高压离子色谱法快速测定PM2.5中的阴离子和有机酸

2014-12-24姜振邦李仁勇

化学分析计量 2014年1期

姜振邦，李仁勇

［赛默飞世尔科技(中国)有限公司，北京 100080］

大气中有机酸、氮氧化物和硫氧化物等对人有刺激作用，其对人体健康的影响主要与气溶胶粒径及化学成分等因素有关［1–2］。此外以上这些污染物大量存在会导致大气能见度低、大气气溶胶增加和降水的酸性增强等环境问题。常规阴离子中F–和Cl–是酸雾的组成成分，NO2–，NO3–，SO42–等早已列入环境空气质量标准控制项目［3］，其监测数据可以客观地反映大气的质量。离子色谱法具有快速、灵敏、选择性好的优点，可以同时测定多种离子［4–5］。国内已将离子色谱法应用于测定大气颗粒物样品中的8种无机阴离子和5种阳离子［6］。

人们对空气质量的关注度越来越高，对空气质量报道的准确性、及时性要求越来越强烈。仅用常规无机阴离子和阳离子的含量数据评价大气质量显然不够全面。部分研究机构已开展对大气中小分子有机酸的研究［7–8］。同时环保部门为了更客观、准确地评价空气质量而增加监测网点产生了更多的分析需求。开发适用于样品高通量快速分析的方法显得尤为重要。笔者在已建立的大气常规无机阴离子研究基础上，增加对乙酸、甲酸和甲基磺酸3种常见有机酸的测试，并与常规阴离子同时测定，采用高压离子色谱法快速检测大气采集样品中的无机离子和小分子有机酸，以满足快速高通量分析需求。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

离子色谱仪：ICS5000+型，配有EGC 500 KOH淋洗液自动发生罐和CR–ATC连续再生捕获柱，自动进样器，数据采集系统为Chromeleon 6.8，赛默飞世尔科技(中国)有限公司；

台式离心机：3–18K型，德国Sigma公司；

分析天平：ABS204–S型，梅特勒–托利多仪器(上海)有限公司；

水中氟离子、水中氯离子、水中硝酸根离子、水中硫酸根离子、水中亚硝酸根离子标准溶液：质量浓度均为1 000 mg／L，国家标准物质研究中心；

乙酸钠：优级纯，纯度为99.0%，北京谱鹏科技有限公司；

甲酸钠：优级纯，纯度为99.0%，上海丽臣生物科技有限公司；

甲基磺酸：优级纯，纯度99.0%，ACROS试剂，北京伊诺凯科技有限公司；

采样滤膜：石英滤膜，英国沃特曼公司；

实验用水为超纯水（电阻率不小于18.2 M·cm），自制。

1.2 色谱条件

色谱柱：分析柱为Thermo Fisher IonPac AS18–4 μm（150 mm×4 mm），保护柱为AG18–4μm（50 mm×4 mm）；柱温：30℃；淋洗液：30 mmol／L KOH溶液，等度洗脱；流量：1.5 mL／min；进样体积：50 μL；检测器温度：35℃；抑制器：AERS 300 4 mm。

1.3 实验方法

采样点选择城市商务区写字楼的二层露天平台，取烘干至恒重的石英滤膜，置于采样器滤膜夹上，于距地面1.5 m处，以0.1 m3／min的流量连续采样24 h。采样完成后取四分之一空气采样膜，经50 mL超纯水（18.2 M·cm）超声提取1 h，稀释，过滤除杂后直接进样分析［9］。

2 结果与讨论

2.1 样品测定

按1.3进行实验，样品典型色谱图如图1。

图1 PM2.5样品中3种有机酸和6种常见阴离子色谱图

2.2 测量精密度、线性和灵敏度

配制乙酸、甲酸、甲基磺酸3种有机酸和氟、氯、亚硝酸根、硫酸根、溴、硝酸根6种阴离子混合标准溶液，重复进样7次，记录离子色谱图，各成分的保留时间和峰面积测定结果见表1。由表1可知，9种组分保留时间、色谱峰面积测定结果的相对标准偏差分别为0.02%～0.15%和0.98%～1.9 %，表明各组分测量精密度较好。