PM2.5的致命因素——"X"及其來源
瀏覽次數:5209 發布日期:2012-1-4
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PM2.5又稱氣溶膠PM2.5,指的是直徑小于或等于2.5微米的超細懸浮顆粒物,也稱為可入肺顆粒物,是人類身邊隱形的“致命殺手”。那PM2.5的致命因素——“X”到底是什么?其又是來自何方呢?

PM2.5等細微顆粒物中PAHs的GC/MS、UHPLC分析解決方案
業內研究表明,多環芳烴類化合物(PAHs)是PM2.5等空氣中細微顆粒物中主要的有害成分之一,該類化合物已被國際癌癥研究署(IARC)作為優先控制的有毒有害物,具有致癌、致畸、致突變等毒性,且在環境中廣泛分布。空氣中PM2.5等細微顆粒物中的PAHs主要來源于汽車尾氣排放、煤的燃燒、垃圾焚燒、工業燃料的不完全燃燒等。
PAHs的全自動熱脫附(ATD)-GC/MS分析
GC/MS方法是分析細微顆粒物中PAHs的常用方法之一,主要可測量碳原子數在24以下的PAHs。目前,其科研、日常監測中采用的方法大多是依據或參考EPA429、TO-13A等方法進行分析,但這一類方法通常比較耗時、且需使用二氯甲烷、乙醚等有害、危險試劑對樣品進行萃取,測量結果也易受溶劑、試劑、器皿等其材的干擾;另外因PAHs本身的化學性質,也易受臭氧、NO2,紫外線等外界因素的降解,從而影響測量結果的準確性。
PerkinElmer為解決常規的GC/MS方法分析PAHs過程中所遇到的上述挑戰,開發了專門針對細微顆粒中PAHs的全自動熱脫附-GC/MS分析解決方案,對傳統分析方法進行了明顯的改進。
方案特點
• 一次運行,全部分析EPA提出的“優先污染物”中的16種PAHs
• 可對所有的ng級的PAH化合物進行定量檢出
• 無需對樣品進行溶劑萃取,明顯減少樣品制備時間
• 完全自動控制的熱脫附分析方法,操作更方便
• 無需使用任何有害、危險性試劑
• 無需擔心試劑及其它器材對測量結果的影響
• 測量過程中無需擔心臭氧、NO
2、紫外線等對目標組分進行降解
• 解決了一般PAHs熱脫附分析過程中峰拖尾問題

