[发明专利]鉴定大气异戊二烯稳定碳同位素组成的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种鉴定大气异戊二烯稳定碳同位素组成的方法，属于环境监测技术领域。

背景技术

异戊二烯是环境大气中重要的非甲烷烃，它易于与OH·、O₃、NOx·发生反应，是臭氧生成的重要前体物，从而影响大气的氧化特性。2-甲基丁四醇是异戊二烯大气光氧化反应的分子标志物。本研究拟采用甲基硼酸衍生物稳定碳同位素分析方法测定不同环境气溶胶中2-甲基丁四醇的δ¹³C组成，根据2-甲基丁四醇的δ¹³C信息进一步探讨其前体物异戊二烯的δ¹³C组成，该方法可用于不同区域大气异戊二烯的来源解析与异戊二烯大气迁移转化机制的探讨。

异戊二烯的来源复杂，有天然来源和人为来源。植物释放是大气异戊二烯最重要的来源，挥发总量约为500Tg C/Yr。此外，土壤和大气交换的异戊二烯估计有20TgC/Yr；海洋挥发的异戊二烯约有1TgC/Yr；动物、植物、微生物分解、人体呼吸、化学工业、吸烟、汽车轮胎、废物燃烧等也可产生异戊二烯。Rudolph等和Iannone等建立了一个针对于大气异戊二烯稳定碳同位素测定的分析方法，通过大气采样罐采样，预浓缩进样、GC/C/IRMS分析技术，他们测定了数个环境大气样品中异戊二烯的稳定碳同位素组成，其值的分布范围为-29‰至-16‰。

气相色谱/燃烧/同位素比例质谱技术(gas chromatography/combustion/isotope ratio mass spectrometry，GC/C/IRMS)是一种广泛应用于含碳化合物的分离和稳定碳同位素测定的分析方法，单体碳同位素分析(compound-specific isotope analysis，CSIA)已成为一个有效的工具，应用于不同环境体系下有机物的稳定碳同位素组成分析，为我们深入了解该有机物在自然界中的来源、分布和归趋奠定科学基础。直接测定大气异戊二烯的稳定碳同位素组成不失为探索大气异戊二烯在环境空气中来源及迁移转化规律的一种方法和途径。

但是，由于异戊二烯在大气中具有很高的反应活性，环境大气中异戊二烯稳定碳同位素组成与它的挥发源以及异戊二烯在大气中的存留时间有关。Rudolph等[1]提出可根据异戊二烯的稳定碳同位素组成计算其在大气中的降解时间，其具体的计算公式如下：

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

依据(1)，由异戊二烯的测定δ¹³C组成(δ_z)与其来源的δ¹³C组成(⁰δ_z)、OH·与异戊二烯大气反应速率(^OH_ik₁₂)、异戊二烯与OH·反应的同位素分馏(Kinetic isotope effect，KIE)系数^OH_iε_KIE以及大气中平均OH·浓度([OH]_av)，可计算确定异戊二烯在大气中的实际停留时间，也即异戊二烯的大气降解时间(t_av)。

直接测定大气异戊二烯的稳定碳同位素组成，从而判断其来源和降解历径，存在三个瓶颈难题涵待解决：一是异戊二烯在大气中的存留时间有限，反应速度很快，在有限的传输时间内，传输的距离也有限，因此，试验测定的异戊二烯必然是一定范围内产生的异戊二烯，无法从一个大的区域内判断该地区异戊二烯的主要来源组成；二是异戊二烯自进入大气及其在传输过程中，同位素组成不断发生变化，δ¹³C值的变化将导致无法对其来源作出更准确的推断；三是测定大气异戊二烯同位素组成需要昂贵的低温预浓缩进样设备，方法难度高。上述诸多原因，相当程度上限制了直接通过单体碳同位素技术判别异戊二烯来源技术的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种鉴定大气异戊二烯稳定碳同位素组成的方法，通过测定气溶胶相2-甲基丁四醇的稳定碳同位素组成，间接测定大气异戊二烯的稳定碳同位素组成。

一种鉴定大气异戊二烯稳定碳同位素组成的方法，包括以下步骤：

步骤A：气溶胶中2-甲基丁四醇的稳定碳同位素组成测定；