生态中心在新型质谱离子源检测VOCs方面取得重要进展

　　中国科学院生态环境研究中心大气环境科学实验室气溶胶化学研究组杨波等人在新型离子源技术和原理上取得重要进展，其研究结果近期发表在分析类TOP期刊Analytical Chemistry上（dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.7b04122）。

　　挥发性有机物（VOCs）是继SO₂、NO_x、气溶胶和臭氧污染后凸显的又一大气污染问题。目前，VOCs的在线分析仪器主要为质谱，离子源作为质谱的核心组件，其稳定性和离子化效率是检测灵敏度的决定因素之一。真空紫外光电离方法是传统的电离方法，其优点是可以实现软电离，缺点是电离效率受到分析物电离能和电离截面的限制。然而，束继年组在2016年发现在光电离中加入一定量的CH₂C_l2，可使待测物信号增强近百倍，且电离过程不受分析物电离能的限制，该奇特现象首次发表于Sci. Rep. 6, 36820 (2016)。2017年，杨波助理研究员在课题组前期工作基础上进一步使信号强度增益提高到1000倍以上，对含氧VOCs的检测灵敏度达到数万cps/ppbv，比在线测量VOCs最灵敏的商业化仪器（PTR-MS）检测灵敏度高2−3个数量级；并通过对质子来源的确定、单光子过程的表征以及反应能的计算提出了由ion-pair态CH₂C_l2诱导的激发态质子转移理论。Ion-pair态是一种重要的激发态，其数量大于等于价键激发态的数量，早在1932年就有人发现它的存在，并认为这类电子构型储存着大量能量，但该属性从未在实际应用中体现出来。在新发现的电离过程中，加入的CH₂C_l2受真空紫外光激发形成的ion-pair态CH₂C_l2，相当于一个能量储存库，通过与载气中痕量H₂O及待测物分子的超距作用，引发复合物分子重组，最终将光能和重组能同时释放用于正负离子的产生。这种新型电离方法，在原理上和技术上都是完全独创的，目前已申请10余项国家ZL，其中有2项已授权（ZL201620226677.1, ZL201610967193.7）。该技术可能为VOC高灵敏在线检测技术的发展带来革命性影响。

　　该研究得到了基金委重大仪器专项，中国科学院战略性先导科技专项B以及面上基金的支持。