大氣中陰離子表面有機活性物質濃度的測量方法
2023-06-10 19:59:36
大氣中陰離子表面有機活性物質濃度的測量方法
【專利摘要】一種大氣中陰離子表面有機活性物質濃度的測量方法，所述測量方法包括樣品採集前處理步驟；樣品分析前處理步驟；校準步驟以及測定步驟。本發明的測量方法對樣品採集前進行的處理，力求儘可能降低雜質、塵埃顆粒、環境溫度、水分對實驗的影響。樣品分析前採取超聲波清洗器對樣品的處理，設定了最優的超聲波頻率、水浴溫度和超聲提取時間。本發明的測量方法通過測定乙基紫活性物質的吸光度，以十二烷基苯磺酸鈉的校準曲線上查得的濃度作為大氣中陰離子表面有機活性物質的表觀濃度，經過換算可獲得大氣中陰離子表面有機活性物質的濃度。
【專利說明】大氣中陰離子表面有機活性物質濃度的測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種大氣環境指標的測量方法，尤其是一種大氣中陰離子表面有機活性物質濃度的測量方法。
【背景技術】
[0002]在大氣環境總懸浮顆粒物中，空氣動力學直徑小於2.5 μ m的顆粒物即為PM2.5，通常被稱為大氣細粒子。當前，大氣細粒子pm2.5已成為國際上大氣汙染研究領域的熱點和前沿。大氣細粒子PM2.5是大氣氣溶膠的一個組成部分，由於其粒徑小，比表面積大,可以為有毒物質提供載體，所以它對環境和人體健康都有很大的影響。
[0003]在大氣中，表面有機活性物質覆蓋於大氣氣溶膠中的顆粒物的表面,也就是在大氣氣溶膠中的諸如大氣細粒子PM2.5的表面覆蓋有表面有機活性物質，這些表面有機活性物質能影響顆粒物的光散射性，改變顆粒物的聚集性，有利於雲滴的成核作用，還能促進顆粒物與人體肺部組織的相互作用。表面有機活性物質的存在能夠引起大量疏水性有毒物質的富集，比如霧水中農藥的富集。
[0004]近來的研究表明，大氣氣溶膠中的顆粒物表面的有機活性物質的表面化學特性對於細胞作用和健康效應的作用要超過顆粒物核心。氣溶膠表面的非均相反應過作為源或匯能改變化學物質循環。它也能增加氣溶膠顆粒物的溶解度，也可能使有毒物質增加。表面有機活性物質能降低或改變淚膜的表面張力，使得眼睛有乾燥的感覺。被表面有機活性劑汙染的可吸入顆粒物能導致呼吸系統黏液膜不穩定，導致過敏和哮喘。
[0005]表面有機活性物質是具有兩親性(親水性和親油性)的分子結構，根據其極性頭特性，可以將其分為陰離子表面有機活性物質和陽離子表面有機活性物質。大氣中氣溶膠細粒子中陰離子與陽離子表面有機活性物質的濃度並不相同，為了確定是哪種表面有機活性物質對細粒子造成的影響大，必然需要分開測定其濃度。
[0006]雖然國際上已經針對大氣氣溶膠細粒子(PM2.5)表面有機活性物質的特徵及其環境影響開展了大量的研究，但是針對大氣中陰、陽離子表面有機活性物質的濃度測定並沒有統一的具體方法。由於我國大氣環境具有高顆粒物濃度與高氧化性的特徵，為系統地開展關於我國大氣氣溶膠細粒子表面有機活性物質特徵的研究工作，有必要首先確定適用於我國的大氣中表面有機活性物質的分析方法。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是提供一種大氣中陰離子表面有機活性物質濃度的測量方法，以減少或避免前面所提到的問題。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提出了一種大氣中陰離子表面有機活性物質濃度的測量方法，其中，所述測量方法包括樣品採集前處理步驟；樣品分析前處理步驟；校準步驟以及測定步驟。
[0009]其中，所述測定步驟為:[0010]取PM2.5樣品提取液40mL於60mL萃取瓶中，依次加入pH=5的醋酸鹽緩衝液0.4mL、0.lmol/L乙二胺四乙酸溶液0.lmL、lmol/L硫酸鈉溶液0.25mL ；
[0011]繼續加入0.2mL乙基紫溶液(0.49g/L)，搖勻後再移入IOmL甲苯，振搖Imin充分混合，注意放氣，靜置；待分層後，用注射器吸取甲苯相於比色皿中，以純甲苯為對照，以615nm波長測定PM2.5樣品提取液的吸光度。
