泉州市區PM25中水溶性無機離子污染特征研究

王惠祥

摘要：于2015年12月15～21日選取泉州市區的環境空氣自動監測點位，利用小流量顆粒物采樣器對大氣中的細顆粒物PM2.5進行了為期6 d的濾膜樣品手工采樣，應用微量電子天平分析PM2.5質量和離子色譜檢測了9種陰陽離子組分含量。對比分析得出：PM2.5中主要水溶性無機離子為SO2-4、Cl-、NH+4，三者約占總離子質量分數的75%，NH+4/SO2-4平均比值接近0.5，顯示硫酸銨是細顆粒中硫酸鹽的主要存在形式，NO-3/SO2-4濃度比均小于0.16，反映了該市主要以煤煙型的固定污染源為主的大氣污染特征，其次為海鹽粒子、生物質燃燒、土壤和建筑塵等。

關鍵詞：細顆粒物PM2.5；手工采樣；離子色譜；水溶性無機離子；煤煙型

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）18012603

1引言

水溶性陰陽離子是大氣顆粒物（PM2.5）的重要組成成分，硝酸根、硫酸根、銨根、鉀離子等水溶性離子的濃度決定了顆粒物的吸濕性能及酸度，離子組分特征同時也可以反映大氣細顆粒物的來源及形成過程，因此，離子組分分析是大氣顆粒物來源解析研究的一個重要內容＼[1＼]。

離子色譜法是廣泛使用的測定離子組成的方法，具有靈敏度高、準確性高、穩定性好、樣品預處理簡單等優點，此次研究分別采用戴安DX-120和ICS-90A進行陰陽離子組分的測定。

2材料與方法

2.1大氣顆粒物PM2.5采樣及保存

選取泉州市區的環境空氣自動監測站點，利用美國熱電生產的Thermo 2025i大氣顆粒物采樣儀（配旋風式PM2.5切割頭，直徑47 mm的Whatman石英濾膜20張，采樣流量為16.7L/min）3臺于2015年12月15日～21日進行為期6 d的大氣顆粒物PM2.5手工采樣，每天的16：17～次日15：17采樣23 h，留1 h進行濾膜的更換和流量校準等質控操作，樣品采集后放置于4℃以下的冰箱中保存，盡快處理測定＼[2＼]。

2.2實驗部分

2.2.1主要儀器

主要儀器及用途見表1。

2.2.2試劑

標準樣品：F-、Cl-、NO-3、SO2-4、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、NH+4 9種離子的500 mg/L標準溶液，來自國家標準樣品研究所。

2.2.3色譜條件

陰離子色譜柱：AS14A陰離子分離柱，流動相：淋洗液8mM Na2CO3和1mM NaHCO3，進樣體積：25 μL，流速：1.2 mL/min。

陽離子色譜柱：CG12A陽離子分離柱，流動相：淋洗液1.0mM甲烷磺酸，進樣體積：25 μL，流速：1.0 mL/min＼[3＼]。

3結果和討論

離子的定性根據保留時間對照標準樣品確定，陰離子出峰順序為：F-、Cl-、NO-3、SO2-4；陽離子的出峰順序為：Na+、NH+4、K+、Ca2+、Mg2+，測定圖譜見圖1、圖2。離子的定量根據樣品的峰面積，通過標準曲線得出各種陰陽離子的濃度，結果見表3（各陰陽離子濃度為3張濾膜的平均值）。

根據陰陽離子濃度乘以15 mL換算至陰陽離子質量和大氣顆粒物PM2.5的質量進行分析比較得出，陰陽離子總質量在細顆粒物PM2.5中的占比在29～43%之間＼[4，5＼]，結果見表4。

結合表3、表4可知，陰離子濃度由高到低依次為SO2-4>CL->NO-3>F-，細顆粒物濃度低于30 mg/L時，F-未能檢出。陽離子濃度由高到低依次為NH+4>Na+>K+>Ca2+>Mg2+。初步推測我市造成細顆粒物污染主體依次為燃煤污染、海鹽粒子、機動車尾氣、生物質燃燒、土壤和建筑塵＼[6～8＼]。

4結論

（1）泉州市大氣細顆粒物PM2.5中主要水溶性離子為SO2-4、Cl-、NH+4，約占總離子質量分數75%，NH+4/SO2-4平均比值接近0.5，顯示硫酸銨是細顆粒中硫酸鹽的主要存在形式，NO-3/SO2-4濃度比均小于0.16，反映了我市主要以燃煤污染的大氣污染特征。

（2）陰陽離子總質量在細顆粒物PM2.5中的占比在29%～43%之間。

（3）Na+離子占細顆粒物PM2.5的比率僅次于NH+4，Na+離子是海鹽的主要離子組分，說明我市沿海地區PM2.5受海鹽粒子的影響不容忽視。

（4）根據陽離子濃度NH+4>Na+>K+>Ca2+>Mg2+，初步判斷我市造成細顆粒物污染主體依次為燃煤污染、海鹽粒子、機動車尾氣、生物質燃燒、土壤和建筑塵。

參考文獻：

[1]

刀谞，張霖琳，王超，等.京津冀冬季與夏季PM2.5/PM10及其水溶性離子組分區域性污染特征分析[J].環境化學，2015（1）：60～69.

＼[2＼] 中國環境監測總站.環境空氣質量（PM2.5）手工監測方法（重量法）技術規范：HJ656-2013[S].北京：中國環境科學出版社，2013.

＼[3＼]空氣和廢氣監測分析方法（第四版增補版）＼[M＼] .北京：中國環境科學出版社，2003.

＼[4＼]古金霞，吳麗萍，霍光耀，等.天津市PM2.5中水溶性無機離子污染特征及來源分析＼[J＼]，中國環境監測，2013，29（3）：30～34.

＼[5＼]陶俊，張仁健，董林，等.夏季廣州城區細顆粒物PM2.5和PM10中水溶性無機離子特征＼[J＼].環境科學，2010，31（7）：1417～1424.

＼[6＼]曹軍驥.PM2.5與環境＼[M＼].北京：科學出版社，2014.endprint

＼[7＼]Yao X H，China C K，Fang M，et al.The water-soluleionic com position of PM2.5 in Shanghai and beijing，china＼[j＼].Atmospheric Environment，2002，36（26）：4223～4234.

＼[8＼]He K B，Yang F M，Ma Y L，et al.The characteristics of PM2.5 in beijing，china＼[J＼].Atmospheric Environment，2001（36）：4959～4970.

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