[發明專利]一種固體樣品中汞同位素的提取捕集裝置

在審

• 申請號: 202111481411.3
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114235509A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 王書肖;吳清茹;韓德明;李智堅;湯翊;溫黽能
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22;G01N1/44
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 錢云

本發明提供一種固體樣品中汞同位素的提取捕集裝置，該裝置包括汞同位素提取單元和汞同位素捕集單元，所述汞同位素提取單元包括固體樣品舟、石英外管、第一熱源和第二熱源，所述石英外管一端連接氧氣進氣管，另一端連接至所述汞同位素捕集單元，所述固體樣品舟置于所述石英外管內部靠近所述氧氣進氣管的一端，所述第一熱源和所述第二熱源位于所述石英外管的底部，所述第一熱源的加熱區域為所述固體樣品舟對應區域，所述第二熱源的加熱區域為所述石英外管內空白區域。該裝置廣泛適用于汞含量差異大、樣品燃燒熱解成分復雜、干擾因素多的含不同類型汞固體樣品，可準確、高效、穩定、便捷地捕集樣品中汞同位素，具有價廉、易操作等特點。

技術領域

本發明涉及環境科學分析與環境監測裝置領域，尤其涉及一種固體樣品中汞同位素的提取捕集裝置。

背景技術

汞為全球性污染物，具有神經、腎臟、生殖以及遺傳等毒性，其能夠穿透血腦屏障及胎盤屏障。全球大氣汞的人為排放源排放量為2909t/a，大氣中無機汞沉降遷移至地表將污染魚類及稻米并進行甲基化作用，對生態系統與人體健康構成的嚴重威脅。

汞同位素示蹤技術為探究不同形態汞的轉化機制、汞污染的來源精準解析溯源、古氣候古環境演化過程、區域全球環境汞傳輸反演等提供了新的手段。傳統的氣態元素汞(GEM，Hg⁰)動態氧化研究，限于反應物與產物濃度的檢測易受分析過程干擾，且汞的氧化產物難以準確地定量化辨別，其嚴重制約了汞動態氧化規律的理解。汞存在7種穩定同位素(¹⁹⁶Hg、^198～202Hg、²⁰⁴Hg)，大氣汞兼具質量分餾(MDF)和非質量分餾(MIF)效應。環境中固體樣品中汞同位素的分析，可作為汞生物地球化學反應與過程的理想示蹤劑，而被迅速廣泛應用。例如，自然界有機甲基汞與無機汞的光還原過程Δ²⁰¹Hg/Δ¹⁹⁹Hg比值分別為1.36和1.00；基于對大氣濾膜采集的氣溶膠分析，研究者發現某市大氣PM_2.5中汞發生了顯著的光還原現象，意味著強光照條件下區域汞沉降可能會有所減弱。研究者對某一家預分解窯水泥廠中全流程固體樣品中汞同位素MDF和MIF組成進行分析，發現了不同的原料及調整料、生料和水泥制品中有不同的顯著MDF的δ²⁰²Hg分餾信號，且排放煙氣中的δ²⁰²Hg和Δ¹⁹⁹Hg平均值為-2.03±0.31‰和-0.03±0.07‰，相較于其他人為汞排放源具有負的δ²⁰²Hg特征。

然而，當前固體樣品中汞同位素的提取捕集過程還存在一些不足，致使檢測樣品適用范圍受限、汞同位素檢測不穩定、準確性欠佳。因此，設計一種可應用于不同類型、寬汞濃度范圍的固體樣品中汞同位素提取并可實現準確、高效、穩定、便捷地捕集汞同位素的實用系統裝置，是進一步分析汞同位素特征的前提關鍵，具有重要現實意義。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種固體樣品中汞同位素的提取捕集裝置。

本發明提供一種固體樣品中汞同位素的提取捕集裝置，包括汞同位素提取單元和汞同位素捕集單元，所述汞同位素提取單元包括固體樣品舟、石英外管、第一熱源和第二熱源，所述石英外管一端連接氧氣進氣管，另一端連接至所述汞同位素捕集單元，所述固體樣品舟置于所述石英外管內部靠近所述氧氣進氣管的一端，所述第一熱源和所述第二熱源位于所述石英外管的底部，所述第一熱源的加熱區域為所述固體樣品舟對應區域，所述第二熱源的加熱區域為所述石英外管內空白區域。

進一步地，所述石英外管由石英等徑粗管、弧形收口、石英等徑細管和變徑磨砂石英口構成。

進一步地，所述石英等徑粗管的外徑為25～26mm，內徑為21～22mm，長度為1700～2000mm。

進一步地，所述固體樣品舟的長度占所述石英外管長度的1/10～2/10。