1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал аналитической химии
  4. T. 78, № 8, 2023

Журнал аналитической химии, 2023, T. 78, № 8, стр. 728-735

Апробация методики определения изотопного состава отдельных фракций углерода в атмосферном аэрозоле методом масс-спектрометрии изотопных отношений

Д. А. Калашникова a, b, *, Г. В. Симонова a, О. В. Лямкина a, А. О. Почуфаров b

a Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук
634055 Томск, просп. Академический, 10/3, Россия

b Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук
634055 Томск, пл. Академика Зуева, 1, Россия

* E-mail: terrezaprk@mail.ru

Поступила в редакцию 01.12.2022
После доработки 28.02.2023
Принята к публикации 01.03.2023

Аннотация

Соотношение стабильных изотопов углерода может дать важную информацию об источниках атмосферных соединений углерода. Рассмотрена методика определения изотопного состава отдельных углеродсодержащих фракций атмосферного аэрозоля методом масс-спектрометрии изотопных отношений. Проведен пробный анализ значений изотопного состава углерода (δ13C) для различных углеродсодержащих фракций аэрозоля (общий углерод, органический + элементный углерод без карбонатной составляющей, водорастворимый органический углерод, водонерастворимый углерод и элементный углерод), отобранного в морских арктических экспедициях, на ледовой станции “Мыс Баранова”, в геофизической обсерватории ИМКЭС СО РАН г. Томск и с борта самолета-лаборатории Ту-134 “Оптик”.

Ключевые слова: атмосферный аэрозоль, масс-спектрометрия изотопных отношений, соотношение стабильных изотопов углерода δ13C.

Список литературы

  1. Folland C.K., Karl T.R., Christy J.R., Clarke R.A., Gruza G.V., Jouzel J., Mann M.E., Oerlemans J., Salinger M.J., Wang S.-W. Observed climate variability and change / Climate Change 2001. 2001. P. 99.

  2. Chow J.C., Watson J.G. PM2.5 carbonate concentrations at regionally representative interagency monitoring of protected visual environment sites // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. P. 8344. https://doi.org/10.1029/2001JD000574

  3. Fisseha R., Saurer M., Jäggi M., Siegwolf R.T.W., Dommen J., Szidat S., Samburova V., Baltensperger U. Determination of primary and secondary sources of organic acids and carbonaceous aerosols using stable carbon isotopes // Atmos. Environ. 2009. V. 43. P. 431. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.08.041

  4. Ho K.F., Lee S.C., Cao J.J., Li Y.S., Chow J.C., Watson J.G., Fung K. Variability of organic and elemental carbon, water soluble organic carbon, and isotopes in Hong Kong // Atmos. Chem. Phys. 2006. V. 6. P. 4569. https://doi.org/10.5194/acp-6-4569-2006

  5. Weber R.J., Sullivan A.P., Peltier R.E., Russell A., Yan B., Zheng M., Gouw J., Warneke C., Brock C., Holloway J.S., Atlas E.L., Edgerton E. A study of secondary organic aerosol formation in the anthropogenic-influenced southeastern United States // J. Geophys. Res. Atmos. 2007. V. 112. Article D13302. https://doi.org/10.1029/2007JD008408

  6. Sudheer A.K., Aslam M.Y., Upadhyay M., Rengarajan R., Bhushan R., Rathore J.S., Singh S.K., Kumar S. Carbonaceous aerosol over semi-arid region of western India: Heterogeneity in sources and characteristics // Atmos. Res. 2016. V. 178–179. P. 268. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2016.03.026

  7. Suto N., Kawashima H. Online wet oxidation/isotope ratio mass spectrometry method for determination of stable carbon isotope ratios of watersoluble organic carbon in particulate matter // Rapid Commun. Mass Spectrom. 2018. V. 32. P. 1668. https://doi.org/10.1002/rcm.8240

  8. Morera-Gómez Y., Cong Z., Widory D. Carbonaceous fractions contents and carbon stable isotope compositions of aerosols collected in the atmosphere of Mon-treal (Canada): Seasonality, sources, and implications // Front. Environ. Sci. 2021. V. 9. Article 622521. https://doi.org/10.3389/fenvs.2021.622521

  9. Fisseha R., Saurer M., Ja¨ggi M., Szidat S., Siegwolf R.T.W., Baltensperger U. Determination of stable carbon isotopes of organic acids and carbonaceous aerosols in the atmosphere // Rapid Commun. Mass Spectrom. 2006. V. 20. P. 2343.

