MARGA离子在线分析仪 ADI2080 唯一整机通过US EPA验证的同类型仪器 可靠的采样定量装置、回收率高达99.7% 测量精度高，分析周期短 可长期无人值守独立运行，维护量少 大气超级站的大气化学成分监测首选仪器 02 大气质量密切关乎地球环境和人类健康 近几个世纪以来，伴随着人口的不断增长、工业 气溶胶的化学成分组成和粒度分布具有很强的多 化程度不断提高以及人类活动范围的不断加大，气 样性，其取决于诸如地点、时间、气象条件、污染 溶胶及其前驱气体的排放也一直持续增长。据研 源影响程度、海拔高度等不同的影响因素。针对不 究，大气气溶胶中某些成分浓度的增高会对人类死 同种类气溶胶中主要成分的浓度和构成而开展长期 亡率/ 患病率产生负面影响。除了人体健康之外，气 研究，将有助于了解空气污染的动态分布，进而通 溶胶还会对空气质量、能见度、云层和降雨产生负 过改进空气质量，归纳出有益于人类身体健康与地 面影响。这是由于气溶胶会通过吸收和散射光而直 球环境改进的方法。 接影响天气，从而改变地球的反射率，或者通过形 成云层和改变云层性质而间接影响天气。 MARGA 在线监测大气中的气溶胶和气体 要研究气溶胶对人体健康和环境的影响，就必须 Metrohm Applikon 公司与荷兰能源研究中心 03 了解气溶胶如何形成，以及其浓度和成分如何随着 (Energy Research Centre of the Netherlands) 合 昼夜和季节进行周期性的变化。在连续测量气溶胶 作，共同开发了MARGA (环境空气中气溶胶和气体 及其前驱气体的过程中，须保证有足够高的时间分 监控系统，Monitor for AeRosols and Gases in ambient 辨率，才能准确表达各种过程的变化。 Air)。Marga 为大气研究提供了一种全新的在线大气 污染监测及研究手段。它采用独特的采样装置把气 体和气溶胶分别吸收到水相中，使其相互分离。然 后，通过配备有电导检测器的离子色谱对所得溶液 进行分析。即对气体和气溶胶分别进行分析，以便 检测气溶胶中的气体前驱体和不同离子组成。 气体 HCl, HNO , HNO , SO , NH 3 2 2 3 气溶胶 Cl–, NO –, SO 2–, NH +, Na+, K+, Ca2+, Mg2+ 3 4 4 上层架：采样系统——分别收集可 溶气体和气溶胶于吸收液中。离子 色谱分析所需的淋洗液。 中层架：分析系统——用于收集和 转移吸收液的注射泵、用于进行阴 阳离子分析的离子色谱仪以及控 制系统。 底层架：UPS、备用液体储箱和气 体流量控制箱（FCB）。 MARGA – 原理 04 待测空气通过采样口进入采样箱，对 PM 或PM 在1小时内，通过注射泵收集来自WRD和SJAC 10 2.5 (粒径小于10μm或2.5μm的颗粒物样品)进行采集。真 的液体样品，将样品脱气并与内标（溴化锂）混合 空泵以1m3/h的速度将大气样品吸入采样箱。在采样 后，经由两套离子色谱系统分别对阴离子和阳离子 箱内，通过旋转式液膜气蚀器（wet rotating 进行检测。 denuder，WRD)，使用双氧水的稀释溶液(10mg/L) 对可溶气体进行定量吸收。而气溶胶则可无损失的 底层架放置各种液体容器、UPS 和气体流量控制 通过WRD，随后被蒸汽喷射气溶胶收集器（steam 箱。该仪器系统可通过一个软件进行控制。 jet aerosol collector，SJAC) 捕获。 