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一氧化二氮稳定同位素的大气测量

发布时间:2021-09-13   点击次数:170次

抽象的量分数的精确测量,需要了解大气中的一氧化二氮 (N2O)全球排放趋势。站点特定的稳定分析N2O 的同位素组成提供了一种区分排放源的方法。准确参考的可用性已知 N2O 含量分数和同位素组成的材料对于实现这些目标至关重要。我们提出一氧化二氮气体标准物质的开发,用于支持大气成分的测量和同位素比。不确定性针对世界计量组织全球大气监视网 (WMO-GAW) 兼容性目标 0.1 nmol mol−1和扩展兼容性0.3 nmol mol−1 的目标, 用于大气 N2O 测量在 325–335 nmol mol−1 的数量分数范围内。我们也证明这些参考材料的量分数,和同位素比的稳定性并提供表征用于分析的腔衰荡光谱仪的研究的参考资料。

简介一氧化二氮 (N2O) 是一种全球温室气体升温潜能值约为碳的 265 倍二氧化碳 (CO2)(Myhre 等人,2013 年)。大气量N2O 的比例以 ∼ 0.36 % yr−1 的速度增加(气象组织,2019b)。最近对未受污染的对流层中 N2O 的测量值范围为 325–335 nmol mol−1(气象组织,2019a)。当前数量分数WMO (WMO,2020)。不断增长的 N2O 研究领域侧重于提高对全球 N2O 预算的了解。全面识别 N2O 源和汇以及需要每个人对全球 N2O 预算的贡献N2O 减排研究(Lewicka-Szczebak 等人,2014 年)。

人为 N2O 被释放到大气中由于化肥的使用以及工业和燃烧过程的技术排放,主要通过土壤和海洋来源的多种反应途径(Snider 等等,2015 年; Kantnerová 等人,2019 年;丰田章男等,2017 年)。这些不同的来源排放出具有不同同位素组成的 N2O,可用作同位素特征或指纹识别(Denk 等人,2017 年)。最多丰富的 N2O 同位素是 14N14N16O14N

14N18O,14N15N16O 和 15N14N16O。位点特异性同位素在中心显示 15N 取代,alpha (α,14N15N16O)和终端 beta (β,15N14N16O) 职位。同位素丰度以 delta 表示法 (δ) 给出,并且表示为次要与主要的数量分数比 (x)样品中的同位素物种 (Rsample),相对于参考值(参考)。对于δ15N,同位素丰度标度为AIR-N2,对于δ18O 它是 VSMOW(维也纳标准平均值海洋水)(Toyoda 和 Yoshida,1999 年)。由于差异样品和参考之间的同位素组成通常很小,delta 值通常以千分之一表示(‰)。


R =x15Nx14N (1)δ15N[‰] = RsampleRreference− 1

大气 CO2 的同位素体量化已经建立(Flores 等人,2017 年)。然而,量化N2O 同位素的分析证明了更大的分析挑战

由于 (i) 大气量分数显着降低;(ii) 由于难以应用校正因子来解释 15N 和 14N 的重新排列,因此在提供标准技术同位素比质谱 (IRMS) 的位置特异性方面存在分析困难在离子源内(Mohn 等,2014);N2O同位素参考物质具有明确的不确定性。


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