[发明专利]一种用于矫正雪冰中生物质燃烧指示物浓度的反应装置和方法

说明书

一种用于矫正雪冰中生物质燃烧指示物浓度的反应装置和方法，装置包括两路压缩N₂输入口和一路O₂输入口、为每路气体设置的流量计、含30%H₂O₂（重量）水溶液试剂瓶、低压汞灯紫外光源、OH自由基发生器、流动反应腔体、Mega‑Ray模拟太阳光源、样品盘、温度计及水杨酸采样头。该装置和方法用于研究不同OH自由基浓度、反应时间、反应温度下各种燃烧排放指示物的稳定性差异，并计算其二级反应常数；推算雪冰样品中生物质燃烧指示物的初始沉降浓度，尽可能消除由于OH自由基可以氧化雪中生物质燃烧指示物带来的影响。

技术领域

本发明涉及一种用于矫正雪冰中生物质燃烧指示物浓度的反应装置和方法，属于雪冰化学领域。

背景技术

雪冰作为气候环境信息的良好载体已经得到广泛的认同。雪冰不仅记录着自然变化信息，而且记录着人类活动对气候环境的影响。大量研究表明，生物质燃烧排放的温室气体以及黑碳、棕色碳等碳质气溶胶能够显著改变大气的化学组成，进而扰动大气环流模式，影响全球气候变化。碳质气溶胶沉降到雪冰表面后，能够显著降低积雪的反照率，加速雪冰消融。同时，由于雪冰独特的低温环境、扰动少等特点，非常有利于生物质燃烧信号的保存。因此，利用雪冰作为载体研究生物质燃烧排放的现代过程和历史记录对系统认知地球气候环境变化具有重要意义。近年来，左旋葡聚糖、部分芳香族有机酸（对羟基苯甲酸、香草酸、脱氢松香酸）作为典型的生物质燃烧指示物被广泛应用。

早期（2010年以前）的研究认为以左旋葡聚糖为代表的生物质燃烧指示物是稳定、难挥发的。然而，近期的研究表明，一些常用于源解析的有机示踪物在大气氧化剂（OH自由基等）存在下会发生一定程度的反应，从而导致它们的浓度在大气传输、沉降和赋存过程中会发生变化；此外，有研究指出，左旋葡聚糖在超过20℃时具有半挥发性，气相氧化将极大地缩短其存留时间，尤其是在夏季高温等某些特定条件下，其大气寿命甚至只有1-2天。因此，用左旋葡聚糖等作为指示物进行源解析研究，可能在一定程度上低估了生物质燃烧排放的贡献，从而对定量源解析结果的光化学反应率和准确性带来较大的影响。

而截止目前为止，针对雪冰介质中左旋葡聚糖等燃烧指示物稳定性的研究尚属空白。雪/气界面和雪冰内部OH自由基广泛存在，左旋葡聚糖等燃烧指示物沉降到雪冰表面后，仍然有可能继续发生降解。Domine等（2002)在《Science》上撰文指出，积雪中大量存在的OH自由基可以氧化雪中的某些有机物和卤素离子，生成羰基化合物和卤素，改变雪及其间隙空气的组成，并特别强调利用冰芯进行古大气组成重建时需要进行复杂的校正。

因此，迫切需要设计一种用于矫正雪冰中生物质燃烧指示物浓度的反应装置，并建立实验方法，为生物质燃烧指示物在雪冰化学研究领域的应用提供借鉴，为建立大气环境与雪冰记录的定量关系提供科学依据，拓展雪冰化学领域的研究范畴。

发明内容

本发明提供一种用于矫正雪冰中生物质燃烧指示物浓度的反应装置，并建立其实验方法，可以对雪冰中生物质燃烧指示物的光化学稳定性进行有效评估和矫正。