離子色譜法測定降水中的硝酸根與硫酸根

李劍峰

（廣東省江門市新會區(qū)環(huán)境監(jiān)測站 廣東江門 529100）

引言

降水(降雨、降雪等)能對空氣起到良好的凈化作用，可有效去除大氣中的氣溶膠、懸浮物[1]。但有效降水在凈化空氣的同時，在一定條件下也會形成酸雨（通常是指pH值小于5.6的降水），酸雨被稱作“空中死神”和“看不見的殺手”，不僅對建筑物，而且對人體健康、水生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)作物、樹木、甚至是土壤等都會造成很大的危害。我國經(jīng)濟高速發(fā)展取得了令人矚目的成就，但是從全國范圍來看環(huán)境污染、資源耗竭、生態(tài)破壞也日益嚴重。己成為世界三大酸雨污染區(qū)之一，成為學(xué)者們普遍關(guān)注的環(huán)境問題。我國酸雨具有明顯的區(qū)域特點，東北地區(qū)的東南部分、華中地區(qū)、西南和華南沿海地段比較多發(fā)酸雨，而西南和南方地區(qū)是降水酸性最強的地區(qū)之一[2-4]。

酸雨的形成機制較復(fù)雜，是大氣污染物與空氣中水和氧之間反應(yīng)的產(chǎn)物，是一種復(fù)雜的化學(xué)和物理反應(yīng)過程。酸雨主要是由硫氧化物和氮氧化物溶于降水中引起，不但含有大量的氫離子，而且還含有高濃度的具有酸化作用的硫酸根離子和硝酸根離子，酸雨不僅對建筑物，而且對身體健康、水生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)作物，甚至是土壤等都會造成很大的危害[5]。

降水中的陰離子主要是硝酸根、硫酸根離子，這些陰離子可以分光光度法測定，也可以用離子色譜法測定，但分光光度法手續(xù)繁雜，費時，有時對于降水中低含量樣品，往往用分光光度法檢不出。應(yīng)用離子色譜法同時測定降水中有著檢出限低、靈敏度高、線性范圍廣、抗干擾強、操作簡便等優(yōu)點，可快速測定降水中的兩種陰離子，可以有效地分析酸雨情況。

1 離子色譜法的原理

離子色譜法是由淋洗液作為流動相，將陰離子溶液載入色譜柱。對樹脂親和力弱的分析物離子先于對樹脂親和力強的分析物離子依次被洗脫，從而各種陰離子在色譜柱中發(fā)生交換分離后分別流出。因為大多數(shù)電離物質(zhì)在溶液中可以發(fā)生電離而產(chǎn)生電導(dǎo)現(xiàn)象，可以通過測定電導(dǎo)值來檢測被測物質(zhì)的含量。水質(zhì)樣品中的陰離子，經(jīng)陰離子色譜柱交換分離，抑制型電導(dǎo)檢測器檢測，根據(jù)保留時間定性，峰高或峰面積定量。

2 離子色譜法測定降水中陰離子中的應(yīng)用

2.1 儀器與試劑

Metrohm Eco IC離子色譜儀（瑞士萬通）、863 Compact Autosampler自動進樣器（瑞士萬通）。碳酸鈉（Na2CO3）、碳酸氫鈉（NaHCO3）、硝酸鉀（KNO3）、

無水硫酸鈉（Na2SO4）。試劑均為GR（優(yōu)級純）；試劑用水為電導(dǎo)率到達18 MΩ*cm（25℃）超純水。

2.2 色譜條件

Metrohm SUPP5-150陰離子色譜柱（150mm×4.0mm）；淋洗液為1.0 mM NaHCO3＋3.2 mM Na2CO3（流速0.7mL/min）；Metrohm陰離子抑制器；電導(dǎo)檢測器(檢測池溫度40℃)；樣品進樣量設(shè)定為 20μL。

2.3 樣品處理方法

降水采集后應(yīng)存放在清潔的高密度聚乙烯瓶中；高密度聚乙烯瓶用去離子水清洗而不能用酸堿清洗，避免其他干擾離子遺留在瓶中，影響分析結(jié)果。水樣如采集后不能盡快分析，應(yīng)通過0.45μm濾膜過濾后于4℃下環(huán)境中保存，一般不加保存劑。

2.4 結(jié)果與討論

2.4.1 色譜條件的選擇優(yōu)化

本實驗的主要目的在于同時測定降雨中硝酸根、硫酸根兩種陰離子的含量，通過實驗可以發(fā)現(xiàn)，Metrohm SUPP5-150色譜柱能夠?qū)⑾跛岣?、硫酸根兩種陰離子進行良好的分離，出峰順序為。

圖1 色譜出峰曲線

2.4.2 繪制工作曲線

分別選取硝酸鉀（KNO）3、無水硫酸鈉（Na2SO）4：配制0.5 mg/L、1mg/L、5mg/L、10mg/L、15 mg/L、20 mg/L 六個濃度標準系列的混合標準溶液，并且測定不同濃度的硝酸根、硫酸根，各濃度給予4個平行試驗，相對標準偏差（RSD）處于0.75～1.23%范圍內(nèi)，可得出NO3-工作曲線Y=0.004x0.0031，相關(guān)系數(shù)0.9999工作曲線Y=0.006x-0.0071，相關(guān)系數(shù)0.9999，濃度處于0.5-20mg/L范圍內(nèi)與峰面積值之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。顯而易見，該方法用于測定降水中的硝酸根、硫酸根結(jié)果十分可靠。

2.4.3 樣品測定

對本地區(qū)特定范圍2018年的降水進行監(jiān)測，數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 2018年降水硝酸根與硫酸根監(jiān)測數(shù)據(jù)

結(jié)語

利用離子色譜法對本地區(qū)降水進行測定，方法操作簡單、抗干擾強，具有良好的準確度和精密度，靈敏度高，滿足實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范降水檢測質(zhì)量控制的要求。到目前為止，該方法有效地對本地區(qū)大氣酸雨污染數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)支撐，有利于地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護工作以及監(jiān)管工作的開展。