  10. Zhou Y., Guo H., Lu H., Mao R., Zheng H., Wang J. Analytical methods and application of stable isotopes in dissolved organic carbon and inorganic carbon in groundwater // Rapid Commun Mass Spectrom. 2015. V. 29. P. 1827. https://doi.org/10.1002/rcm.7280

  11. Miyazaki Y., Kawamura K., Jung J., Furutani H., Uematsu M. Latitudinal distributions of organic nitrogen and organic carbon in marine aerosols over the western North Pacific // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11. P. 3037. https://doi.org/10.5194/acp-11-3037-2011

  12. Turekian V.C., Macko S.A., Keene W.C. Concentrations isotopic compositions and sources of size-resolved particulate organic carbon and oxalate in near-surface marine air at Bermuda during spring // J. Geophys. Res. 2003. V. 108(D5). Article 4157. https://doi.org/10.1029/2002JD002053

  13. Ni H., Huang R.J., Cao J., Liu W., Zhang T., Wang M., Meijer H.A.J., Dusek U. Source apportionment of carbonaceous aerosols in Xi’an, China: Insights from a full year of measurements of radiocarbon and the stable isotope 13C // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18. P. 16363. https://doi.org/10.5194/acp-18-16363-2018

  14. Widory D. Combustibles, fuels and their combustion products: A view through carbon isotopes // Combust. Theory Model. 2006. V. 10. P. 831. https://doi.org/10.1080/13647830600720264

  15. Widory D., Roy S., Le Moullec Y., Goupil G., Cocherie A., Guerrot C. The origin of atmospheric particles in Paris: A view through carbon and lead isotopes // Atmos. Environ. 2004. V. 38. P. 953.

  16. Rudolph J., Anderson R.S., Czapiewski K.V., Czuba E., Ernst D., Gillespie T., Huang L., Rigby C., Thompson A.E. The stable carbon isotope ratio of biogenic emissions of isoprene and the potential use of stable isotope ratio measurements to study photochemical processing of isoprene in the atmosphere // J. Atmos. Chem. 2003. V. 44. P. 39.

  17. Bikkina S., Andersson A., Ram K., Sarin M.M., Sheesley R.J., Kirillova E.N., Rengarajan R., Sudheer A.K., Gustafsson Ö. Carbon isotope-constrained seasonality of carbonaceous aerosol sources from an urban location (Kanpur) in the Indo-Gangetic Plain // J. Geophys. Res. Atmos. 2017. V. 122. P. 4903. https://doi.org/10.1002/2016JD025634

  18. Chebbi A., Carlier P. Carboxylic acids in the troposphere, occurrence, sources, and sinks: A review // Atmos. Environ. 1996. V. 30. P. 4233.

  19. Kirillova E.N., Sheesley R.J., Andersson A. Gustafsson Ö. Natural abundance 13C and 14C analysis of water-soluble organic carbon in atmospheric // Anal. Chem. 2010. V. 82. P. 7973. https://doi.org/10.1029/2006GL028325

  20. Rudolph J., Czuba E., Norman A. L., Huang L., Ernst D. Stable carbon isotope composition of nonmethane hydrocarbons in emissions from transportation related sources and atmospheric observations in an urban atmosphere // Atmos. Environ. 2002. V. 36. P. 1173. https://doi.org/10.1016/S1352-2310(01)00537-4

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал аналитической химии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал