離子色譜法檢測(cè)PM2.5中水溶性離子

趙巖

鞍山市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站（鞍山　114004）

離子色譜法檢測(cè)PM2.5中水溶性離子

趙巖

鞍山市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站（鞍山114004）

針對(duì)大氣污染PM2.5膜樣品，建立有效的分析水溶性離子的分析方法。方法簡(jiǎn)單易于操作，重現(xiàn)性好，精密度高。檢出限為0.001～0.030mg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.44%～1.69%，加標(biāo)回收率為59.8%～108%。

離子色譜；PM2.5；水溶性離子

水溶性無(wú)機(jī)離子及銨根離子是大氣顆粒物的重要組成部分［1-2］，多存在于細(xì)顆粒物中，約占PM2.5總量的20%～50%［3］。近年來(lái)，由于城市化進(jìn)程的加快使得霧霾頻發(fā)，人們提高了對(duì)大氣污染的關(guān)注度，尤其是PM2.5。PM2.5中的細(xì)微顆粒能夠直接進(jìn)入肺泡，并進(jìn)入肺部毛細(xì)血管中，使得有害的物質(zhì)進(jìn)入人體循環(huán)系統(tǒng)，從而對(duì)健康造成很大的危害［4-5］。不僅如此，由于水溶性離子有較強(qiáng)的親水性，還可直接影響降水的酸度，是酸雨形成的主要原因。因而，建立PM2.5中水溶性無(wú)機(jī)離子及銨根的分析方法，是環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的需要，也是社會(huì)發(fā)展的需要。

本文介紹的是用離子色譜檢測(cè)PM2.5中F-，Cl-，NO3-，SO42-，Na+，NH4+，K+，Mg2+，Ca2+的方法，方法簡(jiǎn)便易操作，靈敏度高，重現(xiàn)性好，可以為環(huán)境監(jiān)測(cè)相關(guān)項(xiàng)目提供參考。

1　實(shí)驗(yàn)部分［6］

1.1實(shí)驗(yàn)原理

去離子水超聲提取樣品，由于樣品中的無(wú)機(jī)離子及銨根離子在色譜分離柱中的吸附能力不同，在淋洗液的作用下各離子被依次洗脫，根據(jù)保留時(shí)間定性，峰高或峰面積定量。

1.2適用范圍

本方法適用于PM2.5中水溶性無(wú)機(jī)陰、陽(yáng)離子及銨根的測(cè)定。方法的檢出限為F-0.014，Cl-0.030，NO3-0.020，SO42-0.030，Na+0.001，NH4+0.001，K+0.001，Mg2+0.001，Ca2+0.001（mg/L），測(cè)定下限依次為0.060，0.120，0.080，0.120，0.04，0.04，0.04，0.04，0.04（mg/L）。

1.3主要試劑和材料

除非另有注明，分析時(shí)均使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)級(jí)純化學(xué)試劑。標(biāo)準(zhǔn)溶液由國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)用水為電導(dǎo)率小于0.2μs/m（25℃時(shí)測(cè)定）去離子水。

氫氧化鈉溶液：c（NaOH）=100m mol/L，甲基磺酸溶液：20m mol/L，陰離子標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：ρ（F-，Cl-，NO3-N，SO42-）=5，50，50，100mg/L，陰離子標(biāo)準(zhǔn)使用液：ρ（F-，Cl-，NO3-，SO42-）=0.5，5，22.1，10mg/L，陽(yáng)離子標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：

ρ（Na+，NH4-N，K+，Mg2+，Ca2+）=25，25，50，25，25 mg/L，陽(yáng)離子標(biāo)準(zhǔn)使用液：

ρ（Na+，NH4+，K+，Mg2+，Ca2+）=2.5，3.21，5，2.5，2.5 mg/L，SPE C18前處理小柱，Φ90mm石英濾膜。

1.4儀器及工作條件

（1）ICS3000型離子色譜儀，包括AS型自動(dòng)進(jìn)樣器、電導(dǎo)檢測(cè)器。配AS19陰離子分離柱、AERS500陰離子抑制器及CS12陽(yáng)離子分離柱、CERS500陽(yáng)離子抑制器。

