離子色譜法測定大氣降水中陰離子的研究

王麗丹

上海市金山區環境監測站，上海 201508

近年來，隨著經濟的快速發展，我國已成為僅次于歐美的第三大酸雨落區，酸雨問題已成為我國的一個重大環境問題。酸雨主要由二氧化硫、氧化氮等溶解在空氣中的雨水組成。酸雨對生態環境有很大的負面影響，尤其是作物的正常生長。通常采用重量法、比色法、電極法和離子交換色譜法測定酸雨中的陰離子，但上述方法煩瑣，干擾消除困難，精度不高。離子色譜法對陰離子的測定具有獨特的優勢。本工作采用高效離子色譜法，提出了一種簡便、快速、靈敏且可以同時測定大氣降水酸雨中多個陰離子的方法。用這種方法測定了學校酸雨成分，得到了滿意的結果。

1 大氣降水與環境保護

自然中的主要水源來自大氣降水，它是水循環中的一個重要過程，可以有效地去除大氣中的溶膠，懸浮物和灰塵顆粒等，也對環境和水循環起著關鍵性影響。在降水中，判斷酸性質主要依靠陽離子和陰離子的濃度變化來確定，其中陰離子是檢測大氣質量的一個指標，降水中本身含有一定的F–、NO3–、Cl–、SO42-等常見的陰離子，但是它們的濃度會隨著空氣質量的變化而變化，只有時常對這些陰離子進行檢測才能分析降水的污染程度，并及時采取措施，減小對自然環境的危害。同時，對大氣降水進行檢測還能為污染提供更多的數據，因此加強大氣降水的陰離子檢測非常重要[1]。

2 離子色譜法概述

離子色譜法是一種對微量元素進行分析的新型技術，它在很多需要檢驗陰離子的場合都有出現，是非常普遍的元素檢測法，在我國得到了廣泛應用，而且在近些年的發展過程中，檢測方法和檢測種類也在逐步提高。離子色譜法具有檢出限低、精準度高、操作方便，還可以一次測定多種陰離子的特點，因此成為陰離子檢測的首選方法[2]。

3 離子檢測法研究進程

離子檢測法在我國的運用時間很長，最開始可以同時檢測4種陰離子，到現在發展為可以同時檢測7種陰離子，在檢測數量上得到了提高。同時，在檢測精準度上也有了一定的進展。隨著時代的進步和實驗方式的改進，離子檢測法在一次次改進中變得更加精準和具有參考性[3]。

4 離子檢測法實驗過程

IC26型離子色譜儀器，EA SY2（青島電子儀器廠）；YSB22（中國科學院上海分院科學儀器廠）；DDS211A（上海衛浴設備有限公司）。清潔劑：3mmol/L Na2CO3+2.4mmol/L NaHCO3；抑制液：0.1mol/L H2SO4+0.1mol/LH3BO3；由去離子水組成，用于上述溶液，對試劑純凈度進行分析；1.0mg/mL F-、Cl-、NO3-、SO42-、Br-和PO43-標準備用液：分別用去離子水計算，使用相應數量的NaF、NaCl、NaNO3、Na2SO4，NaBr和Na3PO4。實驗水-去離子水（電導率小于lμS/cm，實驗室自制）：超聲波清洗脫氣。

4.1 檢測方法

因為地方性降水情況復雜，空氣中含有的元素成分多樣，但陰離子又可以直觀全面地反映所檢測地區的大氣情況和環境質量，所以在檢測過程中，為了全面詳細地對大氣情況進行分析采樣，結合本實驗室的儀器情況，采用的是AS11-HC陰離子色譜柱，用KOH作為淋洗液，這種方法可以檢測大氣降水中的4種陰離子，而且簡單快捷，可操作度高，非常適用于當代大氣降水陰離子的檢測。當同時檢測陰離子的數量增加時，采用的儀器和材料又會有所不同，國內在這方面的應用非常廣泛。