儀器:PerkinElmer Clarus®SQ8GC/MS
配件:PerkinElmer TurboMatrixTM熱脫附儀
注:從填充有TenaxTA的ATD管中脫附的5ngPAH標樣的提取離子色譜圖
1.萘;2.苊烯;3.苊;4.芴;5.菲;6.蒽;7.熒蒽;8.芘;9.苯并[a]蒽;
10.屈;11.苯并[b]熒蒽;12.苯并[k]熒蒽;13.苯并[a]芘;14.茚并[1,2,3-cd]芘;15.二苯并(a,h)蒽;16.苯并[g,h,i]苝
PAHs的超高效液相色譜(UHPLC)分析
HPLC方法也廣泛用于PAHs的分離和分析,已成為監測PAHs最重要、最為有效的方法之一。其常用紫外、熒光等檢測器進行檢測。與GC、GC/MS方法比較,HPLC法不受PAHs揮發和熱穩定性的限制,可用于分析包括GC不能分析的高沸點PAHs,分析范圍更寬。
但傳統的LC分析方法通常耗時較長,消耗溶劑及產生的有害廢液也較多,比如HPLC分析19種PAHs一般需20min,同時需消耗25mL左右的乙腈。然而通過PerkinElmer開發的超高液相色譜(UHPLC)結合2μm填料顆粒的色譜柱分析這19種PAHs,分析時間僅需約4min,且可降低約90%的流動相溶劑(乙腈)的消耗。
1.萘;2.苊烯;3.1-甲基萘;4.2-甲基萘;5.苊;6.芴;7.菲;8.蒽;9.熒蒽;10.芘;11.苯并(a)蒽;12.屈(1,2-苯并菲);13.苯并(j)熒蒽;14.苯并(b)熒蒽;15.苯并(k)熒蒽;16.苯并(a)芘;17.二苯并(a,h)蒽;18.苯并(ghi)苝;19.茚并(1,2,3-cd)芘
【儀器配置】:FlexarFX15UHPLC
PM2.5等顆粒物中重金屬元素的ICP-OES快速分析解決方案
調查顯示,鉛、鐵、鋅、鈣、鎂、鈦、鎘、鋅、錳、砷、鉻、銅、鎳、硒、鈹、釩或鈷等有害金屬或類金屬元素也常能在PM2.5等細顆粒物中被檢出。而這些元素會與大氣中其它物質結合成PM2.5等顆粒物,并被人體吸入,從而影響人體的呼吸系統、新血管系統、神經系統及生殖系統的正常生理機能。如鉛,其會嚴重影響兒童的智力發育,對老年人造成癡呆、腦死亡等,而鉛若進入孕婦體內則會影響胎兒發育,造成畸形等。這些元素主要來源于土壤、巖石風化的塵埃、建筑塵和海鹽粒等;鋼鐵廠等工業燃煤煙塵、冶金塵及其它工業生產過程和汽車尾氣等。
PerkinElmer作為原子光譜領域無可爭議的領導者可提供PM2.5顆粒物元素電感耦合等離子體發射光譜儀(ICP-OES)快速分析解決方案。從1993年推出全球第一套全譜直讀螺旋線圈式ICP-OES以來至2011年新一代的革命性的誘導平板ICP-OES,PerkinElmer ICP-OES檢測方案已久經國內外權威機構的驗證使用。如,國內正在起草制定的空氣和廢氣顆粒物中金屬元素的ICP-OES/ICP-MS測定的相關標準研究機構即為PerkinElmer的金屬元素分析解決方案的儀器使用用戶。
方案特點
• 測量元素>70種之多,且可進行多元素的同時檢測,符合EPAIO-3.4等國外空氣顆粒物檢測方法的要求
• 采用軸向觀測及高信噪比的檢測器,元素檢出限可達亞ppb濃度水平
• 采用軸向和徑向雙向觀測技術,線性范圍從亞ppb至百分含量濃度水平,可減少樣品制備時間
• 誘導平板等離子體技術的使用可節省氬氣約50%
• 分辨率優于0.007nm,可最大限度地消除ICP-OES測量復雜基體樣品譜線間的干擾問題,確保結果更準確
• 專利的UDA功能,可選擇性地儲存所有譜線,測量之后可任意調用,不管您在方法中是否設置相關元素或譜線,有利于獲取更準確的結果或方便對更多的元素進行含量研究

OptimaTM8X00系列ICP-OES
自動采樣器(選配):實現全自動樣品測量,通量可達200個樣品/小時

PM2.5顆粒物來源紅外分析解決方案
進行PM2.5顆粒物對大氣環境污染評估時,不僅要考察其對本地污染狀況,而且也需要分析來自其它地區或其它國家的越境污染的影響。不僅要靜態追蹤PM2.5行業污染源頭,而且要可能地動態追蹤其遷移變化途徑。

實例:PerkinElmer(日本)與客戶合作開展的利用FT-IR成像設備對大氣中PM2.5顆粒物污染狀況的評估。
配置:PerkinElmerFT-IR及SpotlightTM400紅外成像儀
上圖:在富士山頂可采集的顆粒物中,對來自太平洋方向的小笠原氣團與大陸氣團這2種氣團進行了評估。下圖中顯示的是一例顆粒物IR成像結果,分別是小笠原氣團到達的7月20日所捕集的顆粒物和大陸氣團到達的8月23日2.5µm級所捕集的成像結果。根據可視圖像,發現捕集的顆粒物相似,對官能團分布(成分分布)成像,表明來自小笠原氣團的氣溶膠中有機物較少而硫酸鹽明顯。另一方面大陸氣團中不僅檢測出硫酸鹽還檢測出有機物和氧化硅。