雾霾颗粒物中水溶性离子及无机元素的解析研究
离子色谱法测定环境空气颗粒物中水溶性阴离子
缘乞科枚Journal of Green Science and Technology2021年3月第23卷第6期离子色谱法测定环境空气颗粒物中水溶性阴离子罗鑫1,董黎静1,刘明元2(1.江苏省常州环境监测中心，江苏常州213000；2,江苏龙环环境科技有限公司，江苏常州213000)摘要：通过测试全程序空白、标准回归曲线、检出限等对离子色谱法测定环境空气颗粒物中F~、C「、NCV、Br-、NO丁、PO「、SO厂7种水溶性阴离子进行了方法验证。
结果表明：一定浓度范围内的线性回归较理想，准确度和精密度较好。
滤膜样品采样体积以60m%标准状态)计，检出限为0.009〜0.029M g/m3,降尘样品取样量以0.1000g计，检出限为0.006〜0.018mg/g,均能满足标准的要求。
采用该方法测定了常州市某些点位的环境空气颗粒物及降尘中7种阴离子浓度，也有较好的适用性。
关键词：离子色谱法；颗粒物；水溶性阴离子中图分类号：X501文献标识码：A文章编号：1674-9944(2021)06-0132-031引言大气颗粒物在对流层大气中至关重要，其浓度水平达到一定程度时会对环境空气形成污染，对人体健康、空气质量和气候变化均会产生重要影响，对大气颗粒物质量浓度及其化学组分的研究一直是人们关注的热点山。
大气颗粒物的组成十分复杂，其中与人类活动密切相关的成分主要包括离子成分、痕量元素和有机成分。
水溶性离子是大气颗粒物的重要组分，其中的sor,Nor,nh+主要是由sc)2、no*、nh3等气体污染物经二次化学生成的二次无机离子，是影响大气污染的重要原因口间。
因此，准确地表征颗粒物中水溶性离子已成为研究大气污染的重要手段。
本试验根据《环境空气颗粒物中水溶性阴离子的测定离子色谱法》(HJ 799-2016)对颗粒物中水溶性阴离子开展方法验证和实样测定。
2测试方法2.1方法原理采集的环境空气颗粒物样品，经过去离子水超声提取、阴离子色谱柱交换分离后，用抑制型电导检测器检测，根据保留时间定性，峰面积定量。
PM2.5概况及研究方法
PM2.51、雾霾（含PM2.5）国内外研究现状、水平2、研究方法：采样、分析测试（化学、电镜等）评价方法3、形成机理研究现状、研究方法4、光化学反应研究、实验方法PM2.5的化学物种采样与分析方法定义:PM2.5是指空气动力学直径小于或等于2.5μm 的大气颗粒物。
滤膜采样器的主要部件,包括粒径切割器、常用滤膜、滤膜支撑垫以及采样流量的测量与控制装置等。
气溶胶的物理化学性质(如总粒数浓度、云凝结核浓度、光学系数、密度和平衡态含水量等) 、特定粒径颗粒物的化学成分。
成分:PM2.5主要包括含碳组分、水溶性离子物种以及无机多元素,其中既有性质稳定的组分,也有半挥发性成分,包括硝酸铵、半挥发性有机物(SVOCs)和水蒸气(H2O)PM2.5中的许多无机物质(如水溶性组分2-4SO 、-3NO 、+4NH 和其它无机离子)以及部分有机物在大气中具有吸湿性。
虽然有一些研究尝试采用不同的技术与方法(如微波共振、热力学模拟等)对气溶胶中的含水量进行测量或计算,但目前尚无可靠的技术对大气颗粒物中的含水量进行直接(化学)测量,因此在采样中通常未对H2O 的含量变化加以考虑。
PM2.5中半挥发性无机组分(主要是硝酸铵) 在采样过程中的吸附与挥发问题得到成功解决,而在SVOCs 的采样误差问题上迄今尚未形成统一的认识,有关的采样技术仍在发展之中。
温度、压力和相对湿度等均对NH4NO3的热力学平衡有影响,其中温度的影响最大:当温度低于15℃时,NH4NO3主要以颗粒物的形式存在;当气温高于30℃时,NH4NO3主要以气态HNO3 和NH3的形式存在。
因此,采样过程中温度与压力的变化均可改变NH4NO3的分配平衡。
硝酸铵采样: 在采样器的切割器之后设置扩散溶蚀器(Diffusion denuder)吸收气流中的气态硝酸与NOx 以消除其与Teflon 滤膜上所捕集的颗粒物反应,同时在Teflon 滤膜之后设置一张尼龙滤膜以吸收从Teflon 膜的颗粒物中挥发的硝酸盐离子.有机碳( OC)的采样: 研究认为石英膜与所捕集的颗粒物对有机气体的吸附是主要的,如果不对收集在石英滤膜上的气相成分加以修正,则所测得的碳质颗粒物的含量存在正偏差. 通常在第一个石英膜后再串联一个后置石英膜或在另一个平行的端口设置一个Teflon 膜和一个后置石英膜来进行修正。
影响环境空气中细颗粒物（PM2.5）浓度变化的研究
影响环境空气中细颗粒物（PM2.5）浓度变化的研究摘要本文从水蒸气对环境空气中细颗粒物（PM2.5）浓度变化的影响进行了研究，水蒸汽是影响环境空气中细颗粒物（PM2.5）浓度变化产生雾霾的载体并起着决定性的因素。
关键词细颗粒物（PM2.5）水蒸汽影响因素细颗粒物又称PM2.5，指环境空气中空气动力学当量直径小于2.5微米的颗粒物。
由于PM2.5粒径小，活性强，能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，环境空气污染就越严重。
易附带有毒有害物质（如：重金属，微生物等），并且在空气中停留时间较长，传播远，所以对人体健康和环境空气质量的影响较大。
1 成因分析PM2.5的主要成分有三大类：水源性阴离子，碳质组分，无机元素。
主要有自然源和人为源。
危害较大的是人为源。
在学术界分为一次气溶胶和二次气溶胶两种。
自然界中的火山爆发，沙尘暴，森林火灾等会将大量的细小颗粒物扩散到大气层中。
工业生产、汽车尾气、居民生活使用的煤或其它燃料在使用时的排放二次生成PM2.5和大气氧化性气态颗粒物等各种因素影响造成颗粒物的高增长。
2 影响因素通过某城市环境空气质量的春夏秋冬各季节PM2.5浓度变化趋势图(见图1- 4)，有针对性的对大气降水前后PM2.5浓度变化研究分析发现，在大气降水初期一段时间PM2.5浓度会升高，随着降水过程呈现前高后低，待降水结束天气转晴，随气温升高，PM2.5又会有小幅度升高波动。
在对有降水和无降水全年PM2.5浓度平均值变化趋势图（见图5-8）研究分析中发现有降水期间PM2.5浓度值比无降水期间Pm2.5浓度值相对高。
从中发现二次生成的PM2.5用排除法除去空气中既有的气态前体物、大气氧化性等各种因素后，可以很直观的得出：环境空气中的湿度对二次生成的PM2.5浓度变化起着较大的影响，也就是说空气中的水蒸汽含量直接影响PM2.5浓度变化。
通过对照全年降水和湿度关联图和有降水和无降水全年PM2.5浓度日平均值变化趋势图（见图9）研究分析，可以看出当空气相对湿度约大于50%时PM2.5浓度会有个明显升高过程，随着降水的冲刷PM2.5浓度也会有个下降过程。
离子色谱测定环境空气颗粒物中无机阴阳离子问题浅析
离子色谱测定环境空气颗粒物中无机阴阳离子问题浅析摘要：针对离子色谱法测定环境空气颗粒物中阴阳离子的过程中，常出现的空白高、精密度差、准确度差、基线问题、色谱峰问题、保留时间问题和相关参数不合格等问题，简要列出相应原因和解决办法，并总结出实验过程中需要注意的事项。
关键词：离子色谱；颗粒物；无机阴阳离子1 引言悬浮在空气中的固体或液体颗粒物，(不论长期或短期)因对生物和人体健康会造成危害而称之为颗粒物污染。
颗粒物的种类很多，一般指0.1-75μm之间的尘粒、粉尘、雾尘、烟、化学烟雾和煤烟。
其危害特点是粒径1μm以下的颗粒物尘降慢、波及面大而远。
颗粒物对环境和人体健康造成危害，是影响我国环境空气质量的首要污染物[1]。
水溶性阴阳离子是大气颗粒物的重要组成成分，硝决定了颗粒物的吸湿性能及酸度[2]，同时也与大气降水的酸度密切相关[3]，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，准确分析可溶性无机阴阳离子浓度，对衡量颗粒物对大气的污染程度有着重要的作用。
通过分析环境空气颗粒物中可溶性阴阳离子的组成与平衡规律，研究颗粒物样品的元素变化和酸碱平衡等，可探究大气污染物污染物成分、排放量与颗粒物样品性质的关系，离子色谱法是分析可溶性无机阴阳离子的常用方法，具有检出限低、线性好、仪器自动化程度高、快速、简便等多种优点[4]，本文就应用离子色谱法测定环境空气颗粒物中可溶性无机阴阳离子过程中的常见问题，进行分析与探讨并列出几条注意事项。
2 材料与方法2.1仪器和器材赛默飞DIONEX AQUION 离子色谱仪；抑制器型号：AERS 500/CDRS 500；检测器型号：DS6；淋洗液发生装置；AS-DV 自动进样器；大气颗粒物采样仪Thermo；超声波清洗器HX-4000；玻璃纤维滤膜+聚四氟乙烯滤膜盒；100ml具塞聚乙烯样品瓶；5ml进样瓶；C18小柱；水系14μm微孔滤膜；10ml注射器。