主要特征 • 可同时分析气体和气溶胶 • 每小时出具一份分析检测数据 • 分析结果灵敏度高 • 可长期无人值守独立运行 • 只需一个软件即可实现仪器控制和数据处理 • 通过内标实现在线连续校准 • 对分析结果进行自动验证 • 分析报告简单易懂 • 实时监控仪器系统的运行 • 自动记录分析结果和运行参数 • 可以远程控制和存取结果 • 断电后仪器系统可自动重启 采样系统 流量控制系统 吸收液 SJAC 冷阱 水分离器 MFC 脉冲阻尼器 空气泵 进气口 WRD 出气口 05 脱气机 排废 注射泵 脱 内标 气 机 MARGA管路示意图 样品分流器 排废 阳离子淋洗液 脱气机 阳离子 排废 分析系统 阴离子淋洗液 脱气机 阴离子 排废 抑制器再生液 分析系统 分析系统 MARGA 可以配置1 套或2 套采样系统。 配置2 个采样系统的MARGA 可同时分析PM 2.5 和PM ，或者通过改变采样高度来进行梯度 10 研究。 实时处于自我监控下的采样系统 06 旋转式液膜气蚀器 蒸汽喷射气溶胶收集器 （Wet Rotating Denuder，WRD） （Steam Jet AerosolCollector，SJAC） WRD 由两根同轴玻璃管组成，两根玻璃管间的 气体样品经过WRD 的吸收之后，气体中剩余的 环形空间内会不断加入H O 溶液。玻璃管以每分钟 2 2 气溶胶和不溶性气体进入SJAC。SJAC 中的超饱和 30转的速度旋转，在外管的内侧面和内管的外侧面 蒸汽，会液化气溶胶，使其成为更大、更重的液 上分别形成一个连续的液体薄膜。由于在WRD中， 滴。然后，滴会通过玻璃螺旋管，并在此过程中会 气体的扩散系数较高，气体样品中所有的可溶性气 发生碰撞从而使液滴分解。在SJAC 的底部收集所产 体都会被定量吸收。然后所得溶液进入分析系统进 生的溶解有不同种类离子气溶胶的溶液，最终进入 行检测。由于WRD 的独特设计，可以在内部产生层 分析系统进行检测。 流，使得气溶胶和颗粒物可以无损失的通过WRD 后，被蒸汽喷射气溶胶收集器（SJAC）捕获。 由于扩散率较高，气体会溶解于液体薄膜中 蒸汽发生器 吸收液 来自WRD 的气溶胶 和不溶性气体 过饱和蒸汽 到空气泵 气溶胶穿过WRD 液位传感器 添加吸收液 WRD 和 SJAC 的工作原理 进入注射泵的样品 24 小时不间断工作的分析系统 07 分析系统 分析系统的核心部件是两台配备有电导检测器的 分析系统配备有两套完全相同的注射泵，并且 瑞士万通离子色谱仪。通过离子色谱对样品中的阴 交替运转。每套注射泵每个小时可以收集25 mL 来 阳离子进行分析。而内标的加入，使得最终的分析 自WRD（气体样品）和SJAC（气溶胶样品）的液体 结果更加可靠。通过比对Br–和SO 2–的相对保留时 4 样品。最终每套注射泵都会收集1小时内的气体样品 间，并适当调整柱温箱温度，还可以使得待测成分 和气溶胶样品，并吸入2.5 mL 的LiBr 内标溶液。1 的保留时间更加稳定。而严格控制分析周期，可以 小时的采样时间结束后，注射泵会将样品与内标溶液 实现以小时为单位对气体样品和气溶胶样品进行分 混合并脱气，最终注入离子色谱进行分析。与此同 析。如果配备套采样系统，还可以实现每小时分析 时，第二套注射泵自动开始下一周期的样品采集。 两个气体样品和气溶胶样品。当待测组分浓度过低 时，可选择在分析柱前配置预浓缩柱。 配备柱温箱和电导检测器阳离子和阴离子色谱 收集气体和气溶胶的注射泵系统 强大的软件操作系统 当仪器接通电源后，MARGA 软件自动开启。该 08 软件操作界面既可显示一个月内大气中气体或气 软件通过工控机实现对仪器系统的完全控制，而且 溶胶含量变化，也可显示仪器系统的运行参数。而 有非常人性化的操作界面。 且，该界面可以放大，从而轻松查看各种参数。 分析结果界面 原始参数界面 可对待测气体、气溶胶、内标溶液的含量变化情况进 可监控所有重要的原始参数 行监控。 气体和液体浓度界面 阴离子和阳离子色谱图界面 该界面显示最近4周时间内空气和液体的浓度变化。每 阴离子和阳离子界面主要是对阴离子和阳离子进行分 分析一次，都会在表格中创建新的一行数据，并用不同颜 析的色谱图。这些色谱图可以即时显现，用户也可以通过 色标注每个结果是否有效。 