黃剛,劉雪靜
(1.山東省棗莊市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,山東 棗莊 277100;2.棗莊學(xué)院 化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院,山東 棗莊 277160)
煙煤型城市大氣PM2.5中水溶性陰離子的測(cè)定及分析
黃剛1,劉雪靜2*
(1.山東省棗莊市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,山東 棗莊 277100;2.棗莊學(xué)院 化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院,山東 棗莊 277160)
本文測(cè)定了煙煤型城市棗莊2013年春季五個(gè)觀測(cè)點(diǎn)PM2.5及四種水溶性陰離子濃度水平,并進(jìn)行了污染特征分析.
PM2.5;水溶性陰離子;分析①
PM2.5是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于2.5 μm的顆粒物,也稱(chēng)可入肺顆粒物,近年來(lái), PM2.5已逐步成為空氣污染的主要特征.PM2.5主要由燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)、汽車(chē)尾氣排放的一次顆粒物和氣態(tài)的二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物等通過(guò)大氣化學(xué)反應(yīng)生成的二次顆粒物組成.除了本地污染排放因素影響外,PM2.5帶有明顯的區(qū)域特性.
1.1 主要儀器及試劑
(1)DIONEX ICS-1000型離子色譜儀,IonPacAS14陰離子分離柱,AG-18保護(hù)柱,陰離子抑制器,AS40自動(dòng)進(jìn)樣器,0.46μm微孔濾膜,容量10 mL聚乙烯塑料瓶,雙重純水蒸餾器,AP124CN電子分析天平(上海奧豪斯儀器有限公司).
(2)實(shí)驗(yàn)用水:二次水(電導(dǎo)率<1.0μs/cm).
(3)淋洗液:分別準(zhǔn)確稱(chēng)取無(wú)水碳酸鈉(優(yōu)級(jí)純)、碳酸氫鈉(優(yōu)級(jí)純)溶解于水中,配成c(Na2CO3)=0.0024 mol/L、c(NaHCO3)=0.0030 mol/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液;使用時(shí)各取200 ml上述碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液,混勻,用水稀釋至200 mL.
1.2 樣品的采集
PM2.5采樣設(shè)備為北京迪克機(jī)電技術(shù)有限公司生產(chǎn)RAAS四通道采樣器,采樣器設(shè)在辦公樓頂,采樣使用的是聚四氟乙烯膜.樣品采集點(diǎn)為棗莊市高新區(qū)、山亭區(qū)環(huán)保局、市中區(qū)政府、薛城區(qū)環(huán)保局、嶧城區(qū)環(huán)保局.于2013年1月1日至4月23日連續(xù)采集,每天24片濾膜.由于微孔濾膜氣阻力很大,采樣流量控制在16.7 L/min,并詳細(xì)記錄采樣時(shí)的氣溫和氣壓.環(huán)境空氣由采樣泵經(jīng)切割器吸入采樣管,經(jīng)過(guò)濾膜后排出.利用β射線(xiàn)衰減量測(cè)得PM2.5質(zhì)量,顆粒物沉淀在采樣濾膜上,當(dāng)β射線(xiàn)通過(guò)沉積著顆粒物的濾膜時(shí),β射線(xiàn)能量衰減,通過(guò)對(duì)衰減量的測(cè)定計(jì)算出顆粒物的濃度.
采樣泵流量為16.7 L/min,每個(gè)采集點(diǎn)采集50 min.儀器在采樣結(jié)束后測(cè)量得到采樣時(shí)段的PM2.5平均質(zhì)量濃度.每1小時(shí)就要使用一段濾膜,一般環(huán)境條件下一卷濾膜使用約兩個(gè)月.
1.3 PM2.5水溶性陰離子的提取
分別取上述5個(gè)采樣點(diǎn)24 h的PM2.5濾膜,將濾膜剪碎后放入15mL離心管內(nèi),加入10 mL超純水,旋緊管蓋,置于試管架上,再放入SHA-C水浴恒溫振蕩器內(nèi),以120r·min振蕩120 min;定容至250 ml容量瓶中.將容量瓶中的溶液經(jīng)0.46μm微孔濾膜過(guò)濾,24 h內(nèi)測(cè)定,用10 mL自動(dòng)進(jìn)樣管內(nèi)進(jìn)樣.空白濾膜按相同步驟處理.
1.4離子色譜檢測(cè)條件
離子色譜儀的檢測(cè)條件:流動(dòng)相為碳酸鈉-碳酸氫鈉淋洗液,c(NaHCO3-Na2CO3)=3.0 mmol/L-2.4 mmol/L;淋洗液流量:3 ml/min;進(jìn)樣體積:25 L;記錄儀紙速:4 mm/min;柱溫:(不低于18℃)±0.5℃,相對(duì)濕度為5%,色譜柱使用的壓力由氮?dú)馓峁?,壓力?690kpa,總電導(dǎo)率范圍60-63μs.此條件可使待測(cè)離子在12 min內(nèi)完全分離.
