论文总字数：22769字

目 录

摘要 I

Abstract II

1引言 1

1.1 大气有机胺的简介 1

1.2 研究区域大气环境概况 2

2 大气有机胺的源汇机制及测量方法 2

2.1大气有机胺的源汇机制 2

2.1.1大气有机胺的来源 2

2.1.2大气有机胺的消除过程 3

2.2大气有机胺的测量方法 4

2.2.1 有机胺常规离线测定法 4

2.2.2 有机胺的在线质谱法 5

3 主要实验部分 6

3.1研究主要内容 6

3.2主要研究方法与仪器介绍 6

3.2.1主要研究方法（质谱法） 6

3.2.2主要仪器的介绍 7

3.3甲胺硫酸盐的标定 11

3.3.1气态甲胺硫酸盐的标定 11

3.3.2颗粒态甲胺硫酸盐的标定 14

4 实验结果及数据分析 16

5 结论 18

参考文献 19

致谢 22

2014南京江心洲颗粒态有机胺观测研究

陈梦婷

Abstract:With the influence of natural reasons and human living production, large amount of particulate amines exist in the atmosphere, which not only influence the quality of atmospheric environment by its chemistry and physical properties but also threaten human health potentially. This paper analyses the data collected in the Jiangxinzhou Nanjing, Jiangsu Province from mid Autumn to September 2014. It aims to observe the diurnal pattern of particle amine in the atmosphere. The facility used in this work is the most advanced mass spectrometer, high resolution atmospheric pressure interface time-of-flight chemical ionization mass spectromete (HRToF-CIMS). In addition, the FIGAERO equipment has been developed and improved in the experiment to collect and analyze aerosol samples. The experiment process illustrates that the equipment has been improved so that it can reach the highest sensitivity in sample preparation. The experiment also detected the particulate amine substances which haven’t been detected before（C₂-amine、C₃-amine etc）.Due to facility limitation, the specific chemistry mode of these isomers can not be identified yet. But this research has made contributions to a certain extent to equipment improvement and Amine research in the future.

Key worlds：Organic Amine；HRToF-CIMS；FIGAERO

1引言

1.1 大气有机胺的简介

大气中的有机胺类物质是存在于大气气相和颗粒相中的重要碱性含氮有机化合物^【１】，其恶臭程度仅次于有机硫化物，并且大多具有以下四种特性：高毒性和持久性、迁移性生物蓄积性。有机胺属于铵的衍生物，由有孤对电子的氮原子取代铵的一个或多个氢原子，用这种与其它官能团重新组合的方式，形成新的有机胺类物质。因此有机胺可以分为七大类：脂肪胺类、酰胺类、萘系胺类、脂环胺类、醇胺类、芳香胺类、其它胺类等。也由于这种有孤对电子的氮原子取代铵的氢原子的方式，增强了氮原子接受质子的能力，增强了使氮原子的碱性性质，因此，部分有机胺拥有比无机胺更强的碱性^【２】。基于外场观测结果，Smith 等^【３】指出：有机胺在大气新粒子的形成和增长方面可能存在着重要的作用。有机胺的酸中和能力相比于其他大气有机化合物具有明显的优势，在强酸的情况下，有机胺表现出很强的亲和力，能够与颗粒态反应，例如，与大气中的硫酸、盐酸和硝酸反应生成铵盐盐粒，促进新颗粒的生成^【４】；同时，有机胺通过与O₃(臭氧）、OH（氢氧）、NO₃（硝酸）的自由基发生氧化反应^【５】，生成二次有机气溶胶，由此，有机胺在大气二次有机气溶胶细颗粒物的形成和生长方面，发挥着不可忽略的重要的作用。

胺在人们的生活环境中无处不在：空气、河海水、废水和河底沉积物等。在农、医药，染料等相关化工企业的废气废水中，常可检测出作为原料或中间体的机胺类物质，对生态环境和人类生活健康产生较大的影响。各类胺物质以各种各样的途径潜伏在人们的周围，短期或长期的进入类机体，其毒性对人体造成很大的威胁。有机胺的嗅觉阈值通常都比较低，达到一定的浓度就产生强烈的难闻气味，会令人感觉恶心呕吐，并且，人体皮肤和呼吸道能够吸收部分挥发到空气中的有机胺，使其在体内，如肺、肾脏中慢慢的富集累积，给心血管系统和中枢神经系统的造成巨大损害。研究发现，人体健康与食品质量能够通过检测有机胺的含量来获得^【６】。在医学诊断方面，Craham^【７】等通过检查人尿中的三甲胺浓度来诊断病人是否患有鱼腥味综合症。除此，还发现癌症的发病率与人体内生物活性胺浓度的升高有一定的关系^【８】。在食品检测方面，生物活性胺的含量被考虑作为检测食品质量的一个指标，它能够反应食品的发酵情况以及腐烂程度^【９】。

