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

Д. Калашникова; Калашникова Д. А.; Г. Симонова; Симонова Г. В.; О. Лямкина; Лямкина О. В.; А. Почуфаров; Почуфаров А. О.

doi:10.31857/S0044450223070071

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

Authors: Калашникова Д.¹^,2, Симонова Г.¹, Лямкина О.¹, Почуфаров А.²
Affiliations:
1. Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук
2. Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук
Issue: Vol 78, No 8 (2023)
Pages: 728-735
Section: ORIGINAL ARTICLES
Submitted: 31.01.2025
URL: https://rjmseer.com/0044-4502/article/view/650120
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044450223070071
EDN: https://elibrary.ru/VRVQKY
ID: 650120

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

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”.

Keywords

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

References

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