大气细颗粒物里面的有机碳、元素碳是气溶胶碳质组分的两大主要部分,有机碳包含一次排放以及光化学生成的二次有机组分,元素碳大多来自各类燃烧过程直接排放,开展
有机碳元素碳检测,是解析颗粒物来源、评估二次气溶胶贡献的重要实验手段。热光法是滤膜样品有机碳元素碳检测广泛采用的技术路径,北京志晨科技的有机碳元素碳检测分析仪就基于该原理开发,适配实验室滤膜样品分析工作,可兼容多种国内外通行的分析方法体系。
操作人员在配套软件界面,能够直接选用NIOSH、IMPROVE_A、加拿大MSC1、中国香港EPD‑TOT等成熟分析程序,也可以自主编辑升温程序的温度台阶,根据样品污染特征,设定各个阶段加热温度。仪器除完成有机碳、元素碳的定量之外,还能够直接测定滤膜样品上携带的碳酸盐碳含量,丰富颗粒物碳组分分析维度。
有机碳元素碳检测分析流程分为热解析与光学校正两大环节。将采集有大气颗粒物的石英滤膜放置仪器分析炉内部,首先通入纯氦气形成无氧环境,逐步提升炉温,滤膜上不同种类有机碳组分,在逐级升温过程下挥发释放,氧化转变成为二氧化碳。这个加热阶段会伴随有机碳热裂解现象,一部分有机碳转化成为光学裂解碳附着在滤膜上,裂解碳在物理性质上和元素碳相近,如果没有光学校正环节,很容易被误识别为元素碳组分。
完成无氧环境热解析之后,供气模式切换为氦气混配氧气的氛围,继续梯度升温,滤膜表面留存的光学裂解碳与原本存在的元素碳被氧化,同样生成二氧化碳。全部过程产生的二氧化碳,通入甲烷转化炉还原生成甲烷,送入氢离子火焰检测器(FID)完成信号采集。仪器内部配置激光器,实验全程激光持续照射石英滤膜,光电部件记录反射或透射光信号。无氧加热阶段,裂解碳生成会让激光信号逐步下降;有氧加热阶段,裂解碳、元素碳被不断氧化消耗,激光信号逐步回升,当光信号回到初始状态的时刻,就作为有机碳和元素碳的分割点,依靠这一光学校正手段,消除裂解碳带来的组分错分,以此得到可靠的有机碳、元素碳结果。
有机碳元素碳检测对实验环境有一定要求,仪器需要安置在空调控温的实验室空间,工作环境规避酸性、腐蚀性气体,配套气瓶存放区域做好通风。开展大批量滤膜样品检测前,需要做好空白滤膜质控,定期检查气路密封性,核查检测器响应状态。当用户修改自定义升温程序之后,建议使用质控滤膜样品进行验证,确认输出结果稳定,再正式开展样品测试。合理做好日常维护,能够保障有机碳元素碳检测结果,为气溶胶科研工作提供可靠实验数据支撑。