表2 PM2.5中水溶性陰離子和相關(guān)氣體的濃度水平(μg/m3)
Cl-是海鹽顆粒物的主要成分,也會(huì)在燃煤過(guò)程中釋放出來(lái).棗莊是內(nèi)陸城市,遠(yuǎn)離海洋,所以 Cl-可能主要來(lái)自燃煤.
[1]曲紅梅,牛靜萍,魁發(fā)瑞,等.大氣中 PM2.5致大鼠呼吸道急性損傷作用[J].中國(guó)公共衛(wèi)生,2006,22(5):598-599.
[2]鄧芙蓉,郭新彪,胡婧,等.氣管滴注大氣細(xì)顆粒物對(duì)大鼠心臟的急性毒性及其機(jī)制研究[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào),2009,4(1):57-62.
[3]孟紫強(qiáng),張劍,楊振華,等.沙塵天氣細(xì)顆粒物對(duì)呼吸及心血管系統(tǒng)疾病日門(mén)診人數(shù)的影響[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué),2008,25(3):225-231.
[4]戴海夏,宋偉民.大氣PM2.5的健康影響[A].國(guó)外醫(yī)學(xué)衛(wèi)生學(xué)分冊(cè), 2001,28(1):299-303.
[5]阮素云,蘇瑾,李延紅,等.環(huán)境2.5μm以下顆粒物污染對(duì)哮喘及肺癌發(fā)病的影響[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué),2002,19(6):396-397.
[6]薛立杰,蘇領(lǐng)彥,吳少偉,等.北京市大氣PM2.5中四種水溶性陰離子的水平變化比較[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2011,20(8):1315-1319.DOI:10.3969.
[7]趙亞南,王躍思,溫天雪,等.長(zhǎng)白山PM2.5中水溶性無(wú)機(jī)離子觀測(cè)研究[J].環(huán)境化學(xué),2011,30(4):812-815.
[8]金鑫,程萌田,溫天雪,等.北京冬季一次重污染過(guò)程PM(2.5)中水溶性無(wú)機(jī)鹽的變化特征[J].環(huán)境化學(xué),2012,31(6):783-790.
[9]李偉芳,白志鵬,魏靜東,等.天津冬季大氣中PM2.5及其主要組分的污染特征[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),2008,28(6):481-486.
[10]翁燕波,李應(yīng)群,錢(qián)飛中,等.寧波市PM10、PM2.5中水溶性無(wú)機(jī)陰離子濃度水平及分布特征[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2007,23(2):32-34.
[11]王倩雯.濟(jì)南市大氣顆粒物污染特征分析及來(lái)源解析[D].南開(kāi)大學(xué),2011.
[12]姚青,李偉芳,黃鶴,等.天津冬春季大氣細(xì)粒子水溶性組分污染特征[C].//中國(guó)氣象學(xué)會(huì)2008年會(huì)論文集.2008:1-7.
[13]GB3095-2012,環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].
[14]楊復(fù)沫,賀克斌,馬永亮等.北京大氣細(xì)粒子PM2.5的化學(xué)組成[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2002,42(12):1212/321605-1608.
[15]楊凌霄,侯魯健,呂波,等.濟(jì)南市大氣細(xì)顆粒物水溶性組分及大氣傳輸?shù)难芯縖J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2007,37(4):98-103.
[16]高曉梅.我國(guó)典型地區(qū)大氣PM2.5水溶性離子的理化特征及來(lái)源解析[D].山東大學(xué),2012.
TheDeterminationandAnalysisofWater-solubleIonicSpeciesofPM2.5inCoal-basedCity
HUANG Gang1,LIU Xue-jing2
(1.Zaozhuang Environmental Monitoring Station,Zaozhuang277100,China;2. Departement of ChemsityChemical Engineering and Material Science,University of Zaozhuang, Zaozhuang277160,China)
Abstrct: This thesis determains the concentration level of water-soluble ionic species of PM2.5 in Zaozhuang, which is a coal-based city, at 5 observation points in spring by applying Ion Chromatography (IC). And pollution characteristics are also analyzed at the same time.
PM2.5; water-soluble ionic species; ion chromatography
O659.21
A
1004-7077(2013)05-0025-04
2013-09-06
黃剛(1973-),男,山東棗莊人,山東省棗莊市環(huán)境監(jiān)測(cè)站高級(jí)工程師,主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方面的研究.劉雪靜(1962-),女,山東棗莊人,棗莊學(xué)院化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院教授,主要從事煤化工方面的研究.
閆昕]