2.2试剂甲烷磺酸；氟、氯、硝酸根、硫酸根标准储备液：1000mg/L；国家有色金属及电子材料分析测试中心；钾、钠、钙、镁、铵标准储备液：1000mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心。
我国典型地区大气PM2.5水溶性离子的理化特征及来源解析
我国典型地区大气PM2.5水溶性离子的理化特征及来源解析随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，大气污染成为了一个严重的环境问题。
其中，PM2.5是一种重要的大气污染物，它不仅对人体健康产生直接影响，同时也对气候和生态环境产生重要影响。
PM2.5是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物，其中水溶性离子是其主要成分之一。
水溶性离子的理化特征及其来源解析对于大气污染防治具有重要意义。
一、大气PM2.5水溶性离子的理化特征大气PM2.5中的水溶性离子主要包括硫酸根离子（SO42-）、硝酸根离子（NO3-）、铵离子（NH4+）、钠离子（Na+）、钙离子（Ca2+）、镁离子（Mg2+）、钾离子（K+）等。
这些离子的存在形式主要有溶解态和气溶胶态。
1. 水溶性离子的溶解态水溶性离子的溶解态是指离子以溶液形式存在于颗粒物表面的情况。
在大气中，水溶性离子会与颗粒物表面的水分子结合形成离子-水合物。
而离子半径、电荷大小以及溶解度都会影响离子的溶解态。
2. 水溶性离子的气溶胶态水溶性离子的气溶胶态是指离子以气态形式存在于大气中的情况。
气溶胶态的水溶性离子主要存在于大气颗粒物中，以颗粒物的形式悬浮在空气中。
二、大气PM2.5水溶性离子的来源解析大气PM2.5水溶性离子的来源非常复杂，主要包括自然源和人为源两大类。
1. 自然源自然界中许多过程会产生水溶性离子的自然源，如火山喷发、植物挥发性有机物的氧化、海洋气溶胶的形成等。
这些自然源所产生的水溶性离子在大气中的浓度通常会受到气象条件的影响。
2. 人为源人为活动也是大气PM2.5水溶性离子的重要来源之一。
工业排放、交通尾气、燃煤和燃油燃烧等活动都会产生大量的水溶性离子。
此外，农业施肥、垃圾焚烧、建筑施工等也是水溶性离子的人为来源。
这些人为源的水溶性离子在大气中的浓度通常会受到人类活动强度和地域差异的影响。
三、典型地区大气PM2.5水溶性离子的目前状况我国不同地区的大气PM2.5水溶性离子状况存在显著的地域差异。
杭州市PM10水溶性离子特征及源解析
浙江工业大学学报JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol49No1 Feb2021第49卷第1期2021年2月杭州市PM】。
水溶性离子特征及源解析金赞芳，钱李婧，胡琪悦，施亚盛，胡晶，付国威(浙江工业大学环境学院，浙江杭州310014)摘要：可吸入颗粒物(PM")是大气的主要污染物之一，对其进行控制有助于改善空气质量。
2018年12月至2019年11月在杭州市采集PM"样品，分析样品中水溶性无机离子的组成特征及其季节变化规律，并通过潜在源贡献因子法(PSCF)、浓度权重轨迹分析法(CWT)、相关性分析和PMF 模型等方法探讨PM10中水溶性无机离子的来源。
结果表明:PM10年均质量浓度为(105.97士50.01)&g/m3,低于国家二级标准；受季风气候影响，PMi0季平均质量浓度在冬季最高，夏季最低；PM"中各离子质量浓度由大到小排列为NO'>SO4'>NH]>Ca2+>Na+>Cl'>K+>Mg2+；NO',SO2',NH]3种离子，约占总水溶性无机离子质量浓度的85.0%，可见杭州市大气中二次气溶胶污染程度高，主要以(NH4)2SO4和NH4NO3的形式存在；大气中PM“的水溶性离子主要来源有机动车排放源相关性二次气溶胶、生物质燃烧源、煤燃烧源相关性二次气溶胶、海洋源以及土壤和建筑扬尘源等5类。
关键词：杭州；PM“；水溶性无机离子；PMF中图分类号：X513文献标志码:A文章编号：1006-4303(2021)01-0111-08 Characteristics and source analysis of water-soluble ions in PM10in HangzhouJIN Zanfang,QIAN Lijing,HU Qiyue,SHI Yasheng,HU Jing,FU Guowii(Co l egeofEnvironment$Zhejiang UniversityofTechnology$Hangzhou310014$China)Abstract:PM：0is one of the main pollutants in the atmosphere and the control of PM10is in favor of improving the air quality of Hangzhou.PM10samples were collected from Dec.2018to Nov.2019in Hangzhou to analyze the composition and seasonal variation of water-solubleinorganic ionsin the samples.Based applying the potentialsource contribution method(PSCF),the concentration-weightedtrajectory(CWT)analysis,correlation analysisand PMF model,the sourcesof water-solubleinorganicionsin PM10were explored.The results showed that the average annual mass concentration of PM：0(105.97士50.01)&g/m3was lower than the secondary nationalstandardsin GB3095-2012.Influencedbythe monsoonclimate,PM10hadthehighest and lowest seasonal average concentration in winter and summer,respectively.The concentrationsofwater-solubleinorganicionsinPM10showedasequenceasfo l ows:NO3'>SO24'> NH]>Ca2+>Na+>Cl->K]>Mg2].The NO',SO厂and NH]ions accounted for about85% ofthetotalconcentration ofthe water-solubleinorganicions,indicating thatthe secondary aerosol pollution in Hangzhou,which was mainly in the form of(NH4)2 SO4and NH4NO3,was serious.The mainsourcesofthe water-solubleinorganicionsin PM10in Hangzhouincluded5 kinds,i. e.,secondary aerosol related to vehicle emission,biomass combustion,secondary aeroVol related to coal combuVtion$marineVourceVandVoil and duVt from buildingV.Keywords:Hangzhou；PM10;water-soluble inorganic ions；PMF收稿日期:2020-03-19基金项目：国家自然科学基金资助项目(41673097,1273129)作者简介：金赞芳(1976—)，女，浙江湖州人，教授，研究方向为流域氮循环，-mail：jinzanfang@。
PM2.5中水溶性离子分布全解
3
典型污染事件中水溶性离子 的分布特征
典型污染事件和晴天时离子的质量浓度
对于西安市来说,机动车尾气排放是一个持续的污染物排放源,沙尘天气和燃煤具有季节性,生 物质燃烧和燃放烟花具有偶然性的特点.
典型污染事件
浮尘天气发生时水溶性离子 的分布特征明显与灰霾天气不同, 各离子浓度的变化与灰霾天气相 反. NH4+, NO3-和SO42-三种离子 的质量浓度在PM2.5中大大降低, 而Ca2+增加很多.在PM2.5中 NH4+, NO3-和SO42-与其年均质量 浓度的比值分别为0.11, 0.12和 0.21.