翻页来查看以往的分析结果。谱图中可以显示待测成分的 保留时间。 通过软件操作界面底部的任务栏可以实现不同的 仪器系统的运行参数和最终的分析结果可以以 功能，进行参数设定和系统控制，而最底部的信息 .xml 表格形式导出。 则可以显示当前仪器系统的运行状态。 应用举例 将气体和气溶胶浓度的监测数据从MARGA 中导 然后，再结合风的后向轨迹，就可以推断出污染 09 出后即可直接进行数据分析，从而确定季节和昼夜 的可能来源。 变化对气体和气溶胶浓度所产生的影响。 斯希丹（荷兰西南部城市）大气中某些气体的浓度随时间的变化趋势图 2012 年4 月由MARGA 监测所得数据 斯希丹（荷兰西南部城市）大气中离子气溶胶成分的浓度随时间的变化趋势图 2012 年4 月由MARGA 监测所得数据 10 安装在英国环境研究委员会（NERC）生态和水文中心的MARGA，位于苏格兰奥亨科斯沼泽。 有关中国广州热带海洋气象学研究所的MARGA系统的视频，请登录hhttp://metrohm.com/com/Company/ testimonials/index.html?q=9查看。 德国联邦环境部（German Federal 美国环境保护署（USEPA）安装在美国农 安装在首尔国家环境研究院实验室的 Environment Agency ，UBA），在莱布尼兹对 业部（USDA）贝茨维尔农业研究现场的 MARGA。 流层研究院的迈尔匹兹（Melpitz）研究现场运 MARGA。 行的的MARGA。 MARGA 的检测性能 11 组分 检测下限 (µg/m3) 重现性 仪器规格（包括支架） 气体 长*宽*高 120cm*60cm*180cm HCl 0.01 4% 重量 200 kg HNO 0.05 4% 3 样品采集模块 HNO 0.02 4% 2 气体吸收装置类型 SO 0.03 5% 水平式WRD旋转液体气 2 NH 0.05 5% 3 蚀器 气溶胶 气体吸收装置转速 30 rpm Cl- 0.01 4% 气体吸收装置容量 800μg/m3 NO - （以SO 计） 3 0.05 4% 2 SO 2- 0.04 5% 气体吸收装置吸收效率 ≥99.7% 4 NH + 0.05 5% 气溶胶吸收装置吸收效率 ≥99.7% 4 Na+ 0.05 5% 气溶胶吸收装置控温范围 140±20°C（具有自动调 K+ 0.09 5% 整功能） Mg2+ 0.06 5% Ca2+ 0.09 5% 总体性能 分析模块 采用统一软件进行仪器总体控制 色谱控温系统 具有动态反馈控制功能 具有自我监控能力 气体吸收液采集体积 ≥25mL/h 具有数据有效性自我判断能力 气溶胶吸收液采集体积 ≥25mL/h 具有来电自动重启功能 内标液定量管体积 ≥2.5mL 运行环境 流量控制模块 外壳温度范围 25 ± 5°C 气体流速 1m3/h (16.7L/min) 环境温度范围 -30 到 45°C 流量控制箱冷阱温度 12±2°C 外壳湿度 < 60% 环境湿度 0 -100% ETV 认证 美国环境保护署（EPA）的环境技术认证（ETV） 向环境市场提供与环境新技术相关的、客观的第三 安装在首尔国家环境研究院实验室的 MARGA。 方数据。 来自Metrohm Applikon 的MARGA 仪器已通过该认 证。完整的认证报告请登录www.epa.gov/etv或 www.metrohm-applikon.com/marga.html 查询。 www.epa.gov/etv 目前已有近三十台Marga系统在全国范围内稳定运行，其优异的性能得到了 中国环境科学研究院、上海市环境科学研究院、广州热带海洋气象研究所、复旦 大学、南京大学、山东大学等国内权威机构的认可和好评！ 微信二维码 *本册图片仅供参考，参数如有变动，恕不另行通知 1.Marga.02(0215)