

在一种可能的实施方式中，可以并行同时测定大气颗粒中可溶性锰含量和大气颗粒中锰总含量。

具体的，微波加热反应后的产物通过纯水冲洗得冲洗液，冲洗液进行除气，除气后的冲洗液过滤后得到含锰处理液。

具体的，含锰处理液经与标定液充分混合，生成待测液后进行光谱定量检测测定其浓度，通过待测液浓度计算得到大气颗粒物中锰总含量。

具体的，标定液包括无色孔雀石绿溶液、高碘酸钠溶液及乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液。

同时，本发明还提供一种在线测量大气颗粒物中锰含量的系统，根据上述的方法在线测量大气颗粒物中锰总含量或水溶性锰含量，包括：采集单元、处理单元、化学转化单元和测量单元。

采集单元，对大气颗粒进行收集、预处理，预处理后的大气颗粒与处理剂在微波照射下反应，反应结束后，经超纯水冲洗得到冲洗液。

处理单元，对冲洗液除气和过滤，得到含锰处理液。

化学转化单元中，含锰处理液与标定液充分混合生成待测液。

测量单元，对待测液进行光谱定量检测测定其浓度，通过待测液浓度计算得到大气颗粒物中锰总含量与水溶性锰含量。

具体的，采集单元包括：颗粒物粒径选择装置、颗粒物干燥装置、颗粒物溶解蒸汽发生装置、颗粒物溶解反应腔、微波加热器。

颗粒物粒径选择装置的出口与颗粒物干燥装置的进口相连，颗粒物干燥装置的出口与颗粒物溶解蒸汽发生装置的出口均颗粒物溶解反应腔连通，颗粒物溶解反应腔设置在微波加热器加热区域内。

具体的，采集单元还包括：通过第一输液泵与颗粒物溶解反应腔相连的储水瓶。

具体的，处理剂置于颗粒物溶解蒸汽发生装置中，储水瓶中储有超纯水。

实施时，颗粒物粒径选择装置暴露于大气中，大气颗粒物依次经过颗粒物粒径选择装置和颗粒物干燥装置后，同颗粒物溶解蒸汽发生装置产生的处理剂蒸汽一同进入颗粒物溶解反应腔，在微波加热器的微波加热作用下，处理剂与大气颗粒物在颗粒物溶解反应腔内进行微波加热反应，反应结束后，第一输液泵将储水瓶中的超纯水泵入颗粒物溶解反应腔，超纯水冲洗颗粒物溶解反应腔得到冲洗液，冲洗液进入至处理单元。

需要说明的是，由于大气成分十分复杂，包括水蒸气、尘埃、以及尺寸不等的颗粒，采集单元设有大气颗粒物预处理装置，优选颗粒物粒径选择装置和颗粒物干燥装置，将大气颗粒物进行干燥和过滤，将过大尺寸的颗粒过滤，防止其难以进行后续反应或者反应不彻底，造成后续系统的堵塞等问题。经过过滤、干燥后的大气颗粒物与处理剂在溶解反应腔中进行微波加热反应。

在一种可能的改进中，颗粒物粒径选择装置1可以采用不同粒径大小的颗粒物切割器采样头或撞击器控制所收集的颗粒物粒径范围。颗粒物干燥装置2吸附颗粒物样品中的水分，可选用装填变色硅胶或分子筛的扩散干燥管或基于渗透技术的干燥管等。颗粒物溶解蒸汽发生装置3填装超纯水或发烟硝酸，通过施加不同温度产生水或硝酸蒸汽。颗粒物溶解蒸汽发生装置3发生的水或硝酸蒸汽及经过颗粒物粒径选择装置1和颗粒物干燥装置2后的颗粒物样品在颗粒物溶解反应腔4内混合。颗粒物溶解反应腔4置于微波加热器5的加热区域内，优选地，微波加热器5设置在颗粒物溶解反应腔的外围，颗粒物溶解反应腔4可提供高温高压的溶解反应环境。