K+ Ca2+
Na+ Mg2+
度在四个季节中表现出组分 浓度小、时段分布较平均的 规律
Ca2+的质量浓度在四个季节时
段分布平均，但在春季浓度明显 高于其他季节，这可能是由于 Ca2+多来自土壤和沙尘，而春季 多刮风且经常出现沙尘暴天气， 导致其浓度偏高
Cl-
Cl-在夏季表现出组分浓度小，
时段分布较平均的规律，但在其 他三季呈现一定的折线变化；Cl在冬季的浓度高于其他季节，是 因为煤中含有氯化物，冬季采暖 大量燃煤所致
水溶性离子在PM霾和正常天气下水溶性离 子的分布特征
晴天时可溶性离子质量浓度
Na+
0.7
N03- 8.5
Mg2+
0.3
K+
1.7 1.8
可溶性离子质量浓度 （ug/m3）
Ca2+
NH4+
Cl- 2.6
8
S04
2- 18.8
灰霾时可溶性离子质量浓度
Na+
我国PM2.5中水溶性 无机离子的空间分布
PM2.5概况及研究方法
PM2.51、雾霾（含PM2.5）国内外研究现状、水平2、研究方法：采样、分析测试（化学、电镜等）评价方法3、形成机理研究现状、研究方法4、光化学反应研究、实验方法PM2.5的化学物种采样与分析方法定义:PM2.5是指空气动力学直径小于或等于2.5μm 的大气颗粒物。
滤膜采样器的主要部件,包括粒径切割器、常用滤膜、滤膜支撑垫以及采样流量的测量与控制装置等。
气溶胶的物理化学性质(如总粒数浓度、云凝结核浓度、光学系数、密度和平衡态含水量等) 、特定粒径颗粒物的化学成分。
成分:PM2.5主要包括含碳组分、水溶性离子物种以及无机多元素,其中既有性质稳定的组分,也有半挥发性成分,包括硝酸铵、半挥发性有机物(SVOCs)和水蒸气(H2O)PM2.5中的许多无机物质(如水溶性组分2-4SO 、-3NO 、+4NH 和其它无机离子)以及部分有机物在大气中具有吸湿性。
虽然有一些研究尝试采用不同的技术与方法(如微波共振、热力学模拟等)对气溶胶中的含水量进行测量或计算,但目前尚无可靠的技术对大气颗粒物中的含水量进行直接(化学)测量,因此在采样中通常未对H2O 的含量变化加以考虑。
PM2.5中半挥发性无机组分(主要是硝酸铵) 在采样过程中的吸附与挥发问题得到成功解决,而在SVOCs 的采样误差问题上迄今尚未形成统一的认识,有关的采样技术仍在发展之中。
温度、压力和相对湿度等均对NH4NO3的热力学平衡有影响,其中温度的影响最大:当温度低于15℃时,NH4NO3主要以颗粒物的形式存在;当气温高于30℃时,NH4NO3主要以气态HNO3 和NH3的形式存在。
因此,采样过程中温度与压力的变化均可改变NH4NO3的分配平衡。
硝酸铵采样: 在采样器的切割器之后设置扩散溶蚀器(Diffusion denuder)吸收气流中的气态硝酸与NOx 以消除其与Teflon 滤膜上所捕集的颗粒物反应,同时在Teflon 滤膜之后设置一张尼龙滤膜以吸收从Teflon 膜的颗粒物中挥发的硝酸盐离子.有机碳( OC)的采样: 研究认为石英膜与所捕集的颗粒物对有机气体的吸附是主要的,如果不对收集在石英滤膜上的气相成分加以修正,则所测得的碳质颗粒物的含量存在正偏差. 通常在第一个石英膜后再串联一个后置石英膜或在另一个平行的端口设置一个Teflon 膜和一个后置石英膜来进行修正。
PM25中水溶性离子分布全解
铵盐
NH4+大多数分布在细粒子中,主要来源于牲畜 喂养、农业灌溉和有机质的降解等过程产生的NH3在 大气中的转化.局地源对NH+4的影响最为明显,因此 其季节变化不太明显。
无机可溶性离子
Na+ 和Cl-
西安市地处中国内陆地区，远离海岸，可以排除Na+和Cl-的海盐来源.细粒子中的钠离 子和氯离子主要来自燃煤源粗粒子中的钠离子主要来自土壤风沙扬尘.。Cl-的质量浓度在冬 季要远远高于其它季节，PM2.5中Cl-浓度在冬季是其它季节的2.4倍，可见西安市大气颗粒 物中大部分Cl-来源于取暖燃煤。
PM2.5 组成成分
Pm2.5 中水溶性离子
PM2.5 组成一般分为可溶性 组分、元素组分和碳质组分，可 溶性组分一般包括硫酸盐、硝酸 盐、铵盐、氯化钠等无机组分及 甲酸、乙酸、乙二酸等可溶性有 机物，可溶性组分一般占PM2.5 质量的20 ％-50 ％。
无机可溶性离子
硫酸盐
硝酸盐
铵
盐
硫酸盐
PM2.5中硫酸根的生成机制认为主要有两类:气相和液相氧化。气相 反应主要是通过S02与OH-自由基的氧化反应；液相氧化是S02在云、雾 水中或者气溶胶液滴表面在氧化剂(如H2O2和03)和金属(如Mn、Fe)的 催化氧化下生成H2S04。在干净大气中,S042-的形成以均相成核为主,而 在污染大气条件下,非均相氧化是S042_的主要生成途径。主要来源为化 石燃料的燃烧,在冬季的排放量远高于其它季节,春季达到最小值。SO2-4 浓度不仅与排放源有关，也与大气中气态SO2转化为颗粒态SO2-4的光 化学反应和液相氧化有关，通常以(NH4)2SO4, NH4HSO4和H2SO4的 形式存在，且这些硫酸盐均是水溶性的.随着夏季辐射强度的增大，光化 学反应增强,，SO2-4质量浓度会逐渐增大。
大气颗粒物化学组分分析研究进展
大气颗粒物化学组成分析技术摘要大气颗粒物的化学组成非常复杂, 包括大量矿质氧化物、可溶性硫酸盐、硝酸盐、海盐、多环芳烃、有机酸和有机氯等。
大气颗粒物对局地、区域甚至全球大气辐射平衡、大气能见度和元素的生物化学循环具有重要影响, 危害人体健康。
化学组成是决定大气颗粒物各种环境效应的关键因素。
本文从大气颗粒物的化学组分的研究出发，阐述了离线技术和在线技术在颗粒物组分分析中的应用进展，对于采样技术、样品预处理技术进行了比较分析。
关键词大气颗粒物化学组成分析方法引言大气气溶胶(aerosol)是指空气动力学当量直径为0.001-100μm的固体或液体微粒均匀分散在空气中形成的分散体系。
其中, 分散相固体或液体微粒统称为大气颗粒物（APM)。
大气颗粒物根据粒径大小主要分为总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）3种。
由于大气颗粒物，特别是细颗粒物对人体健康和环境的潜在危害大，关于颗粒物的组成及来源解析方面的研究日益受到国内外重视[1-3]。
其中大气颗粒物的化学组成分析是评价其环境效应、气候效应和进行源解析以及建立有效控制措施的基础。
本文对近年来国内外大气颗粒物化学组成分析的研究进行了较详细的综述。
1 大气颗粒物的化学组分大气颗粒物的化学组分复杂，主要分为无机元素、水溶性离子、含碳组分3大类[4]。
无机元素包括Ca、Fe、Al、Si、Ti、Ni、P、K、V、S、As、Cu、Pb、Zn、Se、Br、Cr、Hg等。
水溶性离子主要有Mg2+、Ca2+、NH4+、F-、SO42-、NO3-等，其中Mg2+、Ca2+主要来源于土壤和植物燃烧，F- 主要来源于工业排放，SO42-主要来源于工业排放和汽车尾气，NO3-主要来源于化工燃料燃烧，NH4+主要来源于畜牧业和化肥的利用。
1.1大气颗粒物化学组成分析方法化学组成分析的一般流程为:sampling→pretreatment→determining，依据三者的关系,化学组成分析可分为离线分析和在线分析。
环境污染化学-大气中PM2.5的控制技术
大气中PM2.5的研究进展1 引言自2013年1月11日起，我国多地就出现了严重雾霾天气，受影响的范围从华北到华中，延伸至黄淮、江南，造成了这些地区不同程度的污染[1]。
经过不断地深入研究，人们已经认识到粒径小于10μm的颗粒物对人体健康和环境危害最大，特别是PM2.5造成的污染最为严重。
PM2.5作为雾霾的主要组成成分，被认为是造成雾霾天气的“元凶”，引起人们的广泛关注。
因此，想要治理雾霾的关键就是解决PM2.5问题。
2 PM2.5的组成与来源2.1 PM2.5的化学组成PM2.5指悬浮在空气中，空气动力学直径≤2.5μm的颗粒，也称为可入肺颗粒物，它的直径比人头发丝直径的1/20 还小。
PM2.5的来源广，成分复杂，其组成主要包括无机元素、水溶性无机盐、有机物和含碳组分等，其中水溶性无机盐和含碳组分是PM2.5的主要组分。
无机元素的主要成份为: 硫、溴、氯、砷、铯、铜、铅、锌、铝、硅、钙、磷、钾、钒、钛、铁、锰等。
水溶性无机盐的主要成份有: 硝酸盐、硫酸盐、铵盐。
有机化合物的主要成份有：挥发性有机物(VOC) 、多环芳烃(PAH)等；此外还有元素碳( EC)、有机碳( OC) 、微生物，如细菌、病毒、霉菌等[2-3]。
颗粒物含的不同化学组分以及这些化学组分分布在颗粒物内部与表面的状态会对环境、健康等产生不同影响[4]。
2.2 PM2.5的来源PM2.5的来源主要分为自然源和人为源两种，主要来源是人类在生产生活过程中的排放物。
自然过程会产生PM2.5，如风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌等。
人类可以直接排放PM2.5，或通过排放某些气体污染物，然后在空气中转变为PM2.5。
PM2.5的化学组成中有机碳、碳黑、粉尘，属于一次颗粒物。
硫酸铵(亚硫酸铵)、硝酸铵等，是由人类活动排放或自然产生的二氧化硫和二氧化氮等，在大气中经过光化学反应形成的二次污染物，所以被称为二次颗粒物。
