対流圏イオンの化学過程:大気圧化学イオン化質量分析法への応用

对流层离子的化学过程：在大气压化学电离质谱中的应用

基本信息

批准号：
12018209
负责人：
長門研吉
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Kochi National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12018209/
关键词：
対流圏イオン大気圧化学イオン化質量分析法

项目摘要

対流圏イオン反応の解析を行うために新たに開発したドリフトチューブ型イオン移動度/質量分析装置について、実験室空気による試験測定を行った。正イオンでは反応時間30-500msの範囲で移動度スペクトルおよび質量スペクトルの測定を行った結果、NH_4^+(H_2O)_nからより陽子親和力の大きなピリジン類やアミン類へのプロトン移動反応が観測された。負イオンについては反応時間20-100msの範囲で測定を行い、NO_2^-(H_2O)_n、HCOO-(H_2O)_n、COOHCOO^-(H_2O)_n、NO_3^-(H_2O)_nの4種類のイオンを検出した。これらの負イオンは正イオンに較べて水分子が多く結合したイオンクラスターとして検出されるため質量スペクトルは複雑であった。しかしながら水分子の結合したクラスターは大気圧中では短時間で平衡状態に達するため、移動度スペクトル中ではそれぞれ1本のイオンピークとして現れ、したがって質量スペクトルではわかりにくいイオン種の変化も、移動度スペクトルでは容易に解析できる可能性が明らかとなった。以上の結果から、本研究で使用したドリフトチューブ型イオン移動度/質量分析装置は対流圏大気中における微量成分が関与するイオン反応過程を高感度で多面的に解析する基本性能を有することが確認できた。一方、水蒸気を含む空気を放射線源を用いて電離すると、水蒸気が関与する一部のイオンー分子反応によってOHが生成されることがわかった。このOHはドリフトチューブ内でサンプル空気中の微量成分を酸化し、アーティファクトを生成している可能性があることが明らかになった。

使用实验室空气测试了新开发的漂移管型离子迁移率/质谱仪，用于分析对流层离子反应。对于阳性离子，在30-500毫秒的反应时间内测量了迁移率和质谱，并观察到质子转移反应从NH_4^+（H_2O）_n到吡啶和胺具有更大的质子亲和力。对于负离子，在20-100毫秒内测量反应时间，并检测到四种类型的离子：NO_2^ - （H_2O）_n，HCOO-（H_2O）_N，COOHCOO^ - （H_2O）_n，_n，NO_3^ - （H_2O）_n。质谱是复杂的，因为这些负离子被检测到与正离子相比，水分子更多的离子簇。但是，由于水分子的结合簇在大气压下在短时间内达到平衡，因此它们在迁移率谱中的一个离子峰值出现，因此已经揭示出在质谱中难以理解的离子物种的变化可以在迁移率谱系中很容易分析。从上述结果中可以证实，本研究中使用的漂移管型离子迁移率/质谱仪具有分析离子反应过程的基本性能，该过程涉及对流层大气中具有高灵敏度和多个方面的对流层大气中的痕量成分。另一方面，发现当使用辐射源将含有水蒸气的空气离子化时，OH是由涉及水蒸气的某些离子分子反应产生的。已经揭示了这种OH可能会在漂移管中的样品空气中氧化痕量成分，从而产生伪影。