有機地球化學對大氣環境科學的影響及方法和技術應用

孟秦宇　晁旭　張志敏

[摘 要]有機地球化學早期的研究主要集中在能源、古生物等領域，隨著分離鑒定技術的推動，有機地球化學產生了大量的研究成果并有了質的飛躍。近年來，有機地球化學對于大氣環境科學產生了深遠的影響，有機地球化學的方法被應用到大氣環境科學。本文首先解析有機地球化學概念與類型，然后分析有機地球化學對大氣環境的影響，最后嘗試探索有機地球化學方法和技術對大氣環境的應用思路。

[關鍵詞]地球化學；有機地球化學；大氣環境

[中圖分類號]X51 [文獻標識碼]A

隨著科學技術和生產的迅速發展，大氣環境科學對于人們的生活和生產產生逐漸顯著的影響。有機地球化學對于大氣環境科學產生深遠的影響，并且其中的方法和技術大量地被應用到環境科學中。本文主要探索有機地球化學對大氣環境的影響及方法和技術應用。

1 有機地球化學概念與類型解析

有機地球化學屬于地球化學的一個分支，主要研究地質中的有機質的分布、組成、類型、結構、起源和演化規律。地質中主要包括三類有機質：（1）地質類脂物，包括烴類、醇類、有機酸、甾族化合物及其衍生物；（2）腐殖類，是指可溶于無機堿的沉積有機質，分子量為700-300000，廣泛分布于土壤、海洋和泥炭等近代沉積物之中；（3）干酪根，是指既不溶于無機堿又不溶于有機溶劑的一部分有機聚合物。

2 有機地球化學對大氣環境科學的影響

有機地球化學對于大氣環境科學產生重大的價值意義和影響：

2.1 形成環境有機地球化學

大氣環境中有機物質（含有機污染物）的來源、遷移、轉化和歸宿，以及研究環境問題的產生與形成原因，以及環境中有機污染物（尤其是有毒、有害、難降解的有機化合物）的產生和發生作用的機制，以及無機礦物、金屬元素和大分子等有機物之間的相互作用。這些研究則形成環境有機地球化學。

2.2 提供了指示環境的生物標志化合物

地質中含有不同的生物標志化合物，是大氣環境研究的重要載體，對于大氣環境的指示具有重要意義。在不同的大氣環境中提取的樣品中，提取到豐富的有機脂類化合物，包括正構烷烴、正烷基-2-酮、類異戊二烯烷烴、脂肪酸、脂肪酸酯以及甾烷和萜烷類等種類豐富的生物標志化合物，對比認識這些任務標志化合物，有助于研究大氣環境科學。

有機地球化學和大氣環境科學相結合產生新的學科，同時有機地球化學提供了指示環境的生物標志化合物，有機地球化學還為大氣環境治理提供一些重要的方法和手段。

3 有機地球化學方法和技術對大氣環境的應用

隨著科學技術的發展，有機地球化學對大氣環境科學產生了重要的價值影響，有機地球化學中的方法和技術大量應用環境科學之中，并把大氣環境中的有機物污染物進行了分類。

3.1 SFE技術法

超臨界流體萃取是國際上最先進的物理萃取技術，簡稱SFE（supercritical fluid extraction）。在較低溫度下，不斷增加氣體的壓力時，氣體會轉化成液體，當壓力增高時，液體的體積增大，對于某一特定的物質而言總存在一個臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc），高于臨界溫度和臨界壓力，物質不會成為液體或氣體，這一點就是臨界點。在臨界點以上的范圍內，物質狀態處于氣體和液體之間，這個范圍之內的流體成為超臨界流體（SF）。超臨界流體具有類似氣體的較強穿透力和類似于液體的較大密度和溶解度，具有良好的溶劑特性，可作為溶劑進行萃取、分離單體。

3.2 薄層色譜技術法

薄層色譜法（TLC），或稱薄層層析（thin-layer chromatography），是指將適宜的固定相涂布于玻璃板、塑料或鋁基片上，成一均勻薄層。待點樣、展開后，根據比移值（Rf）與適宜的對照物按同法所得的色譜圖的比移值（Rf）做對比，用以進行藥品的鑒別、雜質檢查或含量測定的方法。薄層色譜法是快速分離和定性分析少量物質的一種很重要的實驗技術，也用于跟蹤反應進程。

3.3 質譜技術法

質譜技術法在一次分析中可提供豐富的結構信息，將分離技術與質譜法相結合是分離科學方法中的一項突破性進展。在眾多的分析測試方法中，質譜學方法被認為是一種同時具備高特異性和高靈敏度且得到了廣泛應用的普適性方法。質譜分析是一種測量離子荷質比（電荷-質量比）的分析方法，其基本原理是使試樣中各組分在離子源中發生電離，生成不同荷質比的帶正電荷的離子，經加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析器。在質量分析器中，再利用電場和磁場使發生相反的速度色散，將它們分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。

總而言之，地質中研究的有機質的豐度和組成，尤其是生物標志化合物對于大氣環境密切關系。有機分子化合物在體制中發生氧化、縮合、還原、芳構化、異構化以及其他許多化學反應，以及研究生物標志化合物的分布特征等對于大氣環境的影響。同時，地球化學中的基礎研究對于環境控制與治理會產生很大的應用價值。

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