泉州市区PM25中水溶性无机离子污染特征研究

王惠祥

摘要：于2015年12月15～21日选取泉州市区的环境空气自动监测点位，利用小流量颗粒物采样器对大气中的细颗粒物PM2.5进行了为期6 d的滤膜样品手工采样，应用微量电子天平分析PM2.5质量和离子色谱检测了9种阴阳离子组分含量。对比分析得出：PM2.5中主要水溶性无机离子为SO2-4、Cl-、NH+4，三者约占总离子质量分数的75%，NH+4/SO2-4平均比值接近0.5，显示硫酸铵是细颗粒中硫酸盐的主要存在形式，NO-3/SO2-4浓度比均小于0.16，反映了该市主要以煤烟型的固定污染源为主的大气污染特征，其次为海盐粒子、生物质燃烧、土壤和建筑尘等。

关键词：细颗粒物PM2.5；手工采样；离子色谱；水溶性无机离子；煤烟型

中图分类号：X703

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）18012603

1引言

水溶性阴阳离子是大气颗粒物（PM2.5）的重要组成成分，硝酸根、硫酸根、铵根、钾离子等水溶性离子的浓度决定了颗粒物的吸湿性能及酸度，离子组分特征同时也可以反映大气细颗粒物的来源及形成过程，因此，离子组分分析是大气颗粒物来源解析研究的一个重要内容＼[1＼]。

离子色谱法是广泛使用的测定离子组成的方法，具有灵敏度高、准确性高、稳定性好、样品预处理简单等优点，此次研究分别采用戴安DX-120和ICS-90A进行阴阳离子组分的测定。

2材料与方法

2.1大气颗粒物PM2.5采样及保存

选取泉州市区的环境空气自动监测站点，利用美国热电生产的Thermo 2025i大气颗粒物采样仪（配旋风式PM2.5切割头，直径47 mm的Whatman石英滤膜20张，采样流量为16.7L/min）3台于2015年12月15日～21日进行为期6 d的大气颗粒物PM2.5手工采样，每天的16：17～次日15：17采样23 h，留1 h进行滤膜的更换和流量校准等质控操作，样品采集后放置于4℃以下的冰箱中保存，尽快处理测定＼[2＼]。

2.2实验部分

2.2.1主要仪器

主要仪器及用途见表1。

2.2.2试剂

标准样品：F-、Cl-、NO-3、SO2-4、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、NH+4 9种离子的500 mg/L标准溶液，来自国家标准样品研究所。

2.2.3色谱条件

阴离子色谱柱：AS14A阴离子分离柱，流动相：淋洗液8mM Na2CO3和1mM NaHCO3，进样体积：25 μL，流速：1.2 mL/min。

阳离子色谱柱：CG12A阳离子分离柱，流动相：淋洗液1.0mM甲烷磺酸，进样体积：25 μL，流速：1.0 mL/min＼[3＼]。

3结果和讨论

离子的定性根据保留时间对照标准样品确定，阴离子出峰顺序为：F-、Cl-、NO-3、SO2-4；阳离子的出峰顺序为：Na+、NH+4、K+、Ca2+、Mg2+，测定图谱见图1、图2。离子的定量根据样品的峰面积，通过标准曲线得出各种阴阳离子的浓度，结果见表3（各阴阳离子浓度为3张滤膜的平均值）。

根据阴阳离子浓度乘以15 mL换算至阴阳离子质量和大气颗粒物PM2.5的质量进行分析比较得出，阴阳离子总质量在细颗粒物PM2.5中的占比在29～43%之间＼[4，5＼]，结果见表4。

结合表3、表4可知，阴离子浓度由高到低依次为SO2-4>CL->NO-3>F-，细颗粒物浓度低于30 mg/L时，F-未能检出。阳离子浓度由高到低依次为NH+4>Na+>K+>Ca2+>Mg2+。初步推测我市造成细颗粒物污染主体依次为燃煤污染、海盐粒子、机动车尾气、生物质燃烧、土壤和建筑尘＼[6～8＼]。

4结论

（1）泉州市大气细颗粒物PM2.5中主要水溶性離子为SO2-4、Cl-、NH+4，约占总离子质量分数75%，NH+4/SO2-4平均比值接近0.5，显示硫酸铵是细颗粒中硫酸盐的主要存在形式，NO-3/SO2-4浓度比均小于0.16，反映了我市主要以燃煤污染的大气污染特征。

（2）阴阳离子总质量在细颗粒物PM2.5中的占比在29%～43%之间。

（3）Na+离子占细颗粒物PM2.5的比率仅次于NH+4，Na+离子是海盐的主要离子组分，说明我市沿海地区PM2.5受海盐粒子的影响不容忽视。

（4）根据阳离子浓度NH+4>Na+>K+>Ca2+>Mg2+，初步判断我市造成细颗粒物污染主体依次为燃煤污染、海盐粒子、机动车尾气、生物质燃烧、土壤和建筑尘。

参考文献：

[1]

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Pollution Characteristics of Water-Soluble Inorganic Ions in PM2.5 over Quanzhou

Wang Huixiang

（Quanzhou Environmental Monitoring Centre， Quanzhou 362000， China）

Abstract： PM2.5 samples were collected at city center air automatic monitoring points using small flow particles sampler. The sampling periods were from December 15 to 21 in 2015. Microelectronic balance is used to analyze quality of PM2.5 and ion chromatography detection is used to analyze nine ions components. From the analysis that main water-soluble inorganic ions in PM2.5 were SO2-4， Cl-， NH+4 accounting for about 75% of the total ions mass. The ratio of NH+4/SO2-4 was about 0.5， which indicated SO2-4 is the main form of sulfate in fine particles. The mean mass ratio of NO-3/SO2-4 was less than 0.16， which indicates that coal-smoking stationary sources were mainly pollutants existent in Quanzhou， followed by sea salt particles， biomass burning， soil dust and construction， etc.

Key words： Fine particulate matter PM2.5； manual sampling； IC （ion chromatography）； water-soluble inorganic ions； coal-smokingendprint