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行測定，加標回收率和相對標準偏差均符合質量控制的要求。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，且相關系數都在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點。

關鍵詞：離子色譜法；PM2.5；陰離子；合肥市

中圖分類號 O657.7+5 文獻標識碼 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]，在我國大多數地區PM2.5為重要污染物指標。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保任務之一。空氣中的顆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、有害有機物、細菌、病毒等，通過呼吸作用而進入人體的呼吸道，PM2.5甚至可穿過肺泡進入血液之中，對人體健康危害最大[2]。2012年2月，國務院同意發布新修訂的《環境空氣質量標準》增加了PM2.5監測指標。

通過測定大氣中的PM2.5的化學成分，不僅能確定其組成、性質，而且能在一定程度上反映環境質量狀況，為評估其環境影響程度提供科學依據。筆者通過對合肥市不同采樣點、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，在環境監測當中已經普遍應用于酸雨和地面水的常規監測[3]，本法獨有的進樣技術為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：主機型號881Compact Pro；色譜柱型號為A Supp 5-150；保護柱型號為RP2 Guard。JK-5200DB型數控超聲波清洗儀。

1.1.2 試劑 （1）實驗用水均為電導率小于1.0μS/cm的去離子水，并經脫氣、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，加超純水至標線。

（5）標準離子（GB/T601-2002）儲備液：50mg/L F-離子標準儲備液、50mg/L Cl-離子標準儲備液、200mg/L NO3-離子標準儲備液，500mg/L SO42-離子標準儲備液。

（6）標準溶液：使用時移取1mL F-離子標準儲備液+1mL Cl-離子標準儲備液+1mL NO3-離子標準儲備液+1mL SO42-離子標準儲備液于100mL容量瓶中，再用超純水加至標線，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 實驗方法

1.2.1 樣品的采集及前處理 樣品來源：合肥市環境監測中心站空氣自動監測室。樣品前處理：將合肥市4個采樣點的同一時間的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樣管中，采用該儀器的專利英藍技術進樣。

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：1；定量環體積：100μL。

2 結果與分析

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-。取各種離子的標準混合溶液約20mL于小燒杯中，并用金箔紙封口，將其放于進樣盤上等待自動稀釋儀將其稀釋成標準系列，進行測定，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 對每種離子進行加標回收實驗，并選取1#樣品重復進樣5次，測定了方法的精密度。回收率和相對標準偏差結果見表2。

表2 測定結果的回收率與相對標準偏差（%）

[離子＼回收率＼相對標準偏差＼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個點位高新區、濱湖新區、琥珀山莊、董鋪水庫的PM2.5進行測定。每個點位均取連續15d的數據，每個樣品同時檢測F-、Cl-、NO3-、SO42-離子。結果見圖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為：SO42->NO3->Cl->F-，隨著采樣點位置的不同，其離子濃度有明顯差異。董鋪水庫周邊的環境較好，其離子含量總體偏低，其次是高新區，污染最嚴重的是琥珀山莊，與其位于合肥市中心，明顯受到周邊商業圈以及大量車輛排放的尾氣影響有關。

3 結論與討論

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

（2）用本實驗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。

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

參考文獻

[1]國家環境保護總局.空氣和廢氣監測分析方法[M].第四版.北京：中國環境科學出版社，2003.

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

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

（責編：徐世紅）