[0012]優選地，所述測定步驟進一步包括如下空白試驗的吸光度的測定，其步驟為:取40mL的超純水於60mL萃取瓶中，依次加入pH=5的醋酸鹽緩衝液0.4mL、乙二胺四乙酸溶液0.lmL、硫酸鈉溶液0.25mL ;繼續加入0.2mL乙基紫溶液，搖勻後再移入IOmL甲苯，振搖Imin充分混合，注意放氣，靜置；待分層後，用注射器吸取甲苯相於比色皿中，以純甲苯為對照，以615nm波長測定空白試驗的吸光度。
[0013]優選地，所述測量方法進一步包括如下步驟:取一組IOOmL容量瓶11個，分別移入
0,3.0,6.0,9.0,12.0,15.0,18.0,21.0,24.0,27.0、30.0 μ L 十二烷基苯磺酸鈉標準液，力口
水至標線，搖勻，作為校準溶液，採用測定步驟中同樣的步驟，僅以所述校準溶液代替提取液做校準試驗，測定校準試驗的吸光度。
[0014]優選地，所述測量方法進一步包括如下步驟:以測得的校準試驗的吸光度扣除空白實驗的吸光度後，繪製吸光度與十二烷基苯磺酸鈉的量作為參照數值的校準曲線；根據測定的樣品提取液的吸光度，在所述校準曲線上查得的對應吸光度下的十二烷基苯磺酸鈉的量作為表觀數值，通過該表觀數值換算獲得大氣中陰離子表面有機活性物質的濃度值。
[0015]其中，所述樣品採集前處理步驟為:
[0016]將鋁箔紙包好的石英採樣濾膜放入馬弗爐，在高溫400°C下灼燒4h ；
[0017]將灼燒後的石英採樣濾膜在鋁箔紙包裝不拆封的情況下，放入在恆溫恆溼箱中平衡24h，其中溫度控制在15?30°C範圍內，相對溼度控制在45?55%範圍內；
[0018]用精確度為0.0lmg的分析天平稱量平衡後石英採樣濾膜的質量；
[0019]稱重後，用鋁箔紙密封石英採樣膜，並密封於自封袋中，放入乾燥器；
[0020]採樣:從乾燥器中取出密封的採樣膜，打開鋁箔紙，將採樣膜放在PM2.5採樣儀的膜託上，固定好採樣儀的切割器後，打開電源進行採樣，採集時長11.5h ；
[0021]採樣完成後，繼續用鋁箔紙密封，放入鋁箔袋，並用自封袋密封，放入在恆溫恆溼箱(溫度控制在15?30°C範圍內，相對溼度控制在45?55%範圍內)中平衡24h ；
[0022]用精確度為0.0lmg的分析天平稱量採樣後石英採樣濾膜的質量；
[0023]稱重後，繼續用鋁箔紙密封石英採樣膜，並密封於鋁箔袋中，再次用自封袋密封，放置冰箱-20°C冷凍保存至分析。
[0024]其中，所述樣品分析前處理步驟為:
[0025]從冰箱中取出冷凍保存的採樣膜，取1/4採樣膜，分割裁剪成Icm2的小片，放入燒杯或PET瓶中，加入50mL超純水，使之完全浸沒所述採樣膜小片；
[0026]使用超聲波清洗器對浸泡有所述採樣膜小片的燒杯或PET瓶採用超聲波提取PM2.5樣品，其中超聲波提取頻率設為40Hz，起始水浴溫度設為30°C，超聲提取時間設為35min,從而獲得PM2.5樣品溶液；
[0027]用0.45 μ m孔徑的聚碳酸酯膜真空抽濾所述PM2.5樣品溶液，得到的濾液轉移至IOOmL容量瓶中，並用超純水定容至標線，得到PM2.5樣品提取液IOOmL ；[0028]將所述PM2.5樣品提取液IOOmL注入125mL聚丙烯試劑瓶內，4°C下冷藏保存至分析。
[0029]經過換算獲得的大氣中陰離子表面有機活性物質的濃度以(A)單位體積空氣中陰離子表面有機活性物質的摩爾質量C1表示為:
【權利要求】
1.一種大氣中陰離子表面有機活性物質濃度的測量方法，其特徵在於，所述測量方法包括樣品採集前處理步驟；樣品分析前處理步驟；校準步驟以及測定步驟； 其中，通過所述樣品分析前處理步驟獲取PM2.5樣品提取液； 所述測定步驟為: 取PM2.5樣品提取液40mL於60mL萃取瓶中，依次加入pH=5的醋酸鹽緩衝液0.4mL、0.lmol/L乙二胺四乙酸溶液0.lmL、lmol/L硫酸鈉溶液0.25mL ； 繼續加入0.2mL乙基紫溶液(0.49g/L),搖勻後再移入IOmL甲苯,振搖Imin充分混合，注意放氣，靜置；待分層後，用注射器吸取甲苯相於比色皿中，以純甲苯為對照，以615nm波長測定PM2.5樣品提取液的吸光度。
