離子色譜法檢測PM2.5中水溶性離子

趙巖

鞍山市環境監測中心站（鞍山　114004）

離子色譜法檢測PM2.5中水溶性離子

趙巖

鞍山市環境監測中心站（鞍山114004）

針對大氣污染PM2.5膜樣品，建立有效的分析水溶性離子的分析方法。方法簡單易于操作，重現性好，精密度高。檢出限為0.001～0.030mg/L，相對標準偏差為0.44%～1.69%，加標回收率為59.8%～108%。

離子色譜；PM2.5；水溶性離子

水溶性無機離子及銨根離子是大氣顆粒物的重要組成部分［1-2］，多存在于細顆粒物中，約占PM2.5總量的20%～50%［3］。近年來，由于城市化進程的加快使得霧霾頻發，人們提高了對大氣污染的關注度，尤其是PM2.5。PM2.5中的細微顆粒能夠直接進入肺泡，并進入肺部毛細血管中，使得有害的物質進入人體循環系統，從而對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中水溶性無機離子及銨根的分析方法，是環境監測工作的需要，也是社會發展的需要。

本文介紹的是用離子色譜檢測PM2.5中F-，Cl-，NO3-，SO42-，Na+，NH4+，K+，Mg2+，Ca2+的方法，方法簡便易操作，靈敏度高，重現性好，可以為環境監測相關項目提供參考。

1　實驗部分［6］

1.1實驗原理

去離子水超聲提取樣品，由于樣品中的無機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，根據保留時間定性，峰高或峰面積定量。

1.2適用范圍

本方法適用于PM2.5中水溶性無機陰、陽離子及銨根的測定。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，分析時均使用符合國家標準的優級純化學試劑。標準溶液由國家環境保護標準樣品研究所生產。實驗用水為電導率小于0.2μs/m（25℃時測定）去離子水。

氫氧化鈉溶液：c（NaOH）=100m mol/L，甲基磺酸溶液：20m mol/L，陰離子標準儲備液：ρ（F-，Cl-，NO3-N，SO42-）=5，50，50，100mg/L，陰離子標準使用液：ρ（F-，Cl-，NO3-，SO42-）=0.5，5，22.1，10mg/L，陽離子標準儲備液：

ρ（Na+，NH4-N，K+，Mg2+，Ca2+）=25，25，50，25，25 mg/L，陽離子標準使用液：

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型自動進樣器、電導檢測器。配AS19陰離子分離柱、AERS500陰離子抑制器及CS12陽離子分離柱、CERS500陽離子抑制器。

（2）空氣智能TSP采樣器

（3）陰離子系統工作條件：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）陽離子系統工作條件：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實驗步驟

（1）樣品的采集

空氣智能采樣器以100L/min的速度采集樣品，采樣時間23～24小時。

（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C18小柱和0.22μs微孔濾膜過濾后制成試樣，進行上機操作。樣品譜圖見圖1和圖2。

圖1　陰離子樣品譜圖

圖2　陽離子樣品譜圖

2　結果與討論

2.1檢測結果的計算

采用單點法計算檢測結果，公式如下：

ρ----標液及試料中各個離子的濃度，單位mg/L；

A----標液及試料中各個離子的響應值（這里以峰面積計）。

2.2檢出限及測定下限

離子色譜檢出限是2倍基線噪聲所對應的濃度值。本實驗中各個離子的檢出限及檢測下限見表1。

表1　檢出限及檢測下限

2.3精密度的測定

配制一定濃度混標樣品，每個樣品平行測定六次，分別計算均值和相對標準偏差，結果見表2。

表2　精密度實驗結果

2.4準確度測定

陰、陽離子各選取五個實際樣品進行加標實驗（測試結果見表3），根據測試結果，膜樣品加標回收率在59.8%～108%之間，基本滿足質控要求。

表3　實樣加標回收實驗

3　結論

離子色譜法監測環境樣品操作簡便，方法檢出限低，具有良好的穩定性和重現性。

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，具有前處理簡單、方法易于推廣、精密度和準確度良好等特點。建議此方法在大氣環境監測中逐步完善并推廣使用，為環境監測的相關領域提供技術支持。

［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］.環境科學，2007，28（1）：14-19.

［2］Yao X H，Chan C K，Fang 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.北京大氣細粒子和超細粒子理化特性、來源及形成機制［M］.北京：科學出版社，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］降水監測空氣和廢氣分析方法（第四版）［M］.北京：中國環境科學出版社，2003.

（責任編輯：文婷）

TL271+4

A

1003-3319（2016）03-00005-02

10.19469/j.cnki.1003-3319.2016.03.0005