具体的，处理单元包括：除气泡装置，固液分离装置。

除气泡装置与颗粒物溶解反应腔和固液分离装置相连。

实施时，冲洗液流入除气泡装置去除气泡，通过固液分离装置除去剩余固体不溶物，得到含锰处理液，含锰处理液流入化学转化单元。

在一种可能的改进中，固液分离装置9采用滤膜将液体中未溶解的部分过滤，仅保留液体，滤膜材质可选用石英，玻璃纤维，聚四氟乙烯等。

具体的，化学转化单元包括：第一标定液供液装置、第二标定液供液装置、第三标定液供液装置、第一反应混合腔，第二反应混合腔；所述第一标定液为无色孔雀石绿溶液，第二标定液为碘酸钠溶液，第三标定液为乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液；第一混合腔一端与固液分离装置连接，另一端与第二反应混合腔连接；第一混合腔连接有固液分离装置的一端还与第一标定液供液装置相连；第二反应混合腔连接有第一混合腔的一端还分别与第二标定液供液装置和第三标定液供液装置连接。

具体地，第一标定液供液装置包括第一储液瓶，第一储液瓶内储有无色孔雀石绿溶液；第二标定液供液装置包括第二储液瓶，第二储液瓶内储有碘酸钠溶液；第三标定液供液装置包括第三储液瓶，第三储液瓶内储有碘酸钠溶液乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液。

在第一混合腔与固液分离装置的连接管路上设置有第一切换阀体，第一切换阀体入口端与固液分离装置相连，出口端与第一反应混合腔相连；在第一混合腔与第一标定液供液装置的连接管路上设置有第二切换阀体，第二切换阀体入口端与第一储液瓶相连，出口端与第一反应混合腔相连。第二储液瓶、第三储液瓶与第一反应混合腔均与第二反应混合腔相连接。

实施时，含锰处理液从固液分离装置中流出，由第一切换阀体控制加入时间加入至第一反应混合腔中，第一储液瓶中的无色孔雀石绿溶液由第二切换阀体控制加入时间引入至第一反应混合腔与含锰处理液反应得到反应液。第二储液瓶中的碘酸钠溶液、第三储液瓶中的乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液和第一反应混合腔流出的反应液共同进入第二反应混合腔进行化学转化生成待测液。

具体的，化学转化单元包括还包括温度控制装置，控制第二反应混合腔的反应温度，第二反应混合腔置于所述温度控制装置中。

具体的，化学转化单元还包括输液泵，输液泵包括第二输液泵、第三输液泵、第四输液泵和第五输液泵；

第二输液泵设置在第一混合腔与固液分离装置的连接管路上；第三输液泵设置在第一混合腔与第一标定液供液装置的连接管路上；第四输液泵设置在第二混合腔与第二标定液供液装置的连接管路上；第五输液泵设置在第二混合腔与第三标定液供液装置的连接管路上。实施时，第二输液泵将含锰处理液由固液分离装置经由第一切换阀体输送至第一反应混合腔并实现对其流量的控制；第三输液泵将第一储液瓶中的无色孔雀石绿溶液经由第二切换阀体输送至第一反应混合腔，并实现对其流量的控制；第四输液泵和第五输液泵分别将第二储液瓶中的无色孔雀石绿溶液和第三储液瓶中的乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液输送至第二反应混合腔，并分别实现对其流量的控制。

需要说明的是，锰离子催化高碘酸钠氧化孔雀石绿，从无色到显色。由于高碘酸钠氧化孔雀石绿的反应在无锰存在的条件下反应几乎不能进行，因此锰的含量决定了高碘酸钠氧化孔雀石绿的含量，通过氧化后显色的孔雀石绿含量的测定实现对锰含量的测定。NTA(氨三乙酸)与锰形成络合物，NTA的加入可以促进这个催化反应，既可以维稳三价锰(三价锰是催化过程中的锰中间物)，同时NTA-Mn可以形成对锰催化有利的空间位阻。

在一种可能的改进中，第一切换阀体17和第二切换阀体18可选用单向阀、多向阀、六通阀、八通阀等。温度控制装置20用于使第二反应混合腔21处于恒温状态，选用恒温水浴装置。

具体的，第一反应混合腔和第二反应混合腔结构为螺旋管结构或直行管结构，材质为石英或聚四氟乙烯材质。

具体的，测量单元包括：长光程比色池，光源，废液储存装置，光学信号检测装置。

长光程比色池连接第二反应混合腔相连与废液储存装置，光源通过光纤与长光程比色池光路入口相连，光学信号检测装置通过光纤与长光程比色池光路出口相连。

实施时，待测液从第二反应混合腔流入长光程比色池，光源发出检测光从光路入口进入，在长光程比色池中检测光对待测液进行光学吸收，从光路出口进入光学信号检测装置进行检测。从长光程比色池流出的检测后的废液流入废液储存装置。

