离子色谱在环境监测中的应用及探讨

余娜，王碧

（四川职业技术学院建筑与环境工程系，四川遂宁629000）

离子色谱在环境监测中的应用及探讨

余娜，王碧

（四川职业技术学院建筑与环境工程系，四川遂宁629000）

本文在简述离子色谱的基础上,主要对离子色谱在环境监测中的应用，使用过程中的局限及解决对策等进行了探讨.

离子色谱；环境监测；应用；问题及对策

近年来，随着社会经济的发展，人们对环境质量越来越重视。因此，人们对环境的监测技术也在不断进步和完善.离子色谱是20世纪70年代发展起来的一项重要的色谱技术，主要用于阴、阳离子的分析..它也可以用来分析某些蛋白质，氨基酸和糖类.在环境监测中，离子色谱主要用于分析低浓度离子和离子化合物，特别是随着近年来相关环境标准的制定与完善，离子色谱法也得到了快速的利用和发展.

1 离子色谱的原理及特点

1.1 离子色谱的原理

离子色谱是1975年由H-sm a l l等人提出离子交换思维并很快被商品化，它是利用被测样品的离子性进行分离和检测的色谱技术[1].离子色谱法是利用低交换容量的离子交换树脂填充分离柱，通过离子交换对离子性样品进行分离，利用电离物质在溶液中电离产生电导用电导检测器或脉冲安培检测器进行连续检测的一种色谱分离方法.离子色谱分离机理是离子交换，分离方式分别有离子交换色谱、离子排斥色谱和离子对色谱[2].它们分离柱填料的树脂骨架都是苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但树脂功能基和容量是不相同的.3种分离方式的分离机理也各不相同.3种交换方式对应的分离机理分别是离子交换、离子排斥、吸附与离子对的形成.

1.2 离子色谱的特点

1.2.1 检测快速方便

几种常见阴离子的分析时间（F-、C l-、N、N、S、P等）和离子（K+、Na+、N、C a2+、M g2+等）均少于10min[3].近年来，随着离子色谱技术的发展，有机阳离子和阴离子的检测技术得到了迅速发展和完善，目前主要应用于：食品中有机酸和糖类的检测、生物胺的检测、氨基酸和蛋白质的检测.这些技术已逐渐成为刑事侦查学和法医学、微生物发酵工业、食品卫生的重要检测手段[4].

1.2.2 灵敏度高、选择性好

离子色谱发法主要分析低浓度的离子溶液（几百m g/L至10～1μg/L）.离子色谱对某些离子的检出限可以低至1μg/L.提高离子色谱对被测离子的选择性可以通过选取适当的分离柱、检测器、改变淋洗液浓度和检测方法来实现.与传统高效液相色谱法相比，离子色谱的固定相对离子选择性的影响更大.

1.2.3 分离柱的稳定性好、容量高

高效液相色谱分离柱主要使用硅胶填料，而离子色谱填料具有高p H稳定性，因此淋洗液可以是强酸或者强碱溶液，这就扩大了离子色谱的应用范围.

2 离子色谱在环境监测中的应用

2.1 离子色谱法在水环境监测中的应用

离子色谱在水环境的主要监测对象是无机阴阳离子.监测样品包括：饮用水、地表水、地下水、废水、雨水、电厂循环水等[5-7].

离子色谱仪能够在半个小时以内一次性检测出常规水环境检测离子：氟离子、氯离子、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐等.首先根据估计的样品浓度配置成浓度适当的一系列混合标准溶液，由低到高浓度进样绘制出标准曲线，通过标准曲线法对水质样品进行定性定量分析，该方法方便快速，准确度高，结果可达到环境监测实验室质量控制目标.在水质监测方面，离子色谱法大大提高了工作效率和数据精确度.以测定水质中的硫酸盐为例，经典的方法为G B/T11899-1989水质硫酸盐的重量测定法，该法准确度高，但操作复杂，至少需要5个小时.现在取而代之的H J669-2013离子色谱法简单快速，检出限低，准确度高[8].离子色谱对水环境中阳离子的检测主要为监测大气降水中的钾、钠、钙、镁离子，分离柱不同，进样及检测过程与阴离子检测无异[9].

在实际环境监测工作中，常规监测项目有每月例行地表水的阴离子检测、每月降水中阴、阳离子的检测、每月工厂废水中特定阴离子的检测[10]（如电子生产企业废水中的氟离子），在检测中，对于清洁水源，只需要按样品号进行进样，仪器可以在10多分钟内一次性检测出多种阴离子或阳离子的含量，操作简单，准确率高.在对受污染源水样进行监测时，必须对污染水样进行预处理，然后再进样，从而防止分离柱被破坏.预处理方法常见的有化学处理法、膜处理技术法、固相萃取法和燃烧法等，如果废水成分相对简单，检测中常用的处理方法是0.25μm微孔滤膜过滤[11].

