Determination of Anions and Carboxylic Acids in Urban Fine Particles (PM2.5 )

Význam tématu

Ambientní jemné částice PM2.5 obsahují řadu vodou rozpustných aniontů a karboxylových kyselin, které ovlivňují kvalitu ovzduší a zdraví obyvatel. Citlivá a komplexní analýza těchto složek umožňuje lepší posouzení zdrojů znečištění a řízení kvality ovzduší.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout iontově chromatografickou metodu pro simultánní kvantifikaci 12 analytů (fluorid, acetát, formiát, mesylát, chlorid, dusitany, nitrát, sukcinát, malonát, sulfát, oksalát, fosfát) ve vzorcích PM2.5 s dostatečnou citlivostí a spolehlivostí.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky PM2.5 byly nasbírány na křemenných filtrech pomocí URG-3000K vzorkovače po dobu 48 hodin a extrahovány ultrazvukem s 10 ml deionizované vody. Analýza proběhla na Dionex ICS-5000plus RF HPIC systému s Dionex IonPac AS11-HC kolonou 4×250 mm a potlačenou vodivostní detekcí (Dionex AERS 500), elučním činidlem generovaným KOH (EGC 500), při teplotě 30 °C, průtoku 1,5 ml/min a gradientu 1–50 mM KOH. Standarty byly připraveny směsí 12 analytů s kalibračními rozsahy 0,02–6 mg/l.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda ukázala baseline separaci všech analytů s rozlišením nad 2 (kromě karbonátu a malonátu R=1,2). Linearity r2 ≥0,998, MDL v rozmezí 6–18,5 µg/l. Krátkodobá přesnost (RSD retenční doby ≤0,03 %, plochy ≤0,87 %) potvrzuje opakovatelnost. V reálných vzorcích byly nejvyšší koncentrace chlorid, nitrát, sulfát; přítomnost mesylátu svědčí o vlivu moře. Obnovení spikovaných vzorků 80–121 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Současná detekce širokého spektra neanorganických aniontů a organických kyselin
• Vysoká citlivost a přesnost vhodná pro monitoring kvality ovzduší
• Možnost využití v laboratorních projektech zaměřených na zdroje znečištění a chemické modelování atmosféry

Budoucí trendy a možnosti využití

Přechod na hmotnostní detekci pro rozšíření spektra analyzovaných látek, automatizace sběru a přípravy vzorků, online monitorování kvality ovzduší a integrace s datovými platformami pro predikci znečištění.

Závěr

Vyvinutá RF HPIC metoda poskytuje robustní a vysoce citlivou analýzu 12 klíčových aniontů a karboxylových kyselin v PM2.5, což umožňuje komplexní hodnocení složení jemných částic pro potřeby vědeckého výzkumu i rutinního monitoringu.

Reference

• Kim SY, Sheppard L, Kim H. Health Effects of Long-Term Air Pollution: Influence of Exposure Prediction Methods. Epidemiology 2009;20:442–450.
• Neupane B, Jerrett M, Burnett RT, Marrie T, Arain A, Loeb M. Long-Term Exposure to Ambient Air Pollution and Risk of Hospitalization with Community-Acquired Pneumonia in Older Adults. Am J Respir Crit Care Med 2010;181:47–53.
• Anderson JO, Thundiyil JG, Stolbach A. Clearing the Air: A Review of the Effects of Particulate Matter Air Pollution on Human Health. J Med Toxicol 2012;8:166–175.
• Leiva MA, Araya MC, Alvarado AM, Seguel RJ. Uncertainty Estimation of Anions and Cations Measured by Ion Chromatography in Fine Urban Ambient Particles (PM2.5). Accred Qual Assur 2011;17:53–63.
• EPA Method 26A. Determination of Hydrogen Halide and Halogen Emissions from Stationary Sources—Isokinetic Method, 1990.
• ASTM D5085-02. Standard Test Method for Determination of Chloride, Nitrate, and Sulfate in Atmospheric Wet Deposition by Chemically Suppressed Ion Chromatography, 2013.
• Yang H et al. The Chemical Composition of Inorganic and Carbonaceous Materials in PM2.5 in Nanjing, China. Atmos Environ 2005;39:3735–3749.
• ASTM D1357-95. Standard Practice for Planning the Sampling of the Ambient Atmosphere, 2011.
• ASTM D1739-98. Standard Test Method for Collection and Measurement of Dustfall (Settleable Particulate Matter), 2004.
• Dionex Application Brief 112. Determination of Organic Acids in Cranberry and Bilberry Extracts, 2011.
• Dionex Application Note 143. Determination of Organic Acids in Fruit Juices, 2003.
• Dionex Application Note 123. Determination of Inorganic Anions and Organic Acids in Fermentation Broths, 2006.
• Thermo Scientific Application Note 1076. Determination of Monochloroacetic Acid in Carbocisteine, 2014.