離子色譜法測定合肥市PM2.5微粒中的水溶性陰離子

摘 要：對合肥市PM2.5膜樣品經(jīng)過剪碎、超純水浸泡、超聲提取后，用離子色譜法對濾液中的陰離子進(jìn)行測定，加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均符合質(zhì)量控制的要求。該方法檢測到合肥市PM2.5中的主要陰離子為F-、Cl-、NO3-、SO42-，檢出限分別為0.009 167、0.012 62、0.030 78、0.038 47mg/L，且相關(guān)系數(shù)都在0.999以上。該測定方法具有高效、高速、高靈敏度和選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：離子色譜法；PM2.5；陰離子；合肥市

中圖分類號 O657.7+5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）20-76-03

空氣中的顆粒物污染是空氣最重要的污染之一[1]，在我國大多數(shù)地區(qū)PM2.5為重要污染物指標(biāo)。每個成人平均每天呼吸空氣15m3，保證人們呼吸到清潔干凈的空氣是最重要的環(huán)保任務(wù)之一?？諝庵械念w粒物污染被稱為人類的第一大殺手，原因是PM2.5上聚集了大量有害重金屬、酸性氧化物、有害有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等，通過呼吸作用而進(jìn)入人體的呼吸道，PM2.5甚至可穿過肺泡進(jìn)入血液之中，對人體健康危害最大[2]。2012年2月，國務(wù)院同意發(fā)布新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》增加了PM2.5監(jiān)測指標(biāo)。

通過測定大氣中的PM2.5的化學(xué)成分，不僅能確定其組成、性質(zhì)，而且能在一定程度上反映環(huán)境質(zhì)量狀況，為評估其環(huán)境影響程度提供科學(xué)依據(jù)。筆者通過對合肥市不同采樣點(diǎn)、不同時間的PM2.5膜水溶液中所存在的陰離子F-、Cl-、NO3-、SO42-濃度的測定，有助于分析污染源所在的位置，以便于污染物的控制與治理。離子色譜法作為一種簡便、高效、可靠的測定水溶性離子的方法，在環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中已經(jīng)普遍應(yīng)用于酸雨和地面水的常規(guī)監(jiān)測[3]，本法獨(dú)有的進(jìn)樣技術(shù)為PM2.5的成分解析提供了一個很好的手段。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

1.1.1 儀器 瑞士881型離子色譜儀：主機(jī)型號881Compact Pro；色譜柱型號為A Supp 5-150；保護(hù)柱型號為RP2 Guard。JK-5200DB型數(shù)控超聲波清洗儀。

1.1.2 試劑 （1）實(shí)驗(yàn)用水均為電導(dǎo)率小于1.0μS/cm的去離子水，并經(jīng)脫氣、過濾處理。

（2）淋洗液儲備液：分別稱取33.92g碳酸鈉（AR）和8.4g碳酸氫鈉（AR）（均已在105℃條件下烘干2h，于干燥器中冷卻），溶解于超純水中，移入1 000mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻，儲存于聚乙烯瓶中，在冰箱中保存，其中碳酸鈉濃度為0.32mol/L，碳酸氫鈉濃度為0.10mol/L。

（3）淋洗液使用液：使用時量取20.00mL淋洗液儲備液，用水稀釋配制成2 000mL溶液，其中碳酸鈉濃度為3.2mmol/L，碳酸氫鈉濃度為1.0mmol/L。

（4）抑制液的配制：移取5mL濃硫酸（GR）于1 000mL燒杯中，加超純水至標(biāo)線。

（5）標(biāo)準(zhǔn)離子（GB/T601-2002）儲備液：50mg/L F-離子標(biāo)準(zhǔn)儲備液、50mg/L Cl-離子標(biāo)準(zhǔn)儲備液、200mg/L NO3-離子標(biāo)準(zhǔn)儲備液，500mg/L SO42-離子標(biāo)準(zhǔn)儲備液。