目前，尽管能够识别出大约150种^【１０】的大气气溶胶中的有机胺，但对其来源、组成及粒径分布上的研究认识仍然匮乏。国内外研究学者对有机胺的研究主要集中在甲胺、二甲胺 三甲胺等主要组分上，包括其来源、含量及季节变化等方面。我国国内对空气中有机胺的研究起步较晚，但发展较快，在对有机胺的研究方法也在不断进行探索创新。此外一些微量有机胺（如硫酸烷基胺等）也引起了国内外学者的关注。

1.2 研究区域大气环境概况

采样地点是在江苏南京江心洲，这里是中国长江下游一块狭长的绿洲，位于南京市西南郊区，岛上有三个行政村，距离市中心6.5千米，1.2万亩耕地，现隶属于南京建邺区，状若青梅，亦被称为梅子岛，由长江三角洲冲积形成，岛内盛产葡萄，素有“长江绿宝石”的美誉。江心洲是一个狭长区域，由南北向东北微倾，江中沙洲，地势地平。

南京江心洲处于热带海洋气团和基地大陆气团相互制约的地段，受到西风环流的控制，是亚热带湿润季风气候，季风效应显著，四季明朗。在冬季的时候，受亚欧大陆高压气团影响，天气寒冷而干燥，夏季的时候，受欧亚大陆低压区影响，天气炎热且雨量丰富。

跟着改革政策的实施，江心洲建设开始以工业集约化、农业都市化、第三产业特色化和郊区城市化为主攻方向，工业上已逐步形成了建材、造船、电子等4大优势产业^{【１１】。}。

随着经济发展规模的扩大与经济形势的改变的，该区域的环境问题也越来越受到重视。想要更好的发展壮大，就要实现可持续发展战略，因此，保护环境应该提上议程，有力的监督控制环境污染严重的工业，整顿污染工厂，调整产业布局，同时及时检测区域环境质量，进行合理有效的治理和调控。

2 大气有机胺的源汇机制及测量方法

2.1大气有机胺的源汇机制

有机胺类物质在生态环境中影响着人们的生命健康，并且在大气气溶胶的成核过程中发挥着重要的作用，它的来源可以分为自然源和人为源两种。

2.1.1大气有机胺的来源

人为源

1. 燃料燃烧（烟草燃烧）^【１２】

燃料（煤、石油、天然气、生物质等）的燃烧过程是向大气输送污染物的重要发生源，其中，烟草的燃烧是大气有机胺的重要来源。在烟草的燃烧过程中，可以产生7000余种已知的化学物质，在这数千种不同的物质中，已知的致癌或促癌物质就有69种^【１３】。而在已识别的大150多种大气有机胺中，就有由烟草燃烧所能产生的有机胺类物质。

（2）工业排放

由工业生产过程引起排放到大气中的污染物，不仅种类成分复杂繁多且数量级大，是城市大气的重要污染源。工业排放的污染物的组成与工业企业的性质有着密不可分的关系，例如，多种脂肪胺的排放源很大一部分是食品性质工业的排放。鱼类的加工过程是三甲胺的重要来源，化工厂和皮革厂的加工过程是芳香胺的重要来源，有机胺的排放还与工业工艺的过程和材料息息相关。根据研究，在工业区域，无机氨和有机胺呈现着良好的的线性相关关系，由此推测无机氨与有机胺可能是同源。

1. 农业活动及污水排放

为了提高农业产量，农药以及化肥的使用必不可少，但也给环境带来了不利的影响，施用农药和化肥的农业活动是大气污染物的一个重要来源。例如，厌氧细菌在动物的肠胃中脱羧反应形成有机胺，或者动物排泄废物中挥发产生有机胺^【１４】。人类和动物的尿液排入到生活污水中，这些生活污水将会把它所含的甲胺、三甲胺等其它脂肪胺一并挥发流动到空气中去。

1. 其它人为源排放

气态胺也曾被发现于机动车尾气，厨房烹饪也被报道能够产生有机胺，固体废弃物的焚烧、科学研究所采取的实验方式等都能够产生有机胺，使其进入大气环境，影响大气质量。

天然源

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