嚴(yán)重的空氣污染和逐漸變暖的氣候是目前人類社會面臨的重大威脅。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，90%的人口呼吸的空氣都是不健康的，每年因空氣污染而早逝的人數(shù)高達(dá)700萬。變暖則可觸發(fā)一系列難以預(yù)測的天氣和氣候災(zāi)害，給人們的生命健康和財產(chǎn)安全帶來巨大隱患。空氣污染、變暖這兩大性環(huán)境問題，都與含碳物質(zhì)（例如黑碳、二氧化碳、甲烷）排放密切相關(guān)。這些物質(zhì)既可通過自然過程排放（例如森林火災(zāi)），亦可通過人類活動產(chǎn)生（例如機(jī)動車尾氣、工廠廢氣），一旦排放到大氣中，很難通過常規(guī)手段進(jìn)行區(qū)分。放射性碳同位素（¹⁴C）分析，是解決此難題的強有力技術(shù)手段。這是因為化石燃料不含¹⁴C（¹⁴C半衰期：5730±40年），而現(xiàn)代生物質(zhì)的¹⁴C豐度與當(dāng)前大氣的¹⁴C豐度一致，因此，通過測量大氣中含碳物質(zhì)的¹⁴C，能可靠估算化石燃料燃燒對大氣碳質(zhì)組分的貢獻(xiàn)。為空氣污染控制、碳減排政策效力評估提供科學(xué)依據(jù)。

       大氣¹⁴C的測定中有兩個難點，在于設(shè)備昂貴，第二在于樣品制備復(fù)雜。而對于實驗來說，樣品制備帶來的干擾可能性更高。一般我們無法直接測試¹⁴C，需要對大氣進(jìn)行采集和純化之后直接測試，或者使用 Zn-Fe 法將純化的CO₂ 還原成石墨，制成靶后用加速器質(zhì)譜儀進(jìn)行¹⁴C測定。為解決大氣¹⁴C測定的兩大痛點：設(shè)備昂貴和樣品制備誤差大，我們特別向各位老師提供一攬子解決方案——ECS 8070-IRMS-iRIS ¹³C ¹⁴C同位素測量系統(tǒng)。ECS 8070-IRMS-iRIS ¹³C ¹⁴C同位素測量系統(tǒng)是一個集CO₂濃縮和純化為一體，用于分離和檢測大氣中CO₂的C穩(wěn)定和放射性同位素分析設(shè)備。

1、創(chuàng)新性的現(xiàn)場取樣器——Air CO₂-PSM

       該裝置允許任何操作人員直接在現(xiàn)場收集純CO₂樣品，不再需要樣品袋/瓶。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，可充電。

2、ECS 8070元素分析儀

       創(chuàng)新的ECS 8070大氣CO₂ 同位素前處理設(shè)備是一種*而有用的儀器，能夠在短時間內(nèi)（10-60分鐘）捕獲和分離每個樣品（10-100 mg）相對大量的CO₂。采用吸附/解吸原理，用創(chuàng)新的純化線路，可以消除水、VOC和NO_X，只留下純CO₂氣體。使用自動空氣泵吸附/解吸使得系統(tǒng)使用非常簡單，通過新的C-Quantum CO₂吸附系統(tǒng)，可以通過自動再生系統(tǒng)處理大量的CO₂，與其他系統(tǒng)相比，測量精度高，性能更好。ECS 8070 大氣CO₂兼容性高，容易對接各類同位素檢測設(shè)備以測定碳穩(wěn)定同位素（IRMS）和放射性成因¹⁴C的同位素比值。

          后接PEM iRIS ¹⁴C分析儀測試¹⁴C同位素比率，分析測試時間1h/樣品。

3、ID Micro桌面質(zhì)譜儀

       新一代ID Micro桌面同位素比質(zhì)譜儀*打破了質(zhì)譜設(shè)備的使用限定條件。它無需專門的實驗室、體積極小，可以安置在桌面上，因此我們稱之為桌面質(zhì)譜儀。ID Micro 和ECS8070聯(lián)用，能快速測定大氣樣品中的δ¹³C。

       用現(xiàn)場采樣器從不同地方采集4組大氣樣品， 通過8070 AIR_CO2 和 IRMS進(jìn)行重現(xiàn)性測試，結(jié)果如下：

表1. 四個不同地理位置大氣CO₂的δ¹³C比率，（單位：‰）

4、PEM iRIS ¹⁴C分析儀

       PEM iRIS便攜式放射性¹⁴C同位素分析儀基于分布反饋量子級聯(lián)激光器（DFB-QCL）整合光腔衰蕩光譜技術(shù)（CRDS），能夠高頻高精度定量測量¹⁴CO₂或¹⁴C。放射性碳是化石燃料向大氣排放二氧化碳的示蹤劑，也被用于考古材料的年代測定，以及更為廣泛的被用于石油、天然氣和核工業(yè)等領(lǐng)域。通常情況下，放射性碳由加速器質(zhì)譜（AMS）以的成本和幾天甚至幾周的分析周期獲得；而PEM iRIS便攜式¹⁴C同位素分析儀則可以在低成本的和30~60分鐘內(nèi)獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，這標(biāo)志著放射性碳分析檢測手段的重大突破。