2.如權利要求1所述的測量方法，其特徵在於，所述測定步驟進一步包括如下空白試驗的吸光度的測定，其步驟為: 取40mL的超純水於60mL萃取瓶中，依次加入pH=5的醋酸鹽緩衝液0.4mL、0.lmol/L乙二胺四乙酸溶液0.1mL, lmol/L硫酸鈉溶液0.25mL ； 繼續加入0.2mL乙基紫溶液(0.49g/L),搖勻後再移入IOmL甲苯,振搖Imin充分混合，注意放氣，靜置；待分層後，用注射器吸取甲苯相於比色皿中，以純甲苯為對照，以615nm波長測定空白試驗的吸光度。
3.如權利要求2所述的測量方法，其特徵在於，所述校準步驟為:
取一組 IOOmL 容量瓶 11 個，分別移入 0,3.0,6.0,9.0,12.0,15.0,18.0,21.0,24.0、27.0、30.0μ L十二烷基苯磺酸鈉標準液，加水至標線，搖勻，作為校準溶液，採用權利要求1中同樣的步驟，僅以所述校準溶液代替提取液做校準試驗，測定校準試驗的吸光度。
4.如權利要求3所述的測量方法，其特徵在於，進一步包括如下步驟: 以測得的校準試驗的吸光度扣除權利要求2中測得的空白實驗的吸光度後，繪製吸光度與十二烷基苯磺酸鈉的量作為參照數值的校準曲線； 根據權利要求1中測定的樣品提取液的吸光度，在所述校準曲線上查得的對應吸光度下的十二烷基苯磺酸鈉的量作為表觀數值，通過該表觀數值換算獲得大氣中陰離子表面有機活性物質的濃度值。
5.如權利要求3所述的測量方法，其特徵在於，所述樣品採集前處理步驟為: 將鋁箔紙包好的石英採樣濾膜放入馬弗爐，在高溫400°C下灼燒4h ； 將灼燒後的石英採樣濾膜在鋁箔紙包裝不拆封的情況下，放入在恆溫恆溼箱中平衡24h，其中溫度控制在15~30°C範圍內，相對溼度控制在45~55%範圍內； 用精確度為0.01mg的分析天平稱量平衡後石英採樣濾膜的質量； 稱重後，用鋁箔紙密封石英採樣膜，並密封於自封袋中，放入乾燥器； 採樣:從乾燥器中取出密封的採樣膜，打開鋁箔紙，將採樣膜放在PM2.5採樣儀的膜託上，固定好採樣儀的切割器後，打開電源進行採樣，採集時長11.5h ； 採樣完成後，繼續用鋁箔紙密封，放入鋁箔袋，並用自封袋密封，放入在恆溫恆溼箱(溫度控制在15~30°C範圍內，相對溼度控制在45~55%範圍內)中平衡24h ； 用精確度為0.01mg的分析天平稱量採樣後石英採樣濾膜的質量； 稱重後，繼續用鋁箔紙密封石英採樣膜，並密封於鋁箔袋中，再次用自封袋密封，放置冰箱-20°C冷凍保存至分析。
6.如權利要求1所述的測量方法，其特徵在於，所述樣品分析前處理步驟為: 從冰箱中取出冷凍保存的採樣膜，取1/4採樣膜，分割裁剪成Icm2的小片，放入燒杯或PET瓶中，加入約50mL超純水，使之完全浸沒所述採樣膜小片； 使用超聲波清洗器對浸泡有所述採樣膜小片的燒杯或PET瓶採用超聲波提取PM2.5樣品，其中超聲波提取頻率設為40Hz，起始水浴溫度設為30°C，超聲提取時間設為35min，從而獲得PM2.5樣品溶液； 用0.45 μ m孔徑的聚碳酸酯膜真空抽濾所述PM2.5樣品溶液，得到的濾液轉移至IOOmL容量瓶中，並用超純水定容至標線，得到所述PM2.5樣品提取液IOOmL ； 將所述PM2.5樣品提取液IOOmL注入125mL聚丙烯試劑瓶內，4°C下冷藏保存至分析。
7.如權利要求4所述的測量方法，其特徵在於，換算獲得的大氣中陰離子表面有機活性物質的濃度以(A)單位體積空氣中陰離子表面有機活性物質的摩爾質量C1表示為:
8.如權利要求6所述的測量方法，其特徵在於，換算獲得的大氣中陰離子表面有機活性物質的濃度以(B)單位體積空氣中陰離子表面有機活性物質的質量C2表示為:
9.如權利要求4所述的測量方法，其特徵在於，換算獲得的大氣中陰離子表面有機活性物質的濃度以(C)單位質量pm2.5中陰離子表面有機活性物質的摩爾質量C3表示為:
10.如權利要求4所述的測量方法，其特徵在於，換算獲得的大氣中陰離子表面有機活性物質的濃度以(D)單位質量PM2 5中陰離子表面有機活性物質的質量C4表示為:
【文檔編號】G01N21/31GK103776784SQ201410058296
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月20日 優先權日:2014年2月20日
【發明者】於彥婷, 李紅, 張慶竹, 張新民, 王宗爽, 張凱, 夏芬美, 李宏姣, 李雷, 張國文 申請人:中國環境科學研究院