2.2 离子色谱法在大气环境监测中的应用

大气中有毒成分的常规检测方法有原子光谱法和分光光度法等，现在基本都能用离子色谱法代替.离子色谱法操作简捷、灵敏度高、精密度好、数据准确.

在大气环境的监测中，离子色谱主要用于大气气溶胶和有害气体的检测.大气气溶胶是一种直径小于10μm的液滴和固体颗粒.主要是H+、N、Na+、S、S、C l-等水溶性无机离子.通常用石英纤维过滤器或聚四氟乙烯薄膜过滤器捕集气溶胶，然后用离子色谱法测定.魏海萍[12]等用超细玻璃纤维滤筒阻留收集硫酸雾样品，然后用离子色谱进行测定，检测范围为1--250m g/m3.关于有害气体的检测，离子色谱主要用于氮氧化物和二氧化硫的测定.牟世芬[13]等用简便的携带式采样技术和装填浸渍三乙醇胺的分子筛的固定吸附剂采样管采样，用0.003mol/L NaH C O3和0.0024mol/L Na2C O3作为淋洗液，解脱N O2和S O2，再加入H2O2，把S氧化成S，最后利用离子色谱测定溶液中的N、N、S.其三种离子的加标回收率均在90%以上.同样他们还用活性炭管固定吸收管采样的方法测定大气中的甲醛含量[14]，方法测定下限为10μg/m3，其检出下限大大低于传统的分光光度法（500μg/m3）.

2.3 离子色谱在土壤与生物污染监测中的应用

离子色谱法可以对土壤环境中的多种阴阳离子进行检测[15].通过对样品进行适当的前处理，土壤提取液和生物体的消解液可以直接进样测定.在对土壤等固体样品监测时，前处理过程一般为超声波浸提，使所需离子溶于浸提液中，再对浸提液进行分析.土壤中包括:N、S、Na+、K+、N、C a2+、M g2+等，生物体中包括:F-、C l-、N、S等[16].离子色谱的最新应用主要是解决传统高效液相色谱和气相色谱无法解决的难题.当前离子色谱法已被应用在了糖类氨基酸检测、微生物和抗生素检测以及蛋白质和多肽等物质的检测[17-18].

3 离子色谱在环境监测中的问题及对策

离子色谱凭借自身特有的优势，已经成为环境监测分析中极其重要的分析手段，但在实际检测过程中也会有一定的局限，分析中常遇到的问题和解决办法有：

3.1 亚硝酸盐氮不易准确测定

在实际测定过程中，如果被测物质亚硝酸盐含量少，容易造成峰形拖尾，分离度不好.为了解决这一问题，可以采取大面积进样法或将样品进行富集后再进样检测.

3.2 抑制器的状态对测定结果影响较大

抑制器长时间不工作时，水分蒸发，会导致抑制器微膜脱水破裂，引起抑制器漏液，抑制效果下降致背景电导增加，最终造成基线不稳，仪器无法识别离子峰，影响定量结果的准确性.为了解决这一问题，往往要定期对抑制器进行再生.

3.3 定性能力差

离子色谱能简单快捷的对样品进行定量分析，但定性分析能力差[19]，为了解决这一问题，目前离子色谱的主要研究方向就是离子色谱与其它仪器的联用，如离子色谱与质谱的联用，离子色谱与原子吸收的联用等.

3.4 基线漂移和保留时间偏差

如果长时间大量进样，可能造成基线漂移或各离子保留时间出现偏差，从而造成仪器系统软件不能认出离子峰，不能对相应离子峰进行积分或被当成杂峰处理.为了解决这一问题，每次实验时都要重新做标准曲线，进样检测前需要充分淋洗柱子至基线平稳，另外，还要注意分离柱的维护和保养，定期用高浓度淋洗液淋洗柱子，提高柱效[20].

4 结语

综上所述，在环境监测中，离子色谱发挥着不容忽视的作用，近年来离子色谱技术的不断发展和完善，离子色谱的检测范围会进一步扩大，相应的国家标准、行业标准等也会逐步建立，从而取代繁琐的传统方法.在具体的监测过程中，要注意对仪器进行维护，最终从整体上提升我国环境监测的工作效率，并为建设环境友好型社会提供准确有力的数据支持.

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Applicat ionand Discussionof IonChromatographyin Environmental Monitor ing

YUNa,WANG Bi
(S ich ua n V oc a tion a l a n d T echnic a l C ol le g e,S u inin g S ich ua n629000)

B a se d on a br ie f int r o du ction o f ion ch r om a to gra ph y,the a ppl ic a tion o f ion ch r om a to gra ph y in en v i r onment a l monito r in g,the l imit a tions a n d co u nte r me a s ur es in the p r ocess o f u sin gw e r e d isc u sse d.

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1672-2094（2017）03-0152-03

责任编辑：张隆辉

2017-03-08

余娜（1984-），女，四川遂宁人，四川职业技术学院工程师，硕士.研究方向：环境监测.