?大氣污染物的穩(wěn)定同位素溯源技術(shù)是一種利用穩(wěn)定同位素的分餾現(xiàn)象和比值特征來追溯污染物來源的方法?。穩(wěn)定同位素在自然界中存在豐度差異，且同位素組成受各種物理和化學(xué)過程影響，如同位素分餾。同位素分餾是指在物理或化學(xué)過程中，不同同位素之間分配出現(xiàn)差異的現(xiàn)象，這種分餾會改變樣品中不同同位素的相對豐度，從而成為溯源的重要標(biāo)記?。通過分析污染物質(zhì)中的穩(wěn)定同位素比值，可以追溯其來源，因為不同的污染源或過程會產(chǎn)生不同的同位素比值（通常用δ值表示）?。

穩(wěn)定同位素比值的測定需要穩(wěn)定同位素質(zhì)譜系統(tǒng)，此系統(tǒng)包含穩(wěn)定同位素主機（IRMS）、元素分析儀（EA）和高溫裂解爐（HTEA）以及軟件控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析軟件幾個部分。各個部分的主要功能如下：

1、穩(wěn)定同位素主機：

用于分析CNHOS元素的同位素比值。同位素比例質(zhì)譜儀的原理是首先將樣品轉(zhuǎn)化成氣體（如CO2，N2，SO2或H2），在離子源中將氣體分子離子化（從每個分子中剝離一個電子，導(dǎo)致每個分子帶有一個正電荷），接著將離子化氣體打入飛行管中。飛行管是彎曲的，磁鐵置于其上方，帶電分子按質(zhì)量不同而分離，含有重同位素的分子彎曲程度小于含輕同位素的分子。

在飛行管的末端有一個法拉第收集器，用以測量經(jīng)過磁體分離之后，具有特定質(zhì)量的離子束強度。由于它是把樣品轉(zhuǎn)化成氣體才能測定，所以又叫氣體同位素比例質(zhì)譜儀。以CO2為例，需要有三個法拉第收集器來收集質(zhì)量分別為44、45和46的離子束。不同質(zhì)量離子同時收集，從而可以精確測定不同質(zhì)量離子之間的比率。

帶電粒子在磁場中運動時發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)程度與粒子的質(zhì)荷比m/e成反比。帶電離子攜帶電荷e'，通過電場時獲得能量e'V，它應(yīng)與該離子的動能相等：

1/2m' v' 2＝e' V         （1）

式中m'和 v'分別為粒子的質(zhì)量和速度，e'為粒子電荷，V為電壓。帶電粒子沿垂直磁力線方向進入磁場時，受到洛侖茲力作用，此力垂直于磁場方向和運動方向，力的大小為：

 F=e' VB/c                  （2）

式中B為磁場強度，c為光速。合并（1）和（2）式，得到：

顯然，F(xiàn)為粒子質(zhì)量的函數(shù)，確切來說是荷質(zhì)比的函數(shù)。據(jù)此，帶電粒子在磁場中運動時因洛侖茲力而偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致不同質(zhì)量同位素的分離，重同位素偏轉(zhuǎn)半徑大，輕同位素偏轉(zhuǎn)半徑小。

實際測定中，不是直接測定同位素的絕對含量，因為這一點很難做到；而是測定兩種同位素的比值，例如18O/16O或34S/32S等。用作穩(wěn)定同位素分析的質(zhì)譜儀是將樣品和標(biāo)準的同位素比值作對比進行測量。

2、元素分析儀：

用于CN或S同位素比值分析的外設(shè)，用于大氣采樣膜所采集污染物中總量CN或S元素的轉(zhuǎn)化，并于穩(wěn)定同位素主機聯(lián)機，進行CN或S元素的同位素比值分析。其工作原理如下：

從玻璃纖維采樣膜上剪下適量樣品，放入錫膠囊中，然后放入加熱至1000°C的充氧燃燒管中。錫囊點燃并放熱燃燒，將溫度升至約1800°C，并使樣品氧化。使用氦氣作為載氣，可使燃燒產(chǎn)物通過氧化鉻和氧化銅層，以確保完全氧化。一層銀棉可去除硫和鹵化物。然后將樣氣繼續(xù)送入包含銅的第二爐，溫度為600°C，在此處除去過量的氧氣，并將氮氧化物還原為元素氮。存在的任何水都通過包含無水高氯酸鎂的阱除去。如果N2是唯一感興趣的分析物，則可以使用另一個包含EMASorb的捕集阱去除CO2。然后，氣相色譜柱將CO2和N2彼此分離。然后，載氣流將樣品氣體引入Sercon HS2022穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀，在此樣品被電離，并且在磁場中分離各種同位素質(zhì)量并進行測量。根據(jù)得到的比率，計算出15N或13C的豐度。該系統(tǒng)可以用已知標(biāo)準進行校準，從而可以從每個樣品中獲取同位素和組成數(shù)據(jù)。

3、HTEA高溫裂解爐：

用于固體（采樣膜，植物，土壤等）、半固體（底泥等）以及水中的氫氧同位素分析，其工作原理如下：

從玻璃纖維采樣膜上剪下適量樣品，通過自動進樣器放入加熱到1450oC的爐子中，在玻璃碳存在的條件下，樣品在爐子中分解，樣品中的氧將轉(zhuǎn)化為一氧化碳（CO），氫轉(zhuǎn)化為純氫氣，通過化學(xué)吸附劑除去任何水或CO2等雜質(zhì)氣體，然后進入GC色譜柱以將目標(biāo)氣體與其他任何氣體分離色譜柱的分離之后，通過質(zhì)譜儀進行分析。

其中，固體樣品需要用銀囊進行包裹，水樣通過自動進樣器直接進樣。

此系統(tǒng)可以用于固體，半固體以及水中的OH同位素的分析，其具體反應(yīng)機理如下：

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