（6）標(biāo)準(zhǔn)溶液：使用時移取1mL F-離子標(biāo)準(zhǔn)儲備液+1mL Cl-離子標(biāo)準(zhǔn)儲備液+1mL NO3-離子標(biāo)準(zhǔn)儲備液+1mL SO42-離子標(biāo)準(zhǔn)儲備液于100mL容量瓶中，再用超純水加至標(biāo)線，其中F-離子濃度為0.5mg/L，Cl-離子濃度為0.5mg/L，NO3-離子濃度為2mg/L，SO42-離子為5mg/L。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的采集及前處理 樣品來源：合肥市環(huán)境監(jiān)測中心站空氣自動監(jiān)測室。樣品前處理：將合肥市4個采樣點(diǎn)的同一時間的PM2.5膜剪碎，置于40mL頂空瓶中，加入20mL超純水，蓋緊蓋子超聲20min，取出，將其上清液倒入離子色譜進(jìn)樣管中，采用該儀器的專利英藍(lán)技術(shù)進(jìn)樣。

1.2.2 色譜條件 淋洗液濃度：3.2mmol/L Na2CO3+1.0mmol/L NaHCO3；淋洗液流速：0.7mL/min；柱箱溫度：35°C；稀釋倍數(shù)：1；定量環(huán)體積：100μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 線性方程與檢出限 PM2.5膜水溶液中常見的陰離子為F-、Cl-、NO3-、SO42-。取各種離子的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液約20mL于小燒杯中，并用金箔紙封口，將其放于進(jìn)樣盤上等待自動稀釋儀將其稀釋成標(biāo)準(zhǔn)系列，進(jìn)行測定，以峰面積對濃度作回歸分析，得線性方程。檢出限以3倍基線噪聲值來確定。F-、Cl-、NO3-、SO42-離子的線性方程和檢出限見表1。

2.2 回收率和精密度 對每種離子進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，并選取1#樣品重復(fù)進(jìn)樣5次，測定了方法的精密度?；厥章屎拖鄬?biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果見表2。

表2 測定結(jié)果的回收率與相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）

[離子＼回收率＼相對標(biāo)準(zhǔn)偏差＼F-＼99.6＼0.46＼Cl-＼101.4＼1.7＼NO3-＼98.3＼1.2＼SO42-＼99.4＼1.3＼]

2.3 樣品分析 對于合肥市的4個點(diǎn)位高新區(qū)、濱湖新區(qū)、琥珀山莊、董鋪水庫的PM2.5進(jìn)行測定。每個點(diǎn)位均取連續(xù)15d的數(shù)據(jù)，每個樣品同時檢測F-、Cl-、NO3-、SO42-離子。結(jié)果見圖1～4。部分樣品檢出了亞硝酸根、磷酸根離子，但這些離子的濃度較低，因此沒有進(jìn)行定量分析。

由圖1～4可以看出，樣品中陰離子濃度大小順序?yàn)椋篠O42->NO3->Cl->F-，隨著采樣點(diǎn)位置的不同，其離子濃度有明顯差異。董鋪水庫周邊的環(huán)境較好，其離子含量總體偏低，其次是高新區(qū)，污染最嚴(yán)重的是琥珀山莊，與其位于合肥市中心，明顯受到周邊商業(yè)圈以及大量車輛排放的尾氣影響有關(guān)。

3 結(jié)論與討論

（1）用離子色譜法分析合肥市4個點(diǎn)位高新區(qū)、濱湖新區(qū)、琥珀山莊、董鋪水庫的PM2.5微粒中的陰離子，加標(biāo)回收率在90%～110%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于2.0%，準(zhǔn)確度和精密度符合相關(guān)的質(zhì)量控制要求。

（2）用本實(shí)驗(yàn)方法測得的樣品溶液，各種離子濃度都在離子色譜儀的線性范圍之內(nèi)。

（3）PM2.5中的陰離子主要為NO3-、SO42-，這與合肥市環(huán)境監(jiān)測中心站所掌握的數(shù)據(jù)相符，與同期降水中離子的構(gòu)成基本一致[3]，說明檢測結(jié)果能較準(zhǔn)確地反映當(dāng)時環(huán)境污染狀況，為研究污染物在環(huán)境中的遷移情況、污染物的控制提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]國家環(huán)境保護(hù)總局.空氣和廢氣監(jiān)測分析方法[M].第四版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2003.

[2]朱建超.PM2.5的綜述與思考[J].中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2012，22（10）：2 526-2 528.

[3]錢飛中，李應(yīng)群.離子色譜法測定TSP中水溶性離子[J].化學(xué)分析計(jì)量，2002，11 （2）：18-19.

（責(zé)編：徐世紅）