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有机碳与元素碳的监测

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大气中的颗粒物污染物(PM)中,含碳物质占有主要成分。碳颗粒物(总碳,TC)大致分为三类:有机碳(OC),元素碳(EC),和非有机碳(IC)。有机碳(OC)的形成可能由气体直接排放入大气所致,或通过大气光氧化产生的冷凝物以及有机生物的聚合作用两种方式所形成。相比较而言,元素碳(EC)特指碳排放的源头尤其是由于碳燃料不完全燃烧的产物,主要包括民居生火的木炭、交通所用的化石燃料、发电、以及其它工业设施。& N: x/ j8 m4 d, [8 ^© 2tech.cn
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在一般的文献中,元素碳与黑碳(BC)、烟尘、吸光碳(LAC)经常被提及并相互代替使用。烟尘是含碳燃料在不完全燃烧下的产物,被环境业界定义为吸光的燃烧形成的气溶胶物,而黑碳的定义更多为烟尘的光学属性定义,代表理想条件下吸收光的含碳物质。光吸收并非严格的限定在碳物质,但黑碳相比较其它的气溶胶物质具备更大的质量吸收截面。作为比较,元素碳表示的是化学属性,比如耐火碳,包括石墨结构。元素碳一词是使用是在总碳从样品中气化,并且元素碳与有机碳的区别在于耐火的属性,或通过热分析中光学检测的结果来区分。9 X# \- O1 x# c# N/ |3 T© 2tech.cn
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热法是利用了元素碳的耐热性,使其在700℃以下温度的惰性环境中不会挥发。元素碳只能在高于340℃的有氧环境被气化。因此有机碳可以被定义为在惰性环境下的第一个加热环节内挥发的部分,元素碳则是在含氧的混合气体环境中接下来的加热环节挥发的部分。尽管如此,一些有机物可以轻易的热解或在惰性环境的分析环节中碳化。在分析环节所形成的碳,会干扰元素碳的检测结果,使其成为元素碳定量的一部分。为了解决这个问题,开发出了光热分析法,可以连续监测过滤样品的光学属性(散射或折射)从而纠正样品碳化带来的干扰。+ B: r" I( g9 c: o© 2tech.cn

© 环保之家[2tech.cn]4 `, g; N. i/ O" X- U) \欧盟标准委员会(CEN/TR 16243)建议用光热分析法来确定有机碳和元素碳在大气中的含量。欧盟颁发了指导文件(2008/50/EC)要求在郊区的大气背景监测场地实时监测PM2.5中的有机碳和元素碳含量。最常用的热法检测标准包括了NIOSH, IMPROVE_A和EUSAAR_2。
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