离子色谱法测定pm2.5中无机水溶性离子的不确定度评定
Evaluation of Uncertainty in Determination of Inorganic Water-soluble Ions in PM2.5 by Ion Chromatography
LYU Zijian, YIN Jing, JIANG Yanguo 渊Health Service Center of Dandong City, Liaoning Province, Dandong, Liaoning, 118000, China冤 Abstract院 In the experiment, the uncertainty of inorganic water-soluble samples in PM2.5 is evaluated and evaluated by ion chromatography. The results show that the results and expansion uncertainty of chloride ion, nitrate ion and sulfate ion are (1.92依0.12) 滋g/m3, (2.52依0.20) 滋g/m3, (2.31依0.15)滋g/m3, respectively. (k=2). It can be seen that the ion chromatography is accurate and reliable in the process of determining the uncertainty of inorganic water-soluble ions in PM2.5, which has a high guiding significance for evaluation results. Key Words院 PM2.5; Ion Chromatography; Uncertainty; SO42-
大气颗粒物PM10和PM2.5中水溶性离子及元素分析
崔蓉 , 郭新 彪, 邓芙蓉 , 刘 红
摘要: 目的 了解大气颗粒物 PM10 与 PM2.5 中水溶性离子及元素的主要 组成及其浓度。方法 在北京市城区设置
1 个采样点, 于 2006 年 6 月 16—18 日和 6 月 20—22 日采集大气颗粒物 PM10 和 PM2.5。采用离子色谱法测定 PM10 和
1 材 料与 方法 1.1 大 气颗粒 物 PM10 和 PM2.5 的采 集
在 北京 市城 区设 置 1 个采 样点, 其西 面毗 邻学 院 路 , 北面 靠近 北四环 路, 交 通流量 较大。于 2006 年 6 月 16 日—2006 年 6 月 18 日 和 2006 年 6 月 20 日—2006 年
水 提: 将已采 集样品 的滤膜剪 成条状 碎片, 用 10 ml 纯 水超声 提取 30 min, 2 500 r /min 离心 10 min(r=8 cm) , 分 别 用 0.45 和 0.22 μm 滤膜 过滤 提取 液[6], 用 PE-Sciex DRCⅡ型电 感 耦合 等 离子 体 质谱 仪 ( ICP-MS) 和 SPSS8000 型 电感 耦合 等 离子 体发 射光 谱 仪( ICP-AES) 测 定 其 中 Zn、Pb、Cu、V、Mn、Co、Fe、Ni、Cr 和 Cd 的 浓度 。
Key wor ds: Air pollution^ Particulate matter^ Water-soluble ions^ Water-soluble elements
大 气 颗粒 物 是包 含 多 种化 学 成 分的 复 杂 整体 , 大 量 研 究表 明 , 大 气 颗粒 物 对人 体 健康 产 生 许多 不 良 影 响 [1- 4]。大 气颗 粒物 确切 的化 学组 成, 目 前尚 不清 楚。多 项 研 究结 果 表明 , 了解 大 气颗 粒 物所 吸 附 的化 学 物 质 的 构 成及 其 含量 , 对于 判 断颗 粒 物的 来 源 及分 析 其 可 能 对人 体健 康造 成的 危害 有着 十分 重要 的意 义。本 研 究 在 北京 市 城区 设 置 采样 点 , 于 2006 年 6 月采 集 大 气 颗 粒物 PM10 和 PM2.5, 对 其中 的 水溶 性 离子 及 元 素 进行 了分 析。
大气细颗粒物组分分析及研究
第3期2014年6B现代科学仪器NO．3JUll．20l4MOdern Sc i en t if ic Ins tr um en ts·123·大气细颗粒物组分分析及研究料赵靓刘保献+杨懂艳陈圆圆丁萌萌周健楠(北京市环境保护监测中心北京100048)摘要大气细颗粒物(Pro。
；)的危害与其化学组分密切相关。
本文详细介绍了PM：。
的主要组分，包括水溶性无机盐离子、元素碳和有机碳、痕量元素以及地壳元素等。
PM。
的组分受不同因素影响会有所变化。
本文总结了季节、地域和特殊污染过程三个主要影响因素，并且比较了几个不同城市的PM。
组分，对PM。
的组分研究具有一定意义。
关键词大气细颗粒(PM。
)；组成成分；影响因素中图分类号X515Analysis and Research on Atmosphere Fine Particle Main ComponentsZh a o L ia ng，Li u Ba oxi an*,Y ang Don gya n，Che n Yuanyuan，Din g Meng men g，Zh ou Jia n n a n(Beijing Municipal Environmental Monitoring Center,Beijing100048，China)A bs t r ac t The harm of aerosol fine par t i c le matter(PM2 5)is in close rela tion to its ch emi ca l composition．This p ap er re vi ew s main composi tion of PM2．5，including wate r sol uble i on s，EC／OC，tra ce elements and c r u st a l elements．Different influence factors can ma ke PM2comp osi tion change．Season，region，and special air pollution process are summarized in this pa p er a s main influence factors，PM25 chem ic al compositions of so me cities a r e also compared in t he p ap e r,w h i c h ha s c er t a in significance f o r t he chemi cal comp osi tion research ofP Mz．5．Ke y words PM25；Chemical composition；Influence factors随着我国工业产业的快速发展以及人口密度3095—2012)将PM：．，增加到评价指标中。
我国典型地区大气PM2.5水溶性离子的理化特征及来源解析
我国典型地区大气PM2.5水溶性离子的理化特征及来源解析我国典型地区大气PM2.5水溶性离子的理化特征及来源解析近年来，我国大气污染日益严重，其中PM2.5是主要污染物之一。
PM2.5是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，能够悬浮在空气中并直接进入人体呼吸系统。
PM2.5的主要成分之一是水溶性离子，其理化特征以及来源解析对于揭示PM2.5的形成机理和采取有效的治理措施具有重要意义。
本文将围绕我国典型地区大气PM2.5水溶性离子的理化特征以及来源解析展开论述。
一、大气PM2.5水溶性离子的理化特征大气PM2.5中的水溶性离子主要包括硫酸盐离子（SO42-）、硝酸盐离子（NO3-）、氯化物离子（Cl-）、铵离子（NH4+）、钠离子（Na+）、钾离子（K+）、钙离子（Ca2+）和镁离子（Mg2+）等。
这些离子的存在形式有两种，一种是以无水形式存在，另一种是以水合形式存在。
水溶性离子的溶解度与温度、湿度等环境条件密切相关。
在大气中，硫酸盐离子和硝酸盐离子是主要的酸性离子，而铵离子、钠离子和钾离子则是主要的碱性离子。
二、大气PM2.5水溶性离子的来源解析1.自然源自然源是大气PM2.5水溶性离子的重要来源之一。
例如，硫酸盐离子和硝酸盐离子主要来自于火山喷发和植物释放的硫化物和氮化合物的氧化反应。
此外，大气中的氨气和微生物活动也会产生大量的铵离子。
2.人为源人为源是大气PM2.5水溶性离子的主要来源之一。
