大气气溶胶研究进展.doc

《大气气溶胶研究进展.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气气溶胶研究进展.doc（16页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、大气气溶胶有机成分研究进展【摘要】有机物是大气气溶胶的重要组成局部，尤其是在细颗粒中，可占其干重的10% 70%。由于有机气 溶胶的安康及气候效应，有机物的组成、源分布、颗粒行为等的研究越来越受到人们的重视。其中，有机物成分的鉴别与定量已成为近年来的研究热点。在分析中，就目前有机气溶胶的采样、有机成分提取、别离及定性、定量分析方法进展了综述，并比拟了各种方法的优缺点。【关键词】气气溶胶 有机成分 采样 提取与别离 定性与定量分析由于气溶胶中有机物的人体安康效应、气候效应与环境效应，有机气溶胶的研究已经成为近年来的热点问题之一。有机物在大气中广泛存在，是气溶胶的重要成分，但是其含量变化很大，比方

2、在美国东部城市与农村地区，有机物占大气气溶胶细粒子质量的30%；而在美国西部城市中那么高达30%80%1。根据其化学组成、溶解性及热力学性质，有机物(有机碳) 分为水溶性有机碳(WSOC)、水不溶性有机碳(WINSOC)、挥发性有机碳(VOC)与不挥发性有机碳(NONVOC)2。大气气溶胶有机颗粒物的粒径大局部在0.10.5m之间,主要以积聚模态形式存在，难以被干、湿沉降去除，主要通过大气的流动带走, 或者通过自身的布朗运动扩散除去，所以在大气中的滞留时间较长。气溶胶中的有机成分含有许多对人体产生“三致作用(致癌、致畸、致突变) 的物质，如多环芳烃与亚硝胺类化合物等。这些物质中有70%90%分

3、布在粒径DpC40)与强极性化合物不能从色谱柱中洗脱出来。另外，一些有机成分不容易提取或者GC/M S不能检出4。但是目前GC/MS仍是气溶胶有机成分分析的最常用的方法，衍生化方法的开展使得GC/MS对更多的极性成分进展分析。3. 2 HPLC 法HPLC或HPLC/MS是气溶胶中极性有机物的定性、定量方法。随着色谱别离技术与质谱标准图谱库的开展，HPLC/MS法对大气气溶胶中极性有机化合物的组成与性质的分析方面表现出更大的优越性。HPLC根据分子量或极性把有机物别离，可与紫外/可见检测器、MS或其他方法联用。比方，Gorzelska等34用HPLC/UV法测定了颗粒物中的胺类化合物与氨基 酸

4、。 极性有机物的HPLC局部也可以用分散反射傅立叶红外光谱(DRIFT)分析官能团。LC/ DRIFT的优势是可以将总LC局部的大局部有机物分成很多类4。3. 3 FTIR 法傅立叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱、核磁共振、X-射线吸收与其他光谱方法为化合物的分析提供了官能团与联合基团的信息。在这些方法中，FTIR光谱在大气气溶胶的研究中应用最广泛，利用它来推断二次有机气溶胶的形成。直接进样-FTIR法从传感器底片中获得谱线，而不需用提取或其他前处理过程。 该技术对样品无破坏性，灵敏度高，但是定量比拟困难4。由于有机混合物按极性别离方法的广泛应用，各种别离技术也可以与FTIR联用。如Maz

5、uerk等35采用TLC别离、FTIR分析的方法，除去大量的无机盐类如硫酸盐，从而使FTIR谱线大大简化。GC-FTIR法也是复杂有机物别离与鉴定的有效手段。它利用色谱的别离能力与红外的定性能力, 对混合物进展分析。 其主要特点是能提供未知物的整体构造信息，尤其对各种官能团与异构体有独特的鉴别能力。3. 4 SFC 法SFC与SFE是颗粒样品自动提取与别离的最具有应用前景的分析技术。SFC是介于气相色谱(GC)与液相色谱(LC)之间的色谱技术。它们的操作原理一样，SFC是用超临界CO2(SCF)作为流动相，别离能力比普通色谱大大提高。适合分析热不稳定性、高分子质量与非挥发性化合物。但是SFC色

