离子色谱法测定环境空气PM2.5中可溶性阴离子

蓝雪华 黄月英 唐 丽

（广西环境保护科学研究院，广西 南宁 530022）

离子色谱法测定环境空气PM2.5中可溶性阴离子

蓝雪华 黄月英 唐 丽

（广西环境保护科学研究院，广西 南宁 530022）

采用离子色谱法测定环境空气中PM2.5颗粒的可溶性阴离子F－、Cl－、SO42－、NO3－。优化方法后标准曲线的相关性达 0.999 以上，对标准样品的测定值均在保证值范围内。实验结果表明四种阴离子的相对标准偏差为 1.28%～2.16%，加标回收率范围为90.6%～94.3%。该方法重现性好，且快速准确，适用于大气颗粒物中可溶性阴离子F－、Cl－、SO42－、NO3－的检测。

离子色谱；大气颗粒；PM2.5；可溶性阴离子

近年来对大气颗粒物PM2.5的成分研究备受关注[1]。负载复杂化学离子的大气颗粒物是大气化学反应的良好载体，也是形成酸雨、酸雾的重要因素[2]。有研究表明水溶性离子是大气颗粒PM2.5的重要组成部分，可以占到总粒子质量的三分之一以上，测定PM2.5中的水溶性离子是了解其化学组成的一个重要方面[3]，同时也有助于我们科学的解析大气颗粒物的来源，提出合理的控制对策。

大气颗粒物水溶性离子对人体健康的危害和影响，目前尚无环境医学方面的定论，但已引起国内外环境医学科技工作者的高度关注[4-6]。目前尚未检索到国内外有关大气颗粒物水溶性阴离子方面的标准分析方法。文章通过对PM2.5颗粒物中F－、Cl－、SO42－、NO3－四种阴离子的快速溶出，建立了离子色谱法同时测定环境空气PM2.5颗粒物中F－、Cl－、SO42－、NO3－四种可溶性阴离子的方法。该方法简便、重现性好，且快速、准确。

1 实验部分

1.1仪器与试剂

ICS－1000型离子色谱仪系统（美国Dionex公司），Chromeleon色谱工作站，IonPac AS14 阴离子分离柱，AG14保护柱，ASRS-300（4mm）阴离子抑制器，采用AS40 自动进样器和优普超纯水制造系统，实验用水电阻率18.25MΩ﹒cm，以及0.45μm 微孔滤膜。FCS－－阴离子标准溶液购自国家标准物质研究中心。

1.2样品处理

取采样膜的1/2样片，用干净的不锈钢剪刀剪碎并置于干净的40mL样品瓶中，加20mL超纯水超声萃取30min，此过程重复2次，合并滤液，定容至50mL容量瓶中。用一次性医用微量注射器吸取提取液，再将0.45μm针筒式微孔滤膜过滤器安装在微量注射器上过滤出待测样品。取与样品同批次的滤膜（2～3）个，与现场采集样品同时返回实验室，用相同的方法进行处理后，测定其离子本底含量，并从实际样品分析结果中扣除背景干扰。

1.3离子色谱测试条件

提高淋洗液浓度和增加流速都可以加速离子的淋洗，缩短出峰时间，但淋洗液浓度过高，流速过快，会影响离子之间的分离度，尤其是 F-离子会受到水的负峰影响，不能准确定量。通过实验最终确定色谱条件为：碳酸钠（3.5mM）-碳酸氢钠（1.0mM）缓冲溶液，流速为1.2mL/min，自动再生抑制电流为70mA，柱温30℃，池温35℃，进样量25µL。此条件下可使待测离子在15分钟内得到很好的基线分离。

1.4标准溶液的制备

在100ml容量瓶中，配成标准一系列系列溶液，标准系列溶液如下：F－：0，0.010，0.020，0.050，0.100，0.500，2.000 mg·L-1；Cl－： 0，0.050，0.100，0.500，1.000，5.000，10.000mg·L-1；SO42－：0，0.050，0.100，0.500，1.000，5.000，20.000 mg·L-1；NO3－： 0，0.050，0.100，0.500，1.000，5.000，15.000 mg·L-1。分别将标准溶液进行IC分析测定，然后以峰面积为纵坐标，以离子的浓度为横坐标，绘制标准曲线进行一次线性拟合。

