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大气羰基化合物碳同位素及大气有机污染物研究

余应新  
【摘要】:在环境污染日益严重的今天,环境研究与保护已经成为当务之急。羰基化合物是大 气环境中的常见污染物,由于其对人体的不利影响,如毒性、致畸变、致癌等效应,以 及其光化学性质而受到人们的广泛关注。大气羰基化合物主要有两种来源,其一是人为 来源;其二是生物来源。 本论文研究了两套采用衍生剂吸收大气中的羰基化合物,而后采用GC/C/IRMS技 术测定大气羰基化合物的同位素组成来判断其来源的方法。该方法以采集微量的羰基化 合物进行测定,重现性好,精度高。 方法一:首先采用传统DNPH衍生化法使用已知同位素组成的DNPH采集大气羰基 化合物,然后运用GC/C/IRMS测定其衍生物的同位素组成,通过一个关系式计算反应 前的羰基化合物的同位素组成。为了评估该采样过程的同位素效应,本论文使用具有已 知同位素组成的甲醛、乙醛、丙酮和DNPH标样在液相和模拟大气采样两种条件下进行 研究。实验结果表明,这两种衍生化过程重现性好、同位素测定精度高且不存在同位素 分馏,因此,该过程采用一个关系式计算反应前羰基化合物的同位素组成不会改变其原 有同位素组成。本论文采用该方法测定了石化厂和汽车站大气甲醛和乙醛的同位素组 成,结果发现,不同来源的甲醛和乙醛的同位素组成有显著的差别。另外,本论文还采 用该方法对广州市花都区王子山森林公园的甲醛、乙醛和丙酮的同位素组成和花都区两 酒店的甲醛和乙醛的同位素组成进行了测定,利用其同位素值对该地区大气羰基化合物 的来源进行辅助分析,并得到很好的结果。 方法二:采用涂布NaHNO_3的硅胶采样管采集大气甲醛,然后采用已知同位素组成 的半胱胺衍生化,衍生化产物用GC/C/IRMS测定其同位素组成,最后通过关系式计算 甲醛的同位素组成。为了评价该过程的重现性及该采样过程和衍生化过程的同位素效 应,本论文对该过程进行实验室模拟实验。实验结果表明,该衍生化过程重现性好、同 位素测定精度高且不存在同位素分馏。本论文采用该法测定了大气甲醛同位素组成的昼 夜变化情况,结果表明,其白天的同位素值与晚上不同。 这两种方法都适合常规分析,因此,该技术将为我们了解大气羰基化合物提供有用 的信息,并在对大气羰基化合物的来源与消耗过程分析中成为有力的工具。 另外,本论文还对花都区王子山森林公园大气羰基化合物及VOCs昼夜变化特征和 花都区两不同菜系酒店的大气羰基化合物及VOCs的来源与分布特征进行了初步研究。


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