[发明专利]PM2.5中有机碳和元素碳的稳定同位素测定方法

说明书

本发明公开了一种PM2.5中有机碳和元素碳的稳定同位素测定方法，首先利用ECOC碳质分析仪对采集在石英滤膜上的颗粒物样品进行梯度升温燃烧氧化，然后将不同碳质(OC和EC)氧化所得的CO₂气体在氧化炉后端导出进入样品浓缩系统分别进行浓缩纯化。之后，再将被浓缩过的较为纯净的CO₂气体注入后端的同位素光谱仪进行碳同位素的测量。样品测量的同时再利用已知同位素值的标准CO₂气体对所测得的样品同位素值进行浓度依赖性和时间漂移的校正后，得出溯源至国际统一标准的碳同位素值。

技术领域

本发明涉及大气气溶胶检测技术领域，具体涉及一种PM2.5中有机碳和元素碳的稳定同位素测定方法。

背景技术

据IPCC(2007)的报告，大气气溶胶(也称大气颗粒物)的质量约占地球大气总质量的十亿分之一，只是大气中的微量成分，但由于其在许多大气过程中尤其是全球气候系统中的重要作用而日益受到重视。大气颗粒物是影响人体健康、大气能见度和地球辐射收支平衡的重要污染物。同时由于其较大的比表面积，也成为大气化学反应的良好载体，因此，人们越来越关注对大气气溶胶的研究，尤其是对细颗粒物的研究。

传统的针对大气颗粒物(如PM_2.5)污染的来源解析通常是基于详细的化学成分分析，利用数学模型对不同化学成分所反映出的来源信息进行源贡献拆分，正定矩阵因子解析(PMF) 模型和化学质量平衡(CMB)模型是最主要的两种源解析模型。

但由于一些化学组分的性质较不稳定，容易在测定和分析的过程中发生降解或转化从而产生误差，造成对污染源定量表达的准确性下降，而对于颗粒物形成和转化过程的描述和机理探究更是难以清楚实现。另外还有因某些污染源类型的化学组分相似产生共线性而导致一套数据得出多种结果等众多目前难以克服的现实问题造成源解析结果的不确定性较大。

因此，实际研究中亟需用于源区分时特征性强的技术方法和体系，以实现大气颗粒物来源解析精细化、精准化和时效性的目标。因而具有源示踪专长的同位素分析技术就逐渐地被应用于大气颗粒物来源解析工作中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决上现有技术的不足，提供一种PM2.5中有机碳和元素碳的稳定同位素测定方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种PM2.5中有机碳和元素碳的稳定同位素测定方法，采用的系统包括样品制备系统、样品浓缩系统以及样品测量系统；

1)首先利用样品制备系统对采集在石英滤膜上的颗粒物样品进行梯度升温燃烧氧化，然后将不同碳质(OC和EC)氧化所得的CO₂气体在氧化炉后端导出进入样品浓缩系统分别进行浓缩纯化；

2)之后，再将被浓缩过的较为纯净的CO₂气体注入后端的同位素光谱仪进行碳同位素的测量；

3)样品测量的同时再利用已知同位素值的标准CO₂气体对所测得的样品同位素值进行浓度依赖性和时间漂移的校正后，得出溯源至国际统一标准的碳同位素值。

进一步的，样品制备系统为碳质分析仪；通过将样品置于十字炉中，先通入氦气，在纯氦无氧的气氛下程序梯度升温逐步加热颗粒物样品至580℃，使样品中的有机碳(OC)首先挥发，之后通入10％的He/O2混合气，在有氧气氛下继续加热升温至850℃，使得样品中的元素碳(EC)挥发；整个的过程都用一束He/Ne混合激光(632nm或660nm)持续照射样品膜表面以监测膜样品表面的光强变化。