需要说明的是，氧化后显色的孔雀石绿具有可见光吸收，因此通过比色池内对显色的孔雀石绿可见光吸收强度的测定实现对显色的孔雀石绿含量的测定，通过显色的孔雀石绿含量计算得到锰的含量。

在一种可能的改进中，光源为氙灯光源。

在一种可能的改进中，第一输液泵，第二输液泵，第三输液泵，第四输液泵，第五输液泵采用蠕动泵、高压恒流输液泵及微量注射器。储水瓶，第一储液瓶，第二储液瓶，第三储液瓶采用玻璃，聚四氟乙烯等惰性材质。

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例一

本发明的一个具体实施例，公开了一种在线测量大气颗粒物中锰含量的系统，如图1所示。

本实施例的在线测量大气颗粒物中锰含量的系统，包括：采集单元、处理单元、化学转化单元和测量单元。

采集单元包括：颗粒物粒径选择装置1、颗粒物干燥装置2、颗粒物溶解蒸汽发生装置3、颗粒物溶解反应腔4、高压微波加热器5、第一输液泵6、储水瓶7。

颗粒物粒径选择装置1和颗粒物干燥装置2相连，颗粒物干燥装置2和颗粒物溶解蒸汽发生装置3均与颗粒物溶解反应腔4相连，颗粒物溶解反应腔4设置在微波加热器内，微波加热器的加热管包围颗粒物溶解反应腔4外周，第一输液泵6将储水瓶7与颗粒物溶解反应腔4连接。

处理单元包括：除气泡装置8和固液分离装置9。

颗粒物溶解反应腔4通过管道依次与除气泡装置8和固液分离装置9连接。

化学转化单元包括：第二输液泵10，第三输液泵14，第四输液泵15，第五输液泵16，第一储液瓶11，第二储液瓶12，第三储液瓶13，第一切换阀体17，第二切换阀体18，第一反应混合腔19，第二反应混合腔21，温度控制装置20。

第一储液瓶11中储存的是无色孔雀石绿溶液；第二储液瓶12中储存的是碘酸钠溶液；第三储液瓶13中储存的是乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液；

固液分离装置9与第二输液泵10、第一切换阀体17、第一反应混合腔19依次串连，第一储液瓶11依次与第三输液泵14、第二切换阀体18、第一反应混合腔19串连，第四输液泵15连接第二储液瓶12与第二反应混合腔21，第五输液泵16连接第三储液瓶13与第二反应混合腔21，第二反应混合腔21置于所述温度控制装置20中。

第一反应混合腔19，第二反应混合腔21均为螺旋管结构，材质为聚四氟乙烯材质。

测量单元包括：长光程比色池22，光源23，废液储存装置24，光学信号检测装置25。长光程比色池22连接第二反应混合腔21与废液储存装置24，光源23通过光纤与长光程比色池22光路入口相连，光学信号检测装置24通过光纤与长光程比色池22光路出口相连。

光源23为氙灯光源。

第一输液泵6、第二输液泵10、第三输液泵14、第四输液泵15、第五输液泵16均为蠕动泵，储水瓶7、第一储液瓶11、第二储液瓶12、第三储液瓶13均采用玻璃材质。

实施例二

本发明的一个具体实施例，公开了一种在线测量大气颗粒物中锰含量的方法，采用实施例一的在线测量大气颗粒物中锰含量的系统。

测定总锰含量时：

进行测量时，打开温度控制装置21，光源24，光学信号检测装置26；设定第一输液泵6、第二输液泵10、第三输液泵14、第四输液泵15、第五输液泵16流量，颗粒物溶解蒸汽发生装置3装入发烟硝酸，并开启加热装置，储水瓶7、第一储液瓶11、第二储液瓶12、第三储液瓶13分别装入超纯水，无色孔雀石绿溶液，高碘酸钠溶液以及乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液。空气颗粒物经颗粒物粒径选择装置1和颗粒物干燥装置2生成特定粒径范围的干燥的颗粒物，随颗粒物溶解蒸汽发生装置发生的硝酸蒸汽进入在高压微波加热器5高温高压条件下的颗粒物溶解反应腔4内，在腔体内硝酸蒸汽吸附在颗粒物上硝解颗粒物中的锰，后由第一输液泵6流出的特定流量超纯水冲洗入处理系统。经过除气泡装置8和固液分离装置9后，含锰液体样品以特定流量和由切换阀体17控制的特定流出时间，与无色孔雀石绿溶液在第一反应混合腔19中充分混合。随后，特定流量的高碘酸钠溶液，乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液与混合后的锰-无色孔雀石绿溶液在温度控制装置20以35摄氏度恒温在第二反应混合腔21中发生锰催化无色孔雀石绿-高碘酸盐，产生具有锰浓度相关的可见吸收的物质，流入长光程比色池23中，在光源24的照射下，用光学信号检测装置25检测信号强度，从而反推实际浓度。