工业和交通排放是产生大气中硫酸盐离子和硝酸盐离子的重要途径，这主要是由于燃烧过程中产生的SO2和NOx与大气中的氧气和水反应形成硫酸盐和硝酸盐。
此外，农业施肥、禽畜养殖以及垃圾焚烧等也是大气中铵离子、氯离子和钠离子等离子的重要来源。
三、我国典型地区大气PM2.5水溶性离子的理化特征及来源解析我国典型地区大气PM2.5水溶性离子的理化特征和来源解析存在一定的差异。
以北京市为例，大气中的硫酸盐离子和硝酸盐离子主要来自于工业排放和汽车尾气排放。
大气悬浮颗粒物的化学成分分析与来源解析
大气悬浮颗粒物的化学成分分析与来源解析大气悬浮颗粒物是指悬浮在空气中的微小固体和液体颗粒物质，其直径通常小于10微米。
这些颗粒物对人类健康和环境产生深远的影响，因此对其化学成分的分析与来源的解析具有重要意义。
大气悬浮颗粒物的化学成分复杂多样，主要包括无机物质、有机物质和元素组成。
无机物质主要包括硫酸盐、硝酸盐和氯化物等，它们往往是大气污染的重要指标。
例如，硫酸盐和硝酸盐是酸性物质，它们与水蒸气结合形成酸雨，对土壤酸化、水体酸化、植被病害等都有害。
有机物质主要包括多环芳烃、多酚类物质等，它们具有高毒性和致癌性，对人体健康影响较大。
元素组成则主要包括碳、氧、氮、硫等，它们研究的是大气悬浮颗粒物的化学元素组成。
大气悬浮颗粒物的来源具有一定的复杂性。
一方面，工业排放、机动车尾气、燃煤烟尘等人为活动是大气悬浮颗粒物的重要来源。
例如，工业排放中的硫化物会形成二氧化硫，通过大气氧化和水合反应转化为硫酸盐，形成颗粒物。
机动车尾气中的有机物质、氮氧化物等也是大气悬浮颗粒物的主要来源。
另一方面，自然来源如沙尘暴、火山喷发等也会产生大量的悬浮颗粒物。
这些自然源对于大气悬浮颗粒物的贡献虽然较小，但在一些特殊的地理环境中仍然需要考虑。
为了有效分析大气悬浮颗粒物的化学成分和来源，研究者使用了多种技术手段。
其中较为常见的是化学分析技术和质谱技术。
化学分析技术主要包括高效液相色谱法、离子色谱法等，它们可以定量分析颗粒物中的无机离子、有机物质等成分。
质谱技术则包括气相色谱质谱、液相色谱质谱等，它们可以对颗粒物中的化学元素和化合物进行定性和定量分析。
这些技术的综合应用有助于全面解析大气悬浮颗粒物的化学成分和来源，为防治大气污染提供科学依据。
然而，大气悬浮颗粒物的化学成分分析与来源解析仍然存在一定的挑战和困难。
一方面，颗粒物的成分往往受到多种因素的影响，例如气候、环境和地理条件等。
这些因素的变化会使颗粒物的化学成分和来源产生相应的变化，因此需要综合分析才能得到准确的结果。
大气环境中细颗粒物的化学组成与来源解析
大气环境中细颗粒物的化学组成与来源解析大气环境中的细颗粒物（PM2.5）对人类健康和环境质量造成了重要影响。
了解细颗粒物的化学组成和来源是完善大气污染治理策略的关键。
本文将对大气环境中细颗粒物的化学组成进行解析，同时分析其主要来源。
一、细颗粒物的化学组成大气环境中的细颗粒物主要由无机物和有机物组成。
无机物包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐等，而有机物则包括多环芳香烃、多氯联苯等。
1. 无机物硫酸盐是细颗粒物中重要的成分之一。
它主要来自于燃煤、石油燃烧等工业排放以及交通尾气中的硫氧化物。
硝酸盐则是大气中另一个重要的有毒无机物，主要来源于汽车尾气中氮氧化物的氧化反应。
铵盐则来自于氨气和硫酸盐、硝酸盐等的反应，也是大气中的重要成分。
2. 有机物有机物的来源复杂多样，包括汽车尾气、工业排放、生物排放等。
多环芳香烃是大气中常见的有机物之一，主要来自于燃煤、石油燃烧以及工业废气排放。
多氯联苯则主要来自于废物焚烧和工业过程中使用的氯化物。
二、细颗粒物的主要来源大气环境中的细颗粒物来源复杂，主要可以分为自然源和人为源两大类。
1. 自然源自然源包括火山喷发、沙尘暴、植物挥发等。
火山喷发会释放大量的硫酸盐和灰尘颗粒，对大气质量产生显著影响。
沙尘暴则会携带大量的沙尘颗粒进入大气层，其中包含有机物和无机物。
植物的挥发物也会贡献一部分的有机物颗粒。
2. 人为源人为源是细颗粒物的主要来源之一。
工业排放是大气细颗粒物的重要来源，包括燃煤、石油燃烧、废气排放等。
汽车尾气也是细颗粒物的重要来源，其中的氮氧化物和有机物成分较高。
此外，家庭燃煤、焚烧垃圾等都会释放大量的细颗粒物。
三、细颗粒物的化学组成与来源的关系细颗粒物的化学组成与来源之间存在着密切的关系。
例如，工业排放中的硫氧化物与大气中的氨气反应会生成硫酸盐颗粒；工业排放中的氮氧化物在大气中的氧化作用下会生成硝酸盐颗粒。
汽车尾气中的有机物与大气中的硝酸盐等反应也会造成有机物的含量增加。
细颗粒物的来源分析有助于确定治理措施。
大气颗粒物中水溶性有机物的理化性质和污染特征研究进展
理化特性和污染特征对于改善空气质量、优化全球
h 气候模型及评估大气有机碳对水生生态系统的影响
具有重要的科学意义。
c Duarte et al.[11]综述了 WSOM 的分析技术研究 o 进展, 如核磁共振光谱、红外光谱和高分辨率质谱
等技术手段在 WSOM 中的测定分析; Zheng et al.[12]
收稿日期(Received): 2019-03-09; 改回日期(Revised): 2019-04-14; 接受日期(Accepted): 2019-04-23 基金项目: 国家社会科学基金(15CGL043) 作者简介: 乔保清(1993–), 男, 硕士研究生, 环境工程专业。E-mail: qiaobaoqing16@ * 通讯作者(Corresponding author): WANG Huan-bo, E-mail: hbwang@; Tel: +86-23-65935924
占细颗粒物(PM2.5)的 15%~51%[2], 具有显著的消光 子结构特征, 但是很难获得单个化合物的相关信息。
特性, 是引起城市大气能见度下降的重要成分, 并可 能在我国城市频繁发生的灰霾中起到重要作用[2–4]。 大气中的有机物可分为水溶性有机物(water soluble
n organic matter, WSOM) 和 水 不 溶 性 有 机 物 (water .c insoluble organic matter, WISOM); 其中 WSOM 是
中图分类号: P593; X513
文献标识码: A
DOI: 10.19700/j.0379-1726.2019.03.011
文章编号: 0379-1726(2020)03-0229-12
北京灰霾天PM2.5中有机官能团和无机离子的ATR-FTIR研究
北京灰霾天PM2.5中有机官能团和无机离子的ATR-FTIR研究幸娇萍;邵龙义;李红;郭茜;王文华;左小超【摘要】采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱法(ATR-FTIR)研究北京西北城区灰霾天气下PM2.5中有机官能团(R-OH羟基、R-CH脂肪族碳氢基、R-CO-羰基、R-NO2硝基官能团)和无机离子(NH4+、SO42-、NO3-)的变化规律.结果表明, PM2.5中无机离子(NH4+、SO42-、NO3-)的ATR-FTIR吸收峰值高于有机官能团(R-CH, R-CO-, R-NO2, R-OH)的峰值；有机官能团R-CH的吸收峰峰值高于R-CO-和R-NO2官能团的吸收峰, R-OH官能团的吸收峰峰值最低.灰霾天PM2.5中各有机官能团和无机离子的ATR-FTIR吸收峰值明显高于非灰霾天.说明灰霾天气下 PM2.5中这些官能团及无机离子的质量浓度均高于非灰霾天.灰霾天 PM2.5中无机离子(NH4+、SO42-、NO3-)质量浓度高于有机官能团(R-CH, R-CO-, R-NO2, R-OH)的质量浓度,且有机官能团以R-CH为主, R-CO-, R-NO2次之, R-OH 最少.%An Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared (ART-FTIR) spectroscopy was used to measure the functional groups (R-NO2, R-CO-, R-CH and R-OH) and inorganic ions (SO42-, NO3- and NH4+) inPM2.5 collected in the northwest of Beijing during haze days. The absorption peaks of inorganic ions (NH4+, SO42- and NO3-) were higher than those of functional groups (R-NO2, R-CO-, R-CH and R-OH), the absorption peak of R-CH was higher than those of R-NO2 and R-CO-, and the absorption peak of R-OH was lowest. The absorption peaks of these functional groups and inorganic ions of the PM2.5 in haze days were higher than those in the non-haze days, indicating that the massconcentrations of these functional groups and inorganic ions in haze days were higher than those in the non-haze days. During haze days, the mass concentrations of the inorganic ions (NH4+, SO42- and NO3-) were higher than those of functional groups (R-NO2, R-CO-, R-CH and R-OH), the mass concentration of R-CH was higher than those of R-NO2 and R-CO-, and the mass concentration of R-OH was lowest.