4.2 實驗內容

首先對這些實驗溶液進行配制，配制后的標準溶液濃度為氟離子10.0mg/L、氯離子50.0mg/L、硝酸根50.0mg/L、硫酸根100.0mg/L。將它們分別裝在4個50ml的容器內，用超純水進行稀釋并定容至標線，混合均勻；再從中吸取規定量的4種陰離子標準溶液進行混合，滴于20ml的容器中，同樣用超純水定容至標線，最后得到4種標準質量濃度的混合工作溶液。這里的標準由實驗數據來制定，需要嚴格按照標準執行。在溶液制作完成后，對淋洗液進行處理，保證KOH淋洗液的流動性，并固定在1mL/min，就可以達到最好的試驗效果。

在測試過程中采用聚乙烯塑料桶來收集雨水樣本，收集到的雨水樣本分別裝入聚乙烯塑料瓶中，并且要在4℃的環境溫度下進行保存，接下來用滴管取用一定量的雨水樣本用0.45μm的微孔濾膜進行過濾，溶液收集至另外的聚乙烯瓶中等待檢測。需要注意的是，如果在事先判定時，發現樣本的濃度太過，則需要多次稀釋，以達到測驗標準，這在化工工廠環境中可以用到，其他測試地點暫且不考慮濃度偏高的問題。另外，在計算陰離子濃度時，需要乘以稀釋的倍數加以計算[4]。

4.6 測試結果與環境保護

經過以上的實驗方式以及精準度測試之后，得出結論，在化工工廠附近，大氣降水中的陰離子濃度變化最為明顯，而在城市公園，大氣降水中陰離子濃度變化是最小的。由此可見，各種環境對降水中陰離子的濃度影響是很大的，工業產業的大量出現，帶來了各種污染物質，即使現代對于化工產業的污染治理越來越先進，但是不能完全杜絕污染。尤其是在不夠發達的小城市，工業污染更加嚴重，對當地環境產生了嚴重影響，增加了大氣降水轉為酸性的概率，值得引起重視。

4.3 關于實驗的選擇

關于色譜柱的選擇，采用DIONEX IPNPAC AS11-HC色譜柱，它是一款專門為利用氫氧根梯度淋洗,在單次運行中分離樣品而設計的色譜柱。其制作工藝較以往的色譜柱有更多的進步，高容量且具有更高的分辨率，促進已表征樣品中有機酸和陰離子的快速分析，特別適合分離復雜樣品基質或未表征樣品中的有機酸和陰離子。它在各種水質檢測中都有用到，比如飲用水檢測、地表水檢測、廢水檢測等陰離子的檢測中都有它的身影。

關于淋洗液的流量最終確定也是有學問的，在多種流量的測試下，比較不同流量的淋洗液對離子的保留時間以及系統壓力的影響后選擇了1mL/min。

4.4 精密度實驗

將配置好的4種陰離子混合標準溶液進行測定，測定次數為6次，具體數據如表1所示。

根據表1所示，這4種陰離子測定結果的標準偏差為0.80%～3.38%，該方法是有很高的可行性的，而且重復性好。在對于同時測量數量更少的陰離子時，可以采用其他器材，依然可以達到很高的重復性，都是可行的。

表1 精密度實驗結果

4.5 加標回收試驗

使用規定數量的4種陰離子混合標準溶液放于5個20ml的容器中，使用雨水定容至標線，混勻，分別配置成不同濃度標準的陰離子溶液，放入離子色譜中進行測定。每種離子選擇3個進行濃度添加，并平行測定3次，取出它的平均值。經過加標回收率測試之后，得到的結果為82%～118%，這說明了該方法的準確度很高，符合檢測標準。

5 結束語

通過離子色譜法進行測試得出陰離子的相關數據，我國有測量4種、5種、7種的陰離子測試法，這些方法基本的測試過程和測試方法都是一樣的，只是在選取儀器和具體樣本時有一些差別，這也造成了使用離子色譜法同時測量大氣降水中的陰離子的數量不同。但是縱觀離子色譜法測定大氣降水中陰離子的研究，我國已經有了成熟的經驗和非常精準的測量結果。因為精準可視化的結果，對于大氣污染情況的監測也變得更加成熟，一方面，使我國在酸雨預防上得到了有效的成果，這也是近年來酸雨自然災害變少的一個因素。另一方面，離子色譜法測量陰離子也確實為我國的大氣污染研究提供了及時有效的信息和數據，對環境保護有重要作用。