物电院光学工程硕士研究生发现大气碳循环同位素在线探测光谱新指纹

发布者:尹文怡发布时间:2019-12-31浏览次数:41


日前,物电院光学工程硕士研究生在大气碳同位素的激光在线探测研究中取得重要进展,为大气碳循环的在线追踪提供了一种光谱新指纹。

碳循环广泛存在于自然界中,含碳化合物在地球各大圈层中的循环过程,直接影响着人类发展和生态环境的稳定。近年来,大气中二氧化碳等温室气体的急剧增长更是引起了社会各界的广泛关注。稳定同位素技术是分析含碳化合物溯源和碳循环过程的有效手段,因而对碳同位素的探测研究也是研究热点之一。

据了解,目前对于碳同位素的探测方法普遍存在检测时间长,难以实现在线探测,为此该课题组通过自主设计,研制出一套基于激光诱导击穿光谱技术的气溶胶快速在线探测系统,并成功将其应用在大气环境下颗粒物的实时在线探测中。基于该套探测系统,不但能够实现对气溶胶成分的快速分析,同时也可以借助同位素分子光谱分析在线探测大气碳同位素。

研究表明,通过激光诱导击穿二氧化碳产生等离子体,其中的碳原子将与周围大气环境中的氮原子结合生成碳氮自由基,在经过短暂弛豫后将辐射分子光谱信号。对于不同的碳同位素原子构成的碳氮自由基,分子约合质量的改变将引起分子光谱的波长位移,这将成为碳同位素在线探测的指纹光谱,也为大气碳循环的研究提供了理论依据与技术支撑。

相关研究成果已于近期在线发表于中科院光谱学一区、TOP期刊《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》上链接如下:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ja/c9ja00384c/unauth#!divAbstract

光学工程2019级硕士研究生张启航同学为该工作的第一作者,通讯作者为刘玉柱教授。该工作得到国家重点研发计划项目(2017YFC0212700)和国家自然科学基金项目(U1932149)资助。

据悉,物理与光电工程学院领导高度重视学科团队建设、学术骨干培育以及研究生的高质量培养,借力“双一流”学科优势,在现有气象特色优势基础上继续深化拓展,打造“生态光子学”特色优势,大力推进我校光学工程学科特色发展。

该研究生所在的激光光谱/激光质谱课题组近年利用光学技术和光电系统研制技术,围绕大气环境问题和大气污染探测技术开展深入研究,在大气颗粒物重金属Pb及其同位素以及C同位素激光在线探测研究方面开展了大量的原创性研究,形成了系列研究结果,包括在生态学TOP期刊Chemosphere (242, 125184, 2020)和光TOP期刊Opt. Express (27(12), A790, 2019) 等发表系列论文。

其中《Chemosphere》期刊论文第一作者为光学工程硕士研究生张启航同学,通讯作者为刘玉柱教授,链接:https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125184

Opt. Express》期刊论文第一作者为光电信息科学与工程专业本科生瞿荧飞同学,通讯作者为刘玉柱教授,链接:https://doi.org/10.1364/OE.27.00A790