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2016(036)006【总页数】6页(P1654-1659)【关键词】PM2.5;灰霾;有机官能团;无机离子;傅里叶变换衰减全反射红外(ATR-FTIR);北京【作者】幸娇萍;邵龙义;李红;郭茜;王文华;左小超【作者单位】中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京 100083;中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京 100083;中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012;中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京 100083;中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京100083;中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】X513PM2.5是重要的空气污染物,能够使能见度降低,产生辐射强迫,导致环境效应,损害人类健康[1-7].北京市PM2.5的化学组成中有机物含量可高达50%[8],这些有机成分包括醇、酮、酸、烷烃、酯及芳香族化合物等.不同的有机组分可能会有不同的健康效应[9-10],同时不同的组分会反应不同的来源[11-12],如何更好地鉴别这些有机化合物,已经成为PM2.5组成以及来源分析的关键.目前对PM2.5中有机组分的分析最常用的方法是热光学方法和色谱-质谱联机(GC-MS)分析方法,前者用来定量元素碳和有机碳成分,后者可从分子水平上表征有机化合物,且能够根据具体的示踪化合物来确定特定的源.热光学方法的缺点是不能提供分子水平的信息,而GC-MS方法只能分析大气颗粒物中的10%~50%有机物[13],同时需要大剂量的样品和复杂的前处理过程,实际应用时亦具有局限性.近年来,傅立叶红外光谱法(ATR-FTIR)因为能够识别并量化几乎所有有机官能团,同时需要的样品量少且无需对样品进行前处理,而被用到PM2.5中的有机组成的研究中[14-17].此外,该方法还能够提供单个化合物或官能团的相对浓度,并通过某种官能团的含量来推测颗粒物的性质,包括吸湿性和水溶性[18].ATR- FTIR法在鉴别有机官能团的同时,还可以用来测定PM2.5中无机离子,从而可以同时分析有机官能团、有机化合物的含量和无机离子含量[14].本文采用ATR-FTIR法研究北京西北城区灰霾天气下PM2.5中有机官能团(R-OH羟基、R-CH脂肪族碳氢基、R-CO-羰基、R-NO2硝基官能团)和无机离子(NH4+、SO42-、NO3-)的变化规律,为进一步了解北京市灰霾天PM2.5的化学组成提供依据.采样点设在中国矿业大学(北京)(N39°59¢, E116°20¢)综合楼5楼,离地面约18m.采样点地处北京市区的西北方向.采样点东侧300m和南面1000m处是机动车主干道学院路和北四环.在采样点西侧有学校食堂、浴室、锅炉房,采样点周围还有一些饭店.采样点属于商业、居民混合点,四周无工地现场及裸露土地,受扬尘的影响不大,交通源对其有一定的影响.采样点周围没有固定的大型点源.采用MiniVolTMPM10-PM2.5便携式采样器(Airmetrics,U.S.A)收集2014年10月22日~10月27日灰霾天的PM2.5样品,样品信息如表1所示.采样流量为5L/min,采样滤膜为直径46.7mm的聚四氟乙烯(Teflon)滤膜(孔径为2μm),采样时长为11~12h.采样过程中Kestral 4000气象仪自动记录了各种气象参数(相对湿度、大气压强和温度).使用梅特勒十万分之一天平测量颗粒物质量,采样前后滤膜经过24h的平衡后称量,获得所采集的PM2.5质量浓度.采用Nicolet 6700傅立叶红外光谱仪(FTIR) (Thermo scientificMadison,WI,USA)收集PM2.5的红外光谱,采用高灵敏度快速响应的经氘化处理硫酸三甘肽晶体(DTGS)检测器,采用的衰减全反射(ART)附件为Ge晶体,采用的操作系统为OMNIC软件,探测波段为3700~600cm-1,分辨率为2cm-1,扫描次数为64次.实验开始之前,先打开仪器预热30min,并用酒精清洗Ge晶体的ART附件,收集样品信息前先收集空白样品的背景值和空气背景值,并扣除其影响.实验时直接将样品平放在ART的Ge晶体上,测试面朝下,由于采用的是单次反射的ART附件,因此需对样品5个不同区域收集红外光谱值,再求平均值.在被吸收光的波数位置会出现吸收峰,当样品分子吸收很多种波长的光时,在测得的红外光谱中就会出现许多吸收峰.某一波长的光被吸收得越多,吸收峰就越高.吸光度光谱的吸光度值A值在一定范围内与样品的厚度和样品的浓度成正比关系,本实验采用吸光度光谱表示.研究表明PM2.5的不同波数的吸收峰值存在重叠和连续分布的情况,单个吸收峰是多个不同分子键吸收的结果,为了避免因此带来的误差,采用多元较正的方法[19-20],通过多个吸收峰表征单个官能团,例如通过在波数段3215~ 3040cm-1和1416~1420cm-1的吸收峰表征铵根离子(NH4+),在波数2920,2855cm-1的吸收峰表征脂肪族碳氢基 (R-CH-)官能团.采样期间,非灰霾天PM2.5的质量浓度值均相对较小(3.10~31.76mg/m3),灰霾天PM2.5的质量浓度相对较大(114.16~393.21mg/m3).随着灰霾的形成,PM2.5的质量浓度呈先上升再下降的趋势.PM2.5的污染大小与各气象要素(温度、空气相对湿度、风速、压强)都有直接或间接关系.分析表明:本次观测PM2.5的质量浓度与相对湿度的相关系数为0.75;与大气压强的相关系数为-0.86;与温度的相关系数为0.35.据统计学分析,本次实验若相关系数大于等于0.63 (显著性水平为0.05),则相关性显著.因此,PM2.5的质量浓度与相对湿度呈显著正相关关系,与大气压强呈显著负相关关系,而与温度无明显的相关性(图1).这是因为灰霾条件下,大气中一次污染物和二次污染物都显著积累,导致PM2.5质量浓度升高,特别是在空气的相对湿度较高时,具有吸湿性颗粒物表面更有利于二次反应的进行,因而PM2.5的质量浓度会明显增大.PM2.5的ART-FTIR图谱中,不同的吸收峰表示不同的有机官能团和无机离子(表2),吸收峰峰值越高,对应的有机官能团和无机离子的含量就越高[21].研究表明,在波数4000~2600cm-1,-OH 羟基官能团在波数3400cm-1左右有很强的吸收峰[19].主要是颗粒物中的有机醇类、酚类物质和糖类物质引起的.NH4+离子在波数3215, 3040cm-1左右有强吸收峰[14,22-23],主要是颗粒物中的铵盐(硫酸铵、硝酸铵)引起的.-CH 脂肪族碳氢官能团在波数2950,2850cm-1左右有强吸收峰[24-25],主要是颗粒物中的脂肪族化合物引起的.在波数1900~1500cm-1,-OH羟基官能团在波数1620cm-1有很强的吸收峰[24,26],主要是由于颗粒物水分子中的-OH 羟基官能团振动引起的. R-CO- 羰基官能团在波数1700cm-1左右有强吸收峰[22,24],主要是颗粒物中的醛/酮类,脂肪族羧酸,醇/酚,酯类/内酯,芳香多元羧酸,酸酐引起的.R-NO2硝基官能团在波数1630cm-1左右有强吸收峰[15,22],主要是颗粒物中的芳香族硝基化合物引起的.NO3-离子在波数1330cm-1左右有强吸收峰[18],NH4+离子在波数1420cm-1左右有强吸收峰[14,22],SO42-离子在波数1130~1090cm-1范围内有强吸收峰[24],主要是颗粒物中的硫酸铵、硝酸铵引起的.SiO44-离子在波数797cm-1范围内有强吸收峰[18,27],主要是由沙尘颗粒引起的.