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原文传递一种基于硫同位素的大气颗粒物中硫酸盐来源解析方法

专利名称：	一种基于硫同位素的大气颗粒物中硫酸盐来源解析方法
摘要：	本发明公开了一种基于硫同位素的大气颗粒物中硫酸盐来源解析方法，其包括以下步骤：(1)采集排放源及冬季环境空气PM2.5样品；(2)使用MAT‑253同位素质谱仪检测样品中硫同位素组成，使用离子色谱仪分析土壤扬尘颗粒物、生物质燃烧排放颗粒物和大气颗粒中的离子成分；(3)使用气溶胶潜势反应器研究SO2被氧化成SO42‑过程中的硫同位素分馏特征；(4)在步骤(1)‑(3)基础上，建立基于硫同位素的大气颗粒物中硫酸盐来源解析方法，解析出燃煤、土壤扬尘一次排放贡献和燃煤、机动车、生物质燃烧排放对二次硫酸盐的贡献。本发明具有重要的科学意义和重要的推广应用价值，为大气颗粒物来源解析研究开辟新思路、建立新方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	华北电力大学
发明人：	彭林;徐扬;闫雨龙;李如梅;王成
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910398516.9
公开号：	CN110057725A
代理机构：	北京众合诚成知识产权代理有限公司
代理人：	陈波
分类号：	G01N15/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	102206 北京市昌平区朱辛庄北农路2号
主权项：	1.一种基于硫同位素的大气颗粒物中硫酸盐来源解析方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)采集排放源及冬季环境空气PM2.5样品； (2)使用MAT-253同位素质谱仪检测样品中硫同位素组成，使用离子色谱仪分析土壤扬尘颗粒物、生物质燃烧排放颗粒物和大气颗粒中的离子成分； (3)使用气溶胶潜势反应器研究SO2被氧化成SO42-过程中的硫同位素分馏特征； (4)在步骤(1)-(3)基础上，建立基于硫同位素的大气颗粒物中硫酸盐来源解析方法，解析出燃煤、土壤扬尘一次排放贡献和燃煤、机动车、生物质燃烧排放对二次硫酸盐的贡献。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述排放源包括燃煤一次源，燃煤二次源，生物质源，机动车源，土壤扬尘源。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述硫同位素分馏特征包括硫同位素分馏系数α，其通过以下公式计算：式中δ34S0、δ34Sp分别为反应前SO2、反应后SO42-的34S值；最终得到分馏系数α与反应温度(T)、湿度(RH)、压力(P)、OH浓度(C)之间函数关系α＝f(T,RH,P,C)。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述解析方法包括以下步骤： 1)建立大气颗粒物硫同位素质量平衡方程： δ34Spt＝f1δ34Scd+f2δ34Sdd+f3δ34Scs+f4δ34Sos+f5δ34Sbs 式中f1、f2和f3、f4、f5分别为燃煤、土壤扬尘一次排放和燃煤、生物质燃烧、机动车排放SO2的二次生成对硫酸盐的贡献值，且f1+f2+f3+f4+f5＝1， δ34Spt、δ34Scd、δ34Sdd分别为大气颗粒上硫酸盐、燃煤排放颗粒态硫酸盐、土壤颗粒硫酸盐的34S同位素值， δ34Scs、δ34Sos、δ34Sbs分别为燃煤、机动车、生物质燃烧排放的SO2经过氧化生成的硫酸盐的34S同位素值， 2)所述34S同位素值δ34S0通过以下公式计算： δ34Scs(δ34Sos或δ34Sbs)＝α×(δ34Sc0(δ34So0或δ34Sb0)+1000)-1000 式中δ34Sc0、δ34So0、δ34Sb0分别为燃煤排放、机动车排放、生物质燃烧排放的SO2的34S同位素值，α为硫分馏系数，通过步骤(3)得到； 3)根据硫同位素质量平衡方程，结合SO2转化过程中的硫同位素分馏函数，解析出燃煤、土壤扬尘一次排放贡献和燃煤、机动车、生物质燃烧排放对二次硫酸盐的贡献。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述土壤扬尘一次排放对一次硫酸盐的贡献f2通过以下公式进行估算 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述生物质燃烧排放的SO2生成的硫酸盐对大气颗粒物上的硫酸盐的贡献值f4通过以下公式进行估算其中CK+为大气颗粒物上K+的浓度，m为生物质燃烧过程中K+和SO2排放系数的比值，为大气颗粒物的硫酸盐浓度，P为生物质燃烧后排放SO2转化的比例，使用大气颗粒物的硫酸盐摩尔浓度和大气SO2摩尔浓度通过以下公式进行估算 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述f1、f3和f5，在得到参数δ34Sc0、δ34So0、δ34Sb0、δ34Spt、δ34Scd、δ34Sdd、f2和f4的基础上，采用迭代法计算；当通过迭代法求得各个源对δ34S贡献值的加权平均值与大气颗粒物上硫酸盐δ34S相差小于0.1‰时，求得的燃煤和土壤的一次排放源、燃煤、生物质燃烧、机动车排放SO2造成的二次生成盐是最优解。
所属类别：	发明专利