离子色谱法检测PM2.5中水溶性离子

赵岩

鞍山市环境监测中心站（鞍山　114004）

离子色谱法检测PM2.5中水溶性离子

赵岩

鞍山市环境监测中心站（鞍山114004）

针对大气污染PM2.5膜样品，建立有效的分析水溶性离子的分析方法。方法简单易于操作，重现性好，精密度高。检出限为0.001～0.030mg/L，相对标准偏差为0.44%～1.69%，加标回收率为59.8%～108%。

离子色谱；PM2.5；水溶性离子

水溶性无机离子及铵根离子是大气颗粒物的重要组成部分［1-2］，多存在于细颗粒物中，约占PM2.5总量的20%～50%［3］。近年来，由于城市化进程的加快使得雾霾频发，人们提高了对大气污染的关注度，尤其是PM2.5。PM2.5中的细微颗粒能够直接进入肺泡，并进入肺部毛细血管中，使得有害的物质进入人体循环系统，从而对健康造成很大的危害［4-5］。不仅如此，由于水溶性离子有较强的亲水性，还可直接影响降水的酸度，是酸雨形成的主要原因。因而，建立PM2.5中水溶性无机离子及铵根的分析方法，是环境监测工作的需要，也是社会发展的需要。

本文介绍的是用离子色谱检测PM2.5中F-，Cl-，NO3-，SO42-，Na+，NH4+，K+，Mg2+，Ca2+的方法，方法简便易操作，灵敏度高，重现性好，可以为环境监测相关项目提供参考。

1　实验部分［6］

1.1实验原理

去离子水超声提取样品，由于样品中的无机离子及铵根离子在色谱分离柱中的吸附能力不同，在淋洗液的作用下各离子被依次洗脱，根据保留时间定性，峰高或峰面积定量。

1.2适用范围

本方法适用于PM2.5中水溶性无机阴、阳离子及铵根的测定。方法的检出限为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），测定下限依次为0.060，0.120，0.080，0.120，0.04，0.04，0.04，0.04，0.04（mg/L）。

1.3主要试剂和材料

除非另有注明，分析时均使用符合国家标准的优级纯化学试剂。标准溶液由国家环境保护标准样品研究所生产。实验用水为电导率小于0.2μs/m（25℃时测定）去离子水。

氢氧化钠溶液：c（NaOH）=100m mol/L，甲基磺酸溶液：20m mol/L，阴离子标准储备液：ρ（F-，Cl-，NO3-N，SO42-）=5，50，50，100mg/L，阴离子标准使用液：ρ（F-，Cl-，NO3-，SO42-）=0.5，5，22.1，10mg/L，阳离子标准储备液：

ρ（Na+，NH4-N，K+，Mg2+，Ca2+）=25，25，50，25，25 mg/L，阳离子标准使用液：

ρ（Na+，NH4+，K+，Mg2+，Ca2+）=2.5，3.21，5，2.5，2.5 mg/L，SPE C18前处理小柱，Φ90mm石英滤膜。

1.4仪器及工作条件

（1）ICS3000型离子色谱仪，包括AS型自动进样器、电导检测器。配AS19阴离子分离柱、AERS500阴离子抑制器及CS12阳离子分离柱、CERS500阳离子抑制器。

（2）空气智能TSP采样器

（3）阴离子系统工作条件：淋洗使用液浓度20 m mol/L，淋洗液流速1 mL/min，抑制器工作电流60mA，柱温箱温度30℃。

（4）阳离子系统工作条件：淋洗使用液浓度20 m mol/L，淋洗液流速1 mL/min，抑制器工作电流68mA，柱温箱温度30℃。

1.5实验步骤

（1）样品的采集

空气智能采样器以100L/min的速度采集样品，采样时间23～24小时。

（2）试料的制备

切取1/8滤膜试样，剪碎，放入30mL磨口瓶中，加8mL去离子水，超声提取20min。

（3）样品的分析

将1.5.2中试料经C18小柱和0.22μs微孔滤膜过滤后制成试样，进行上机操作。样品谱图见图1和图2。

图1　阴离子样品谱图

图2　阳离子样品谱图

2　结果与讨论

2.1检测结果的计算

采用单点法计算检测结果，公式如下：

ρ----标液及试料中各个离子的浓度，单位mg/L；

A----标液及试料中各个离子的响应值（这里以峰面积计）。

2.2检出限及测定下限

离子色谱检出限是2倍基线噪声所对应的浓度值。本实验中各个离子的检出限及检测下限见表1。

表1　检出限及检测下限

2.3精密度的测定

配制一定浓度混标样品，每个样品平行测定六次，分别计算均值和相对标准偏差，结果见表2。

表2　精密度实验结果

2.4准确度测定

阴、阳离子各选取五个实际样品进行加标实验（测试结果见表3），根据测试结果，膜样品加标回收率在59.8%～108%之间，基本满足质控要求。

表3　实样加标回收实验

3　结论

离子色谱法监测环境样品操作简便，方法检出限低，具有良好的稳定性和重现性。

用空气智能采样器采集PM2.5膜样品，去离子水超声提取膜中水溶性离子，离子色谱分析各组份含量，具有前处理简单、方法易于推广、精密度和准确度良好等特点。建议此方法在大气环境监测中逐步完善并推广使用，为环境监测的相关领域提供技术支持。

［1］徐宏辉，王跃思，温天雪，等.北京大气气溶胶中水溶性离子的粒径分布和垂直分布［J］.环境科学，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，黄晓峰，等.北京大气细粒子和超细粒子理化特性、来源及形成机制［M］.北京：科学出版社，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］降水监测空气和废气分析方法（第四版）［M］.北京：中国环境科学出版社，2003.

（责任编辑：文婷）

TL271+4

A

1003-3319（2016）03-00005-02

10.19469/j.cnki.1003-3319.2016.03.0005