（2）空氣智能TSP采樣器

（3）陰離子系統(tǒng)工作條件：淋洗使用液濃度20 m mol/L，淋洗液流速1 mL/min，抑制器工作電流60mA，柱溫箱溫度30℃。

（4）陽(yáng)離子系統(tǒng)工作條件：淋洗使用液濃度20 m mol/L，淋洗液流速1 mL/min，抑制器工作電流68mA，柱溫箱溫度30℃。

1.5實(shí)驗(yàn)步驟

（1）樣品的采集

空氣智能采樣器以100L/min的速度采集樣品，采樣時(shí)間23～24小時(shí)。

（2）試料的制備

切取1/8濾膜試樣，剪碎，放入30mL磨口瓶中，加8mL去離子水，超聲提取20min。

（3）樣品的分析

將1.5.2中試料經(jīng)C18小柱和0.22μs微孔濾膜過(guò)濾后制成試樣，進(jìn)行上機(jī)操作。樣品譜圖見圖1和圖2。

圖1　陰離子樣品譜圖

圖2　陽(yáng)離子樣品譜圖

2　結(jié)果與討論

2.1檢測(cè)結(jié)果的計(jì)算

采用單點(diǎn)法計(jì)算檢測(cè)結(jié)果，公式如下：

ρ----標(biāo)液及試料中各個(gè)離子的濃度，單位mg/L；

A----標(biāo)液及試料中各個(gè)離子的響應(yīng)值（這里以峰面積計(jì)）。

2.2檢出限及測(cè)定下限

離子色譜檢出限是2倍基線噪聲所對(duì)應(yīng)的濃度值。本實(shí)驗(yàn)中各個(gè)離子的檢出限及檢測(cè)下限見表1。

表1　檢出限及檢測(cè)下限

2.3精密度的測(cè)定

配制一定濃度混標(biāo)樣品，每個(gè)樣品平行測(cè)定六次，分別計(jì)算均值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表2。

表2　精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4準(zhǔn)確度測(cè)定

陰、陽(yáng)離子各選取五個(gè)實(shí)際樣品進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)（測(cè)試結(jié)果見表3），根據(jù)測(cè)試結(jié)果，膜樣品加標(biāo)回收率在59.8%～108%之間，基本滿足質(zhì)控要求。

表3　實(shí)樣加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

3　結(jié)論

離子色譜法監(jiān)測(cè)環(huán)境樣品操作簡(jiǎn)便，方法檢出限低，具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

用空氣智能采樣器采集PM2.5膜樣品，去離子水超聲提取膜中水溶性離子，離子色譜分析各組份含量，具有前處理簡(jiǎn)單、方法易于推廣、精密度和準(zhǔn)確度良好等特點(diǎn)。建議此方法在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中逐步完善并推廣使用，為環(huán)境監(jiān)測(cè)的相關(guān)領(lǐng)域提供技術(shù)支持。

［1］徐宏輝，王躍思，溫天雪，等.北京大氣氣溶膠中水溶性離子的粒徑分布和垂直分布［J］.環(huán)境科學(xué)，2007，28（1）：14-19.

［2］Yao X H，Chan C K，F(xiàn)ang M，еt al.Thе watеr-solublе ionic compositionofPM2.5inShanghaiandBеijing，China［J］. Atmosphеric Environmеnt，2002，36：4 223-4 234.

［3］Hе K B，Yang F M，Ma Y L，еt al.Thе charactеristics of PM2.5 in Bеijing，China［J］.Atmosphеric Environmеnt，2001，35（29）：4 959-4 970.

［4］胡敏，何凌燕，黃曉峰，等.北京大氣細(xì)粒子和超細(xì)粒子理化特性、來(lái)源及形成機(jī)制［M］.北京：科學(xué)出版社，2009.

［5］Dockеry D W，Stonе P H.Cardiovascular risks from finе particulatеair pollution［J］.Atmosphеric Environmеnt，2009，43（14）：2 375-2 377.

［6］降水監(jiān)測(cè)空氣和廢氣分析方法（第四版）［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2003.

（責(zé)任編輯：文婷）

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10.19469/j.cnki.1003-3319.2016.03.0005