[發(fā)明專利]鑒定大氣異戊二烯穩(wěn)定碳同位素組成的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210045520.5
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102590457A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李黎;鄧仕槐;賴瑋;趙敏;代東決;伍鈞;張小洪;王應(yīng)軍;張延宗;肖宏
• 申請（專利權(quán)）人: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N30/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鑒定大氣異戊二烯穩(wěn)定碳同位素組成的方法，屬于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

異戊二烯是環(huán)境大氣中重要的非甲烷烴，它易于與OH·、O₃、NOx·發(fā)生反應(yīng)，是臭氧生成的重要前體物，從而影響大氣的氧化特性。2-甲基丁四醇是異戊二烯大氣光氧化反應(yīng)的分子標(biāo)志物。本研究擬采用甲基硼酸衍生物穩(wěn)定碳同位素分析方法測定不同環(huán)境氣溶膠中2-甲基丁四醇的δ¹³C組成，根據(jù)2-甲基丁四醇的δ¹³C信息進(jìn)一步探討其前體物異戊二烯的δ¹³C組成，該方法可用于不同區(qū)域大氣異戊二烯的來源解析與異戊二烯大氣遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制的探討。

異戊二烯的來源復(fù)雜，有天然來源和人為來源。植物釋放是大氣異戊二烯最重要的來源，揮發(fā)總量約為500Tg?C/Yr。此外，土壤和大氣交換的異戊二烯估計(jì)有20TgC/Yr；海洋揮發(fā)的異戊二烯約有1TgC/Yr；動物、植物、微生物分解、人體呼吸、化學(xué)工業(yè)、吸煙、汽車輪胎、廢物燃燒等也可產(chǎn)生異戊二烯。Rudolph等和Iannone等建立了一個(gè)針對于大氣異戊二烯穩(wěn)定碳同位素測定的分析方法，通過大氣采樣罐采樣，預(yù)濃縮進(jìn)樣、GC/C/IRMS分析技術(shù)，他們測定了數(shù)個(gè)環(huán)境大氣樣品中異戊二烯的穩(wěn)定碳同位素組成，其值的分布范圍為-29‰至-16‰。

氣相色譜/燃燒/同位素比例質(zhì)譜技術(shù)(gas?chromatography/combustion/isotope?ratio?mass?spectrometry，GC/C/IRMS)是一種廣泛應(yīng)用于含碳化合物的分離和穩(wěn)定碳同位素測定的分析方法，單體碳同位素分析(compound-specific?isotope?analysis，CSIA)已成為一個(gè)有效的工具，應(yīng)用于不同環(huán)境體系下有機(jī)物的穩(wěn)定碳同位素組成分析，為我們深入了解該有機(jī)物在自然界中的來源、分布和歸趨奠定科學(xué)基礎(chǔ)。直接測定大氣異戊二烯的穩(wěn)定碳同位素組成不失為探索大氣異戊二烯在環(huán)境空氣中來源及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的一種方法和途徑。

但是，由于異戊二烯在大氣中具有很高的反應(yīng)活性，環(huán)境大氣中異戊二烯穩(wěn)定碳同位素組成與它的揮發(fā)源以及異戊二烯在大氣中的存留時(shí)間有關(guān)。Rudolph等[1]提出可根據(jù)異戊二烯的穩(wěn)定碳同位素組成計(jì)算其在大氣中的降解時(shí)間，其具體的計(jì)算公式如下：

δ_z＝(t_av^*OHk₁₂*[OH]_av)^*OH_iε_KIE+⁰δ_z?????(1)

依據(jù)(1)，由異戊二烯的測定δ¹³C組成(δ_z)與其來源的δ¹³C組成(⁰δ_z)、OH·與異戊二烯大氣反應(yīng)速率(^OH_ik₁₂)、異戊二烯與OH·反應(yīng)的同位素分餾(Kinetic?isotope?effect，KIE)系數(shù)^OH_iε_KIE以及大氣中平均OH·濃度([OH]_av)，可計(jì)算確定異戊二烯在大氣中的實(shí)際停留時(shí)間，也即異戊二烯的大氣降解時(shí)間(t_av)。

直接測定大氣異戊二烯的穩(wěn)定碳同位素組成，從而判斷其來源和降解歷徑，存在三個(gè)瓶頸難題涵待解決：一是異戊二烯在大氣中的存留時(shí)間有限，反應(yīng)速度很快，在有限的傳輸時(shí)間內(nèi)，傳輸?shù)木嚯x也有限，因此，試驗(yàn)測定的異戊二烯必然是一定范圍內(nèi)產(chǎn)生的異戊二烯，無法從一個(gè)大的區(qū)域內(nèi)判斷該地區(qū)異戊二烯的主要來源組成；二是異戊二烯自進(jìn)入大氣及其在傳輸過程中，同位素組成不斷發(fā)生變化，δ¹³C值的變化將導(dǎo)致無法對其來源作出更準(zhǔn)確的推斷；三是測定大氣異戊二烯同位素組成需要昂貴的低溫預(yù)濃縮進(jìn)樣設(shè)備，方法難度高。上述諸多原因，相當(dāng)程度上限制了直接通過單體碳同位素技術(shù)判別異戊二烯來源技術(shù)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種鑒定大氣異戊二烯穩(wěn)定碳同位素組成的方法，通過測定氣溶膠相2-甲基丁四醇的穩(wěn)定碳同位素組成，間接測定大氣異戊二烯的穩(wěn)定碳同位素組成。

一種鑒定大氣異戊二烯穩(wěn)定碳同位素組成的方法，包括以下步驟：

步驟A：氣溶膠中2-甲基丁四醇的穩(wěn)定碳同位素組成測定；