近日，中科院大连化物所质谱与快速检测中心（102 组群）在大气NH₃检测领域取得关键突破，研发的掺杂剂辅助正离子光电离离子迁移谱（DAPP-IMS）技术，通过控制水掺杂剂通断可在 2 秒内实现试剂离子快速切换，为NH₃高选择性、高灵敏度实时监测提供了全新解决方案。

NH₃是大气中主要碱性气体，作为细颗粒物（PM_2.5）关键前体物，其浓度升高会加剧水体富营养化、土壤酸化，且大气中NH₃常处于低 ppb至亚ppb级别，易受湿度与复杂气体干扰，传统技术难兼顾高灵敏、高选择与实时监测需求。

针对上述问题，团队设计了 “双模式切换” 策略：高选择性模式以2-丁酮为掺杂剂，生成(C₄H₈O)₂H⁺试剂离子，凭借2-丁酮高质子亲和力抑制干扰，实现复杂基质中NH3精准定量，检出限（LOD）达5 ppb；高灵敏度模式通过2-丁酮/水协同掺杂，优化电离区结构与气体流向，推动(C₄H₈O)₂H⁺高效转化为(H₂O)_nH⁺，LOD 降至0.47 ppb，其灵敏度提升10倍，且在0~80%相对湿度下抗干扰性优异，RSD仅为1.24%。

实际应用验证中，该技术同样表现突出：高选择模式监测汽车尾气时，发动机转速从1000 r/min 升至 2000 r/min，NH₃浓度从1 ppm快速升至 3.4 ppm，清晰关联排放与工况；高灵敏模式在大连科技园区监测中，即便降雨致湿度波动（15%-99% RH），仍稳定捕捉到NH₃日变化：每日12:00-18:00 因温度波动引发铵盐热解吸，浓度出现峰值，与现有研究一致。未来，该技术计划搭载无人机实现大气NH₃浓度垂直剖面监测，还有望应用于污水处理、土壤排放分析，为环境可持续发展提供检测技术支撑。

相关研究以“Rapid Switching of Reagent Ions in Dopant-Assisted Positive Photoionization Ion Mobility Spectrometry for Highly Selective and Sensitive Ammonia Detection in Atmospheric Environments”为题，于近日发表在Analytical Chemistry 期刊上。该工作的第一作者是我所联合培养硕士研究生王锦龙，通讯作者是我所黄卫研究员、花磊研究员和李海洋研究员。上述研究工作得到了中国科学院青年创新促进会和大连化物所等项目的资助。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.analchem.5c03686