6、谱分析条件要求很高，重现性又较差36，因此多用于定性分析。在大气气溶胶有机物研究中，SFC可别离鉴定饱与烃、 单环芳香族化合物、多环芳烃等。对溶剂进展改进后也可分析极性化合物4。SFC可与MS、FTIR等技术连用，使其成为复杂混合物分析鉴定的有效手段。对于特定的目标化合物还可以采用其他分析方法。如KissGy等8用毛细管电泳法(CZE)来测定大气气溶胶中低分子量的一元、二元羧酸。该技术别离效率高、分析时间短、进样量少，另外，具有在线预浓缩、别离测定的优点，可以与U V检测器、MS等联用，是无机离子与有机酸分析的一个强有力的工具8,37。4 结 论到目前为止，对大气气溶胶中有机物的组成、含量的研

7、究还很少，现有的分析监测水平只能测量样品中总有机物的一小局部。大局部的别离、分析方法仅适用于非极性与弱极性有机物，如层析色谱法、SFE、GC-MS等，尚不能对极性(尤其是强极性的)有机成分进展定性或定量分析。而极性有机成分对气溶胶颗粒物粒径与理化性质的影响很大，如一元、二元羧酸可作为云凝结核。因此，极性有机成分分析方法还亟待研究开展。GC-MS、HPLC、FTIR等均需将气溶胶样品气化或液化，不可防止地改变了样品的原有特性，从而降低测量结果的可比性。另外，有机混合物的预别离、浓缩与分析测定根本上是离线进展的，使得样品的分析时间延长，成分的损失与变化较大，有机溶剂的用量也加大，对分析人员的危害增

8、大。在今后的工作中，需要对现有技术不断地改进与完善，开发更加适合于大气气溶胶有机成分分析的方法；克制接口技术的困难，实现多种方法的联用，从而提高分析的效率与准确度。参考文献：1 White W . Contributions to light extinction, section 4 of visibility: Existing and historic conditions-Causes and effect Report 24 in Acid Deposition: State o f Science and Technology, Acid Precipitation Assessm

9、ent Program, Washington D. C. 19902 Krivacsy Z. , Hoffer A. , Lomolnar A. , et al. Organic and black carbon in background atmospheric aerosol. Journal of Aerosol Science, 2000, 3 1(1) : 1 78 1793 Eliason T . L. , Aloisio S. , Donaldson D. J. , et al. Processing of unsaturated organic acid films and

10、aerosols by ozone. Atmospheric Environment, 2003, 3 7( 16) : 2207 22194Barbara J. T . , Sax ena P. , Andrews E. Measuring and simulating particulate organics in the atmosphere: Problems and prospects. Atmospheric Environment, 2000, 3 4( 1 8) :2983 30135Varga B . , K iss Gy , Ganszky I. , et al. Isol

11、ation o f water-soluble organic matter from atmospheric aerosol. Talanta,2001, 55 (3):561 5726阎吉昌主编,徐书坤,张兰英副主编 :化学工业出版社, 2002.152,739740,7647657章澄昌,周文贤.大气气溶胶教程.北京:气象出版社,1995.2152168Kiss G y. , Gelencser A . , Krivacsy Z. , et al. Occurrence and determinatio n of organic pollutants in aerosol, precip

12、-itations, and sediment samples collected at Lake Balaton. Journal of Chromatography A, 1997, 774(1): 349 3619Limbeck A. , Pux baum H. Organic acids in continental background aeroso ls. Atmospheric Environment, 1999, 33(12):18 47 185210Wang G . H. , Niu S. L. , L iu C . E. , et al. Identification of

13、 dicarboxylic acids and aldehydes of PM 10 and PM 2. 5 aerosols in Nanjing, China. Atmospheric Environment, 2002, 36( 1 2) : 1941 195011 Yassaa N . , M eklati B . Y . , Cecinato A. Chemical characterist ics of organic aerosols in Algiers City Area: Influence of a fat manufacture plant. Atmospheric E

14、nvironment, 2001, 35 ( 3 4) : 6003 601312Simoneit B.R.T. Biomass burning-A review of organic tracers for smoke from incomplete combustion. Applied Geochemistry , 2002, 17(3) : 12916213Simoneit B.R.T . , Oros D.R. , Elias V.O . Molecular tracers for smoke from charring/ burning o f chitin biopolymer.

