[发明专利]一种区分碳质气溶胶组分的碳质来源的核磁共振方法

说明书

本发明公开了一种区分碳质气溶胶组分的碳质来源的核磁共振方法。采集碳质气溶胶主要来源的生物质源气溶胶、煤炭燃烧排放气溶胶和交通排放(化石源)气溶胶样品，利用固体核磁共振分析3类典型源气溶胶碳谱，进行数据分析，将官能团分为sp3‑杂化的烷基C(0‑60ppm)，sp2‑杂化的碳100‑165ppm)和氧化碳(60‑100ppm+165‑220ppm)三类，以这三个类别作为端元，做出三元点图；将待测碳质气溶胶组分样品测定其固体核磁共振碳谱数据，根据以上所作三元点图数据，解析三元一次方程，即可以计算出该待测碳质气溶胶组分样品中的生物质源、煤炭燃烧排放和交通排放的各碳质来源占比。本发明能够区分碳质气溶胶组分的碳质来源，为防控碳质气溶胶组分提供了有利条件。

技术领域

本发明属于地球化学领域，具体涉及一种区分碳质气溶胶组分的碳质来源的核磁共振方法。

背景技术

碳质气溶胶组分是大气气溶胶中重要的化学组分，在大气细颗粒物中的贡献率为10～70％,(Lim and Turpin,2002；Lonati et al.,2007)。其对空气污染及灰霾事件发生具有显著的贡献，另外其包含大量有毒物质，可直接危害人体健康，是当前大气化学研究的前沿课题之一(Highwood and Kinnersley,2006；Nel,2005)。碳质气溶胶中包含成千上万种有机化合物，一般包括多环芳香烃，正构烷烃，醛酮类及羧酸类等化合物组分。采用气相色谱-质谱(GC-MS)仅能定性和定量气溶胶中10-40％的有机物(Jacobson,2001)。因此，碳质气溶胶的总体污染水平一般是通过碳含量分析获得的碳质气溶胶质量浓度来表示。

碳质气溶胶含有数千计的化合物，组分的组成高度复杂，所以对它们来源，毒性及组分特征的认识仍然有限(Andreae,2009；Chen et al.,2017；Goldstein and Galbally,2007；Hallquist et al.,2009；Laskin et al.,2015)。碳质气溶胶主要来源于生物质燃烧(非化石源)、煤炭燃烧和交通排放(化石源)等(Huang et al.,2014；Zhang et al.,2015b)。近年来，核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)等分析技术不断发展，大大提高了对有机碳气溶胶组分的认识，但整体对大气气溶胶有机碳的研究和认识还存在很多不足。

核磁共振现象是在1946年由美国科学家Bloch(用感应法)和Purcell(用吸收法)各自独立地发现的。1953年，研制成功第一台核磁共振仪，但初期实用仅限于液体物质的氢谱。自然界中的¹²C核的自旋量子数为零，观测不到核磁共振信号，能观测到NMR信号的是自旋量子数为1/2的同位素¹³C，但它在自然界的丰度低，只占总碳量的1.1％，¹³C NMR信号的观测灵敏度只有质子的1/5700。¹³C NMR的实际应用，是从1971年的第一台脉冲傅立叶变换NMR仪问世之后开始的，这种NMR仪借助于计算机，通过傅立叶变换，可以对多次脉冲产生的NMR信号进行累加，使¹³C NMR的灵敏度大大提高。核磁共振技术(NMR)可以测定复杂有机质的碳官能团分布信息，是一种研究大气气溶胶中复杂天然有机物详细结构信息的有力工具(张向云等,2015；Duarte et al.,2005；Sannigrahi et al.,2006)。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够区分碳质气溶胶组分的碳质来源的核磁共振方法。

本发明的区分碳质气溶胶组分的碳质来源的核磁共振方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集碳质气溶胶主要来源的生物质源气溶胶、煤炭燃烧排放气溶胶和交通排放(化石源)气溶胶样品，利用固体核磁共振分析3类典型源气溶胶碳谱，进行数据分析，将官能团分为sp3-杂化的烷基C(0-60ppm)，sp2-杂化的碳100-165ppm)和氧化碳(60-100ppm+165-220ppm)三类，以这三个类别作为端元，做出三元点图；