2 实验结果

2.1标准色谱图

参考色谱条件，完成的可溶性阴离子的标准色谱图，见图 1。从图1可以看出在该条件下，四种阴离子能实现基线分离。

图1　4种阴离子标准溶液的离子色谱图

2.2标准曲线的绘制及标准样品的测定

标准曲线是大气颗粒中可溶性阴离子的定量根据，是整个分析过程中最重要的部分。只有标准曲线的相关系数r> 0.999，且对标准有证物质检测合格，才能准确的用于滤膜样品中的可溶性阴离子测定。由表1可知在线性范围内标准溶液的离子峰面积x与浓度y成线性关系，相关系数良好。对有证标准物质的测定值均在保证值范围内，可用于滤膜样品的测定。

表1　曲线回归方程、相关系数及线性范围

2.3样品前处理中可溶性离子溶出条件的确定

取空白滤膜一张，平均分成两份，在其中的半张滤膜中滴加含有一定量目标离子的标准溶液，晾干后按照样品前处理方法进行操作。上机测试，所得结果见表2。从结果可以看出，样品中水溶性离子F－、Cl－、SO42－、NO3－提取率均在95%以上。

表2　标准回收实验结果

2.4精密度实验

将一张采集了实际样品的滤膜平均分成4份，按照样品处理方法进行处理。样品经0.45μm微孔滤膜过滤后测定，用相对标准偏差（RSD）表示精密度。结果见表3。结果显示四种阴离子测定值的RSD≤2.16%，能满足定量方法精密度要求。

2.5加标回收实验

对PM2.5实际样品进行加标回收试验，按照所建立的方法处理样品、分析测定并计算回收率结果如表3。从结果可以看出，离子的回收率都在90%以上。

表4　标准回收实验结果

2.6实际样品溶液的测定

选取了南宁市某区的 PM2.5膜样品进行分析，样品经0.45μm微孔滤膜过滤后测定，测其峰面积，通过标准曲线求出样品溶液中的阴离子含量，进而计算出各离子的质量。实验结果显示该区大气 PM2.5颗粒物中水溶性阴离子浓度从大到小的顺序是SO42－> NO3－> Cl－>F－。总阴离子质量分数分别占相应PM2.5质量的17.38%～35.41%。

3 结论

本文提出了一种快速溶出大气颗粒物中可溶性阴离子的方法，并采用离子色谱法测定这四种可溶性阴离子，标准曲线的相关系数＞ 0.999，标准样品的测定结果均在保证值范围内；实际样品中四种阴离子测定结果表明回收率、重现性比较理想，在实样测试中结果也令人满意。

[1] Pirovano G.,Colombi C.,Balzarini A.,Riva G. M.,Gianelle V.,Lonati G.,PM2.5 source apportionment in Lombardy (Italy):comparison of receptor and chemistry-transport modeling results[J]. Atmospheric Environment,2015,106(7): 56-70.

[2] Viana M.,Querol X.,Alstuey A.,Ballester F.,Llop S., Esplugues A., Patier R. F.,Santos S. G. D.,Herce M.D. Characterising exposure to PM aerosols for an epidemiological study[J]. Atmospheric Environment,2008, 42(7):1552-1568.

[3] 张贞理,唐冠宁,蔡俊峰,等.离子色谱法同时测定大气可吸入颗粒物PM10中14种水溶性离子[J].分析试验室, 2014, 33(1):39-42.

[4] 钱孝琳,阚海东.大气颗粒物污染对心血管系统影响的流行病学研究进展[J].中华流行病学杂志,2005,26(12): 999-1001.

[5] 李红,曾凡刚,邵龙义,等.可吸入颗粒物对人体健康危害的研究进展[J].环境与健康杂志,2002,19(1):85-87.

[6] 姜薇,赵晓红.大气可吸入颗粒物对肺组织损伤机制的研究进展[J].生命科学,2007,19(1):78-81.

Determination of soluble anions in PM2.5air particles by ion chromatography

s: The method of ion chromatography was established for determination of concentrations of soluble anions, F－、Cl－、、in PM2.5air particles. Correlation coefficient of standard curve of four anions were as high as 0.999 after optimizations.The determination values of the standard sample were within the guaranteed values.The results show that he relative standard derivations are 1.28%～2.16%,and the recovery is over the range of 90.6%～94.3%. This method is fast,accurate and precise,which can be applied to determine the four water －soluble anions in the atmospheric particulates.

Ion chromatography; air particles;PM2.5;soluble anions

X51

A

1008-1151(2015)11-0044-02

2015-10-11

蓝雪华（1979－），女，广西南宁人，广西环境保护科学研究院工程师。