测定水溶性锰含量时：

将颗粒物溶解蒸汽发生装置3之中的溶液换为水，并改变加热装置温度。其余与测定总锰含量流程一致。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在线测量大气颗粒物中锰含量的方法，其特征在于，实时采集的大气颗粒物经过预处理后，与处理剂蒸汽在微波加热条件下进行微波加热反应，得到含锰处理液后在线测量大气颗粒物中锰的总含量；

所述处理剂为发烟硝酸。

2.根据权利要求1所述在线测量大气颗粒物中锰含量的方法，其特征在于，得到含锰处理液后还在线测量大气颗粒物中锰的总含量，所述处理剂为水。

3.根据权利要求1所述在线测量大气颗粒物中锰含量的方法，其特征在于，微波加热反应后的产物通过纯水冲洗得冲洗液，冲洗液进行除气，除气后的冲洗液过滤后得到含锰处理液。

4.根据权利要求1所述在线测量大气颗粒物中锰含量的方法，其特征在于，含锰处理液经与标定液充分混合，生成待测液后进行光谱定量检测测定其浓度，通过待测液浓度计算得到大气颗粒物中锰总含量。

5.根据权利要求4所述在线测量大气颗粒物中锰含量的方法，其特征在于，所述标定液包括无色孔雀石绿溶液、高碘酸钠溶液和乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液。

6.一种在线测量大气颗粒物锰含量的系统，其特征在于，包括采集单元、处理单元、化学转化单元和测量单元；

所述采集单元，对大气颗粒进行收集、预处理，预处理后的大气颗粒与处理剂蒸汽在微波照射下反应，反应结束后，经超纯水冲洗得到冲洗液；

所述处理单元，对冲洗液除气和过滤，得到含锰处理液；

所述化学转化单元中，含锰处理液与标定液充分混合生成待测液；

所述测量单元，对待测液进行光谱定量检测测定其浓度，通过待测液浓度计算得到大气颗粒锰总含量与大气颗粒中水溶性锰含量。

7.根据权利要求6所述在线测量大气颗粒物锰含量的系统，其特征在于，所述采集单元包括颗粒物粒径选择装置、颗粒物干燥装置、颗粒物溶解蒸汽发生装置、颗粒物溶解反应腔和微波加热器；

大气颗粒物样品经过所述颗粒物粒径选择装置和颗粒物干燥装置，同颗粒物溶解蒸汽发生装置产生的处理剂蒸汽进入颗粒物溶解反应腔，在微波加热器的微波加热作用下，处理剂与大气颗粒物在颗粒物溶解反应腔内进行微波加热反应，反应结束后，由超纯水冲洗得到的冲洗液流入至处理单元。

8.根据权利要求6所述在线测量大气颗粒物锰含量的系统，其特征在于，所述处理单元包括除气泡装置和固液分离装置；冲洗液进入除气泡装置去除气泡，通过固液分离装置除去剩余固体不溶物，得到的含锰处理液进入化学转化单元。

9.根据权利要求6所述在线测量大气颗粒物锰含量的系统，其特征在于，所述化学转化单元包括第一标定液供液装置、第二标定液供液装置、第三标定液供液装置、第一反应混合腔和第二反应混合腔；所述第一标定液为无色孔雀石绿溶液，第二标定液为碘酸钠溶液，第三标定液为乙酸铵缓冲的氨三乙酸溶液；

含锰处理液从固液分离装置中流出后进入入第一反应腔中，第一标定液进入第一反应混合腔与含锰处理液反应得到反应液；第二标定液、第三标定液和第一反应混合腔流出的反应液共同进入第二反应混合腔进行化学转化生成待测液。

10.根据权利要求9所述在线测量大气颗粒物锰含量的系统，其特征在于，所述化学转化单元还包括温度控制装置，控制第二反应混合腔的反应温度，所述第二反应混合腔置于所述温度控制装置中。

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