采样期间,灰霾天(10月25日)PM2.5在波数3400cm-1有R-OH 官能团的吸收峰,在波数段3040~3215cm-1和1416~1420cm-1有NH4+离子的吸收峰,在波数2920,2855cm-1有R-CH官能团的吸收峰,在波数段1770~1700cm-1有R-CO-官能团的吸收峰,在波数1630cm-1有R-NO2官能团的吸收峰,在波数1330cm-1有NO3-离子的吸收峰,在波数1130~1090cm-1有SO42-离子的吸收峰,在波数797cm-1有SiO44-离子的吸收峰.非灰霾天(10月27日)PM2.5在波数3400,2920,2855, 1770~1700,1630,797cm-1的吸收都很小,在波数段3040~3215cm-1和1416~1420cm-1有NH4+离子的吸收峰,在波数段1130~1090cm-1有SO42-离子的吸收峰,在波数1330cm-1有NO3-离子的吸收峰.灰霾天PM2.5在波数段3040~3215,1416~1420, 1130~1090,1330cm-1的吸收峰峰值都高于非灰霾天(图2).表明灰霾天PM2.5中有机官能团(R-OH、R-CH、R-CO-、R-NO2)和无机离子(NH4+、NO3-、SO42-、SiO44-)的质量浓度高于非灰霾天,同时非灰霾天PM2.5中R-OH、R-CH、R-CO-、R-NO2官能团和SiO44-离子的含量很低.由于不同有机官能团和无机离子在不同的化合物中对光的吸收不同.选取SO42-、NO3-、R-NO2、R-CO-、R-CH、NH4+、R-OH在波数1080,1330,1630,1720,2920,3230,3400cm-1处吸收峰的高度来研究灰霾天PM2.5中有机官能团和无机离子的变化.采样期间,1号(10月22日夜晚)、9号(10月26日白天)和10号样品(10月26日夜晚)的样品量少,未达到仪器的检出限.随着灰霾的形成,有机官能团(R-OH、R-CH、R-CO-、R-NO2)和无机离子(NH4+、SO42-、NO3-)的吸收峰的高度增加,随着灰霾的消散,这些官能团和无机离子吸收峰的高度降低,且无机离子(NH4+、SO42-、NO3-) 吸收峰的高度明显高于有机官能团(R-OH、R-CH、R-CO-、R-NO2) 吸收峰的高度,有机官能团R-CH的吸收峰高于R-CO-和R-NO2官能团的吸收峰,R-OH官能团的吸收峰最低,同时这些吸收峰的高度与PM2.5质量浓度具有很好的相关性(图3).表明灰霾形成过程中,有机官能团(R-OH、R-CH、R-CO-、R-NO2) 和无机离子(NH4+、SO42-、NO3-)得到积累,含量升高,随着灰霾的消散,这些官能团和无机离子得到扩散,含量降低,无机离子(NH4+、SO42-、NO3-)的质量浓度高于有机官能团 (R-OH、R-CH、R-CO-、R-NO2) 的质量浓度,且有机官能团以R-CH 为主,R-CO-, R-NO2次之,R-OH最少,同时这些官能团和无机离子的含量随PM2.5质量浓度的升高而升高.此次灰霾过程中,灰霾天PM2.5中NH4+、NO3-、SO42-无机离子的各个吸收峰峰值都高于非灰霾天,且随PM2.5质量浓度的升高而升高(图4).这是因为灰霾天气处于静风低压,大气边界层的降低且空气的相对湿度较高.人为排放的SO2、NOx 不会被远距离传送,在排放源的附近即可能发生一系列的大气化学反应,均相或非均相的氧化形成酸性气溶胶,酸性气溶胶再和大气中的碱性气体NH3反应,生成硫酸铵(亚硫酸铵)和硝酸铵气溶胶粒子.灰霾天PM2.5中 R-OH、R-CH、R-CO-、R-NO2有机官能团各个吸收峰峰值高于非灰霾天,且随PM2.5质量浓度的升高而升高.然而10月24日夜晚的样品比较特殊,PM2.5的质量浓度不是最高,有机官能团的峰值却最高(图5).这种现象可能与当时周边道路的汽车流量有关,也可能与周边居民的生活行为有关,还需进一步研究.3.1 观测期间空气污染程度很严重,非灰霾天PM2.5的质量浓度值均相对较小(3.10~ 31.76mg/m3),灰霾天PM2.5的质量浓度相对较大(114.16~393.21mg/m3).且随着灰霾的形成, 质量浓度呈先上升再下降的趋势.PM2.5质量浓度与大气压强呈显著的负相关性,与空气的相对湿度呈显著的正相关性,与温度的相关性不显著,灰霾易发生在高湿低压期间.3.2 灰霾天PM2.5中有机官能团(R-NO2、R-CO-、R-CH、R-OH)和无机离子(NH4+、SO42-、NO3-)的质量浓度均高于非灰霾天,随着灰霾的形成,这些有机官能团和无机离子随PM2.5质量浓度的升高而升高.3.3 灰霾天PM2.5中无机离子(NH4+、SO42-、NO3-)的质量浓度高于有机官能团(R-CH, R- CO-,R-NO2, R-OH)的质量浓度;且灰霾天PM2.5中有机官能团以R-CH为主, R-CO-, R-NO2次之, R-OH最少.Tsai J H, Chen S J, Huang K L, et al. 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环境空气 颗粒物中水溶性阴离子的测定 离子色谱法方法证实
环境空气颗粒物中水溶性阴离子的测定离子色谱法方法证实报告1. 方法依据：HJ 799-20162. 方法原理：采集的环境空气颗粒物样品，经去离子水超声提取、阴离子色谱柱交换分离后，用抑制型电导检测器检测。
根据保留时间定性，峰高或峰面积定量。
3. 淋洗液：2.4mmol/L碳酸钠+6.0mmol/L碳酸氢钠4. 仪器：离子色谱仪：包括自动进样器、分离柱、保护住、抑制器等；抽气过滤装置；微孔滤膜针筒过滤器；其他常规玻璃仪器等。
5分析5.1 色谱条件的设置：A 、淋洗液流速：淋洗液流速：1.5ml/minB、电流：75mAC、进样量：25μl5.2 校准曲线的绘制：取用混合标准使用液，设置5个浓度水平点，测定峰面积.以峰面积为纵坐标，浓度为横坐标绘制工作曲线如下：5.3 样品制备小心剪取 1/4 张-1张颗粒物滤膜样品，放入样品瓶，加入 100.0 ml 实验用水浸没滤膜，加盖浸泡 30 min 后，置于超声波清洗器中超声提取 20 min。
提取液经抽气过滤装置过滤后，倾入样品管通过离子色谱仪的自动进样器直接进样测定。
也可用带有水系微孔滤膜针筒过滤器的一次性注射器手动进样测定。
6.方法相关讨论：6.1 适用范围：本法适用于环境空气颗粒物中8种可溶性无机阴离子的测定。
6.2 检出限、准确度、精密度及加标回收率的测试结果分别如下：6.2.1 检出限以实验室纯水为空白样品，按照样品分析的全部步骤，平行测定7 次。
并按下列公式计算标准偏差，同时计算出方法的检出限：MDL = S× t(n −1,0.99)式中：MDL——方法检出限；n ——样品的平行测定次数；t ——自由度为n -1，置信度为99%时的t 分布（单侧）；S—— n 次平行测定的标准偏差。
测试F-、Cl-、NO2-、NO3-、H2PO4-、SO42-六种阴离子的响应值以做检出限测量结果如下：6.2.2 精密度：曲线最低点浓度表：曲线中间点浓度表：6.2.3 准确度：重复测定环境标准样品，根据所做曲线及所测样品结果，见下表：样品和加标回收样进行回收试验结果如下：7.结论：通过对以上指标的测试，结果均符合标准方法的要求，所得检出限低于方法给定检出限，精密度和准确度以及加标回收的测试均达到标准方法的范围，所以对此方法予以确认。
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“雾霾”一词在近两年连登年度热词榜首。
2015年，由“雾霾”引发的“爆表”、“防霾雾炮车”等更成为公众关注度极高的热词。
国际环保组织绿色和平发布《2015年度中国366座城市PM 2.5浓度排名》显示：中国大陆地区366座城市的PM 2.5浓度，八成尚未达到《环境空气质量标准》中的二级浓度限值，空气污染已经成为中国第七大影响疾病负担的危险因素。
该文通过对大量监测数据研究，利用模型分析得出河北地区空气颗粒物中水溶性离子及无机元素的构成和来源，为精准治霾提供科学依据。
1 环境空气颗粒物特征1.1 河北地区环境受体样品中化学组成特征分析该次研究对空气颗粒物膜采样样品总共分析了19项化学指标，包括无机元素和水溶性离子。
下面将结合实验数据对空气颗粒物的化学组分特征进行分析。
1.1.1 无机元素分析DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2016.32.093雾霾颗粒物中水溶性离子及无机元素的解析研究薄福生1 田野2 马超3(1.三河市环境监测站 河北三河 065200;2.北京市石景山区环境保护局 北京 100043；3.三河市清源绿创环境技术股份有限公司 河北三河 065200)摘 要：该次研究应用滤膜称重法在对颗粒物浓度水平变化进行定量分析的基础上，结合其化学组分特征、富集因子（EF）和正定矩阵因子（PMF）分析结果，得出河北地区大气颗粒物PM 10和PM 2.5中水溶性离子及无机元素的源解析成果。