15、 Chemosphere: Global Change Science, 2000, 2(1) :10110514 Simo neit B.R. T . , Elias V. O. Organic tracers from biomass burning in atmospheric particulate matter over the ocean. Marine Chemistry , 2000, 69( 3) : 3 01 31215Yassaa N. , M eklati B . Y. , Cecinato A . , M arino F . Particulate n- alkane

16、s, n-alkano icacids and polycyclic aromatic hydrocarbons in the atmosphere of Algiers City Area. Atmospheric Environment, 2001, 35(10) : 1843 185116Bi X. H. , Sheng G. Y . , Peng P. A. , et al. Extractable organic matter in PM 1 0 from L iw an district of Guangzhou City, P R China. The Science of th

17、e T o tal Environment, 2002, 300( 1) : 213 22817Alves C. , Pio C. , Duarte A. C omposition of extractable organic matter of air particles from rural and urban Portuguese areas. Atmospheric Environment, 2001,35(12):5485549618 Simoneit B. R. T . , Rogge W.F . , Lang Q . , Jaffe R . Molecular character

18、ization of smoke from campfire burning of pine wood (Pinus elliottii) . Chemosphere: Global Change Science , 2000, 2(1) : 10712219 Azevedo D. A . , M oreira L . S. , Siqueira D. S. C ompos-ition of extractable organic matter in aerosols from urban areas of Rio de Janeiro city , Brazil. Atmospheric E

19、nvironment, 1999, 33(15):4987500120 Azevedo D. A. , M oreira dos Santos C . Y. , Radler de Aquino Neto F. Identification and seasonal variation of atmospheric organic pollutants in Campos dos Goytacazes, Brazil. Atmospheric Environment, 2002, 3 6(14) : 2383239521Abas M . R. B. , Simoneit B.R.T. , El

20、ias V. , et al. Composition of higher molecular w eight organic matter insmo ke aerosol from biomass combustion in amazonian.C hemosphere, 1 995, 30( 5 ) : 995 101522 Abas M. R. B. Composition of ex tractable organic matter of air particles from Malaysia: Initial study . Atmospheric Environment, 199

21、6, 30(15) : 2779 279323Oros D. R. , Simoneit B. R T . Identification and emission factors of molecular tracers in organic aerosols from biomass burning Part 1. Temperate climate conifers. Applied Geochemistry, 2001 ,16(13) :1513154424Gogou A. I . , Apostolaki M . , Stephanou E. G. Determination of o

22、rganic molecular markers in marine aerosols and sediments: One- step flash chromatography compound class fractionation and capillary gas chromatographic analysis. Journal of Chromatography A , 1998, 799(1) : 215 23125Park S. S. , Kim Y. J. Kang C. H. Atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons in S

23、eoul, K orea. Atmospheric Environment, 2002, 3 6( 17) : 2917 292426Forstner H. J. L. , Flag an R. C. , Seinfeld J. H. M olecular speciation of secondary organic aerosol from photo oxidation of the higher aromatic: 1-octene and 1-decene. Atmospheric Environment, 1997, 3 1(33) : 1953 196427李核,李攻科,陈洪伟,

24、等.微波辅助萃取-气相色谱-质谱法测定大气可吸入颗粒物中痕量多环芳烃.分析化学,2002,3 0(9) :1058 106228马娜,陈玲,熊飞.固相萃取技术及其研究进展.上海环境科学, 2003, 21( 3) : 181 18429贾金平,何翊,方海军.固相微萃取技术在环境样品分析中的应用.系统工程理论方法应用, 1997, 6(1) : 53 5830张祖麟,陈伟琪,洪华生.固相微萃取法的应用及其进展.环境科学进展,1999,7(5):525931韩素琴,任荣芳,刘二保.固相微萃取-气相色谱联用技术在环境分析领域中的应用.山西师范大学学报(自然科学版), 2002, 16(2):6875

25、32方瑞斌,张维樊,张琨玲.新型固相微萃取-气相色谱法分析大气中的芳烃物质.分析化学,1998, 26(8) :1029 103233楼蔓藤, 商振华.固相萃取技术的开展与应用.分析仪器,1998,(1): 1 634 Gorzelska K., Gallow ay J. N . , Watterson K . , eal. Water-soluble primary amine compounds in rural cont-inental precipitation. Atmospheric Environment, 1992, 26:1005 101835 M azurek M . A

26、. , L i T . H. , Porcja R. J. , et al. Separation of aerosol organics by functional group composition using thin layer chromatography Report to the NIEHS Center of Excellence, Rutgers University, 199736陶小工,梅成效,王挺. 超临界流体技术在环境保护中的应用研究.化工矿物与加工, 2003, 32(4) : 33 3737 Kriv acsy Z. , Molnar A., T arjamyi E. , et al. Investigation of inorganic ions and organic acids in atmospheric aerosol by capillary electrophoresis. Journal of Chromatography A , 1997第 16 页