大气系颗粒物PM2.5中无机离子,草酸检测方案(离子色谱仪)

TSKgel IC INFORMATIONNo.005 大气细颗粒物(PM2.5)中无机离子和草酸的分析Analysis of Inorganic Ions and Oxalic acid in Atmospheric Fine ParticulateMatter (PM2.5) 悬浮在大气中的微粒物质中，粒径小于2.5um的细颗粒物(PM2.5)容易被吸入人体内，对人体健康造成影响。最近，有发表关于 PM2.5中含有的硫酸根离子与哮喘之间因果关系的研究报告”。为减少PM2.5，对细颗粒物在大气中动态的检测以及发生源头的确定显得十分重要，除了测定细颗粒物在大气元中的质量浓度外，还需要对其化学成分进行分析。除离子成分、无机元素、碳成分、PAHs外，2014年还追加制作了有关水溶性有机碳(WSOC)、无水糖、气体成分的测定手册。 本报告中介绍了通过离子色谱仪对PM2.5中含有的无机离子和草酸进行分析的应用实例。WSOC 中的主要成分分草酸，是大气中的 PAHs 等碳氢化合物在氧化等化学反应后生成的最终产物”，经常被用于大气监控。 表1 分析条件 条件1(阴离子和草酸) 色谱柱： TSKgel SuperIC-Anion HS (4.6 mml.D.x100 mm)保护柱： TSKgel guardcolumn SuperIC-AHS (4.6mml.D.×10mm) 洗脱液： 7.5 mmol/L NaHCO3 + 0.8 mmo/L Na2CO3 流 速： 1.5 mL/min 检测器： 电导检测(抑制模式) 温 度： 40 ℃ 进样量： 300 pL 条件2(阳离子) 色谱柱： TSKgel SuperIC-Cation HSII (4.6 mml.D.x100mm) 保护柱： TSKgel guardcolumn SuperlC-C HS I (4.6mml.D.×10 mm)洗脱液： 3.0 mmol/L 甲磺酸+ 2.7 mmol/L18-冠6-醚流 速： 1.0 mL/min 检测器： 电导检测(抑制模式) 温 度： 40 ℃ 进样量： 30 pL 实验条件如表1所示。色谱柱使用了快速分析柱TSKgel SuperIC-Anion HS (4.6mmI.D. x 100 mm)和 TSKgel SuperIC-CationHSⅡI (4.6 mmI.D. x 100mm)。在分析条件1中，为了提高草酸的检测灵敏度，将进样量设定为300pL。在该条件下，草酸的校正曲线在 0.01~20 mg/L 的浓度范围内具有良好的线性。根据10o法计算的仪器定量下限(IQL)为6.5ug/L。根据大气采集手册，如果以16. 5 L/min的吸收速度采集24小时，之后再通过样品前处理，萃取得到30 mL/过滤器的样品溶液，该值与0.008ug/m 相当。 图1 阴离子和草酸标准样品的色谱图 图2 阳离子标准样品的色谱图 对大气采集样品中(2014年9月、日本福冈县内)PM2.5含有的各种离子进行分析所得的色谱图如图3和图4所示。遵循“PM2.5成分测定手册”，采用与冲击式离析器相连的空气采样器收集样品，并用石英纤维过滤器进行水萃取。 35 通过分析，判断阴离子主要为硫酸根离子和硝酸根离子，阳离子为氨离子。此外，对各离子(硝酸根、硫酸根、氨)浓度、PM2.5质量浓度以及草酸浓度的变化进行1周的监控，其结果如图5所示。PM2.5质量浓度和各种离子、草酸均显示出几乎相同的变化。 图3 PM2.5萃取样品的色谱图(阴离子和草酸分析条件) 图5 大气收集样品中的各分析种的浓度变化 (上图)PM2.5浓度和PM2.5中含有的离子种浓度 (下图)草酸的浓度变化 引用文献 ( 参考文献 ) 图4 PM2.5萃取样品的色谱图(阳离子分析条件) 1)岛正之，关于细颗粒物对呼吸系统造成影响的流行病学研究，论坛8，第85届日本卫生学会学术总会(和歌山)，2015。 2)河村公隆，大气中有机气溶胶的组成分布与变化，地球化学，40，65-82，2006。 1)“关于大气中细颗粒物(PM2.5)成分测定手册的制定及部分修订(通知)”(2013年6月28日发布环水大大发第1306282号、环水大自发第1306281号)。 2)“关于大气中细颗粒物(PM2.5)成分测定手册中测定法的追加(通知)”(2014年7月29日环水大大发第1407291号、环水大自发第1407293号)。 悬浮在大气中的微粒物质中，粒径小于2.5 μm的细颗粒物（PM2.5）容易被吸入人体内，对人体健康造成影响。最近，有发表关于PM2.5中含有的硫酸根离子与哮喘之间因果关系的研究报告1）。为减少PM2.5，对细颗粒物在大气中动态的检测以及发生源头的确定显得十分重要，除了测定细颗粒物在大气中的质量浓度外，还需要对其化学成分进行分析。除离子成分、无机元素、碳成分、PAHs外，2014年还追加制作了有关水溶性有机碳（WSOC）、无水糖、气体成分的测定手册。本报告中介绍了通过离子色谱仪对PM2.5中含有的无机离子和草酸进行分析的应用实例。WSOC中的主要成分是草酸，是大气中的PAHs等碳氢化合物在氧化等化学反应后生成的最终产物2），经常被用于大气监控。实验中使用了东曹离子色谱仪IC-2010系统,和离子色谱柱TSKgel SuperIC-Anion HS(4.6 mm ID X 10 cm)。