关键词：PM 2.5 PM 10 水溶性离子 无机元素 源解析中图分类号：X513文献标识码：A文章编号：1674-098X(2016)11(b)-0093-04排放源特征元素燃煤As、S、Se、Ti、Cr、Co、Cu、Pb、Zn、Hg、Ni、V、La、Th、Cl 燃油V、Ni、Co、Cu 垃圾焚烧/生物质燃烧K、Na、Cd、Sb、Cu 汽车尾气Pb、Ba、Br、Cl、Ni、Zn 工业粉尘Cr、Cu、Zn、Fe 建材Ca、Mg、Fe、Si元素土壤丰度*（ppm）河北地区膜采样样品浓度(μg/m 3)富集因子（EF）PM 2.5PM 10PM 2.5PM 10K 20 900 2.81 4.78 4.48 4.05Ca 41 500 1.65 3.42 1.32 1.46Na 23 600 1.58 2.68 2.23 2.01Mg 23 3000.8 1.8 1.14 1.37Al 82 300 2.47 4.65 1.0 1.0Fe 56 3000.360.760.210.24Si 281 500 5.8100.690.63Cu 700.080.1438.0835.4Zn 700.240.41114.24103.67Cr 1000.070.1223.3321.24Pb 130.10.17256.31231.45V830.210.3780.4375.27表1 各类污染源排放的特征元素表2 PM 2.5和PM 10各元素富集因子计算结果注：*为土壤丰度来自全国土壤基准值河北省数据。
该研究对PM2.5和P M10中12种无机元素进行了分析，分别是钾(K)、钠(Na)、钙(C a)、镁(M g)、铝(A l)、铁(Fe)、硅(Si)、铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)、铅(Pb)、钒(V)。
空气中颗粒物的自然源主要为表层土壤或岩石风化产物所衍生的扬尘，如果以表层土壤的化学组分作为参比对象来计算富集因子（E F），那么自然过程不会造成富集因子的明显升高；而人类活动（燃煤、汽车尾气、建筑扬尘）排放的化学组分与自然源存在显著差异，会造成一些元素的富集因子明显升高[1]。
利用这一规律，可以帮助我们识别和评价人类活动造成的污染。
河北地区主要的人为污染源及其相关元素见表1。
富集因子（EF）的计算公式为：EF=(MX/MA l)a/(MX/MA l)c式中(MX/MA l)a为颗粒物中X元素和A l的质量浓度比，(MX/MA l)c为壳表层土壤中X元素与A l的质量浓度比[2]。
选用A l为参比元素是因为A l在表层土壤中普遍大量存在、人为污染较小、化学稳定性好、挥发性低[3]。
一般认为，当富集因子小于5时，表示该元素相对于土壤没有发生富集，颗粒河北地区膜采样PM2.5PM10浓度(μg/m3)百分比浓度(μg/m3)百分比K+ 2.24 1.48% 3.81 1.48% Na+ 1.180.78% 2.010.78% NH4+ 6.68 4.40%11.36 4.39% Cl- 5.10 3.34%8.68 3.36%NO2-0.190.12%0.320.12%NO3-12.318.12%20.267.84%SO42-23.9715.80%3613.93%PM2.5PM10SO2NO2增幅明显的元素阶段1295%464%203%87%SO42-、NO3-、NH4+、NO2-、Cl-、Cr阶段2219%203%185%63%SO42-、NO3-、NH4+、NO2-、Cu、Pb、ZnPM2.5PM10百分比浓度（μg/m3）百分比浓度（μg/m3）K 1.85% 2.81 1.85% 4.78Ca 1.09% 1.65 1.32% 3.42Na 1.04% 1.58 1.04% 2.68Mg0.53%0.80.70% 1.8Al 1.63% 2.47 1.80% 4.65Fe0.24%0.360%0.76Si 3.83% 5.8 3.87%10Cu0.05%0.080.10%0.14Zn0.16%0.240.16%0.41Cr0.05%0.070.05%0.12Pb0.06%0.10.07%0.17V0.14%0.21 1.48%0.37K+ 1.48% 2.24 1.48% 2.24Na+0.78% 1.180.78% 1.18NH4+ 4.40% 6.68 4.39% 6.68Cl- 3.34% 5.1 3.36% 5.1NO2-0.12%0.190.12%0.19NO3-8.12%12.317.84%12.31SO42-15.80%23.9713.93%23.97表3 PM2.5和PM10中各离子浓度和百分含量表4 污染放大阶段各项污染物及元素增幅表5 膜采样PM2.5和PM10各组分浓度和浓度百分比物主要来自土壤源所产生的扬尘；当富集因子大于5时，表示人类活动造成了明显的污染。
根据监测数据，空气中富集因子（EF）计算结果见表2。
从表2中可以看出，膜采样Cu、Z n、Cr、Pb、V的富集因子都大于5（尤其是P b，在P M 2.5和P M 10中都达到了250以上），表明这些元素受到了非常明显的人为源的污染。
Cu的富集因子主要与采暖期大量使用燃煤及重型卡车行驶有关系。
Zn主要与汽车尾气和工业粉尘有关；Cr主要与燃煤和工业粉尘有关；P b主要与燃煤和汽车尾气有关[4]。
综上所述得知，河北地区受到了较为明显的人为源的污染，V主要与燃煤，燃油有关。
而富集因子大于100的元素只有P b和Z n，它们分别是燃煤和汽车尾气的特征元素，表明该地区的主要污染源是燃煤和汽车尾气。
K 、C a 、N a 、M g 、A l 、S i 是典型的地壳元素，它们在PM 2.5和PM 10中的浓度与之前采样结果相比浓度及富集因子较高，并且K、Si的百分比明显增加，这些都表明扬尘的贡献有所升高；但是考虑到表征建筑扬尘的元素Ca，它的富集因子仅有1.32，说明建筑扬尘不是主要原因，那么K、Ca、Mg、A l、Si浓度升高的原因是城市综合扬尘，这与河北地区整体绿化率偏低、冬季植被覆盖率下降有关。
K、Na 是生物质燃烧和垃圾焚烧的表征元素，同时K的富集因子在PM 2.5和P M 10中分别达到4.5、4.0，表明河北地区存在着较为明显的生物质及垃圾焚烧。
Na的富集因子虽然小于5，但是与5较近，也暗示了生物质及垃圾焚烧的贡献有所升高。
进入采暖期后（11月15日后），对比周边地区CO日均值可以发现河北地区生物质及垃圾焚烧现象较为明显。
K富集因子24 h变化趋势见图1。
由图1可以看出：K 的富集因子最高值出现在9:00和23:00，暗示这段时间的生物质及垃圾焚烧作用更为明显。
图1 采样期间K元素富集因子24 h变化趋势图2 河北地区PM 2.5和PM 10中各离子浓度和百分含量图3 PM 2.5和PM 10中Cl -浓度24 h变化趋势图4 采样期间PM 2.5和PM 10逐小时变化趋势图5 采样期间PM 2.5和PM 10浓度24 h变化趋势图6 河北地区膜采样受体成分谱1.1.2 水溶性离子该次共分析了7种水溶性离子，分别是K+、Na+、N H4+、Cl-、N O2-、N O3-和S O42-，其质量浓度和百分含量如表3和图2所示。
由表3和图2可以看出:S O42-、N H4+和N O3-是占比最高的3种离子，它们的百分含量之和在PM2.5和PM10膜样品中分别达到了28.32%和26.16%。
Cl-浓度24 h变化趋势见图3。
由图3可以看出：Cl-在全天中出现了3个峰值，分别出现在2:00～4:00、9:00～10:00和22:00～24:00 3个时间段中。
22:00～24:00的峰值是由于城市采暖和民用燃煤的排放加大有关。
但是2:00～4:00时段的峰值明显与城市采暖和民用燃煤的作息规律不符，而该时间段的峰值较高，暗示这个峰值的排放源存在异常，其指示的应该是夜间工业排放。
1.2 重污染情况分析PM2.5和PM10逐小时变化趋势见图4。
由图4可以看出：P M2.5和P M10分别经历了2次明显的陡升阶段。
在这2个阶段内，P M2.5分别增长了295%、219%，P M10分别增长了464%、203%。
在这2个陡升阶段中，与P M2.5和P M10增幅相近的离子主要有K+、N O3-、S O42-和NO2-及N H4+，其余元素或离子的增幅相对较小。
这表明造成污染加剧的主要因素是燃煤、生物质燃烧、汽车尾气及工业源。
污染放大阶段各项污染物及元素增幅见表4。
由表4可以看出，在阶段1中，C l-和Cr有较为明显的增幅，Cl-的平均增幅为213%，Cr的平均增幅为243%，这主要与工业粉尘和燃煤有关，其对应时间段为傍晚至夜间的采暖高峰时间；在阶段2中，Pb、Cu和Z n平均增幅分别达到了262%、301%和506%，这暗示晚高峰汽车尾气及扬尘是造成该阶段PM2.5和PM10陡升的主要原因。
PM2.5和PM10浓度24 h变化趋势见图5。
由图5看出，PM2.5和PM10二者的变化趋势具有良好的相关性。
从全天变化规律来看，PM2.5和PM10在24 h内出现了4个峰值，分别对应时间为4:00、23:00和早晚高峰。