离子色谱法在环境监测中的应用

闫 伶

绍兴生态环境局柯桥分局

1 引言

离子色谱(IC)用高效率的液相色谱分析法(HPLC),它使用离子交换的原理进行分析，可以用于各种定性定量分析的执行追踪。因此已经得到广泛的应用和推广普及。在本文中,对应用程序的基本优点、主要缺点、在化学环境分析中的应用进行了详细综述。其环境监控监测效果对于推进我国生态环境保护有着重要战略影响。目前环境监测中的工作重点是污水处理，其环境监测数据的真实有效性对于企业的长远发展有重要意义。

2 离子色谱法技术概述

离子色谱是高效液相色谱的一种，因此又叫高效离子色谱或现代离子色谱，与传统的离子交换色谱柱有着一定的差异，其主要是树脂具有很高的交联度和较低的交换容量，进样体积比较小，用柱塞泵对淋出液进行自动连续性电导检测。利用离子交换的化学原理,连续对多种阴离子物质进行定性和定量分析：水样注入碳酸盐——碳酸氢盐溶液并连续流经一系列的离子交换原料树脂,由于待检测阴离子对低交换容量强碱性阴离子交换树脂(例如分离柱)的相对亲和力不同而彼此分开。被迅速分离的阴离子,在通过强酸性阳离子树脂(抑制柱)或通过抑制酸性膜时,被迅速转换而成为高电导的酸型，碳酸盐——碳酸氢盐则可以转变而成为一个弱电导的酸型碳酸(用以清除膜的背景电导)。进行分析后根据标准保留酸的时间和稳定性,峰高或相对峰面积进行定量。食品制造业、制药业、纺织业等许多行业都已经有着对等离子化学色谱的广泛应用[1]。现代色谱技术的飞速发展更为未来环境监测工作的开展提供了良好的进步空间,越来越简便的色谱操作、更加精准的色谱监测实验结果都已经为未来离子化学色谱的广泛应用和发展提供了坚实基础。

3 离子色谱法的主要性能特征

环境监测中主要被应用于准确测定各种金属离子的化学含量,能够有效率地检测有机阴性阳离子、碱性重金属、碱性稀土的轻金属、重金属、稀土的阳离子和有机酸化物等离子。不但可以用于常量分析和微量分析，还可以与富集技术高度结合进行痕量或超痕量分析。已经成为环境监测中的必不可少的技术工具，具有精度高、灵活性高、选择性强等多方面特点。在大气、水资源治理、土壤等方面具有广泛应用。

结合一下笔者长期实践管理工作中的经验,认为该等离子色谱法的技术特征主要功能表现如下为：(1)技术应用范围广。现代离子色谱技术其应用领域非常广泛，不但在环境方面，还包括食品制造企业、医药检测、纺织行业等。随着经济的不断发展带动技术的更新和升级，进而该技术的应用领域也会更加广泛和普及。(2)进样体积小。主要是由于现代离子色谱技术所运用的色谱柱其中的树脂具有较低的交换容量所以导致进样体积比较小。(3)能够实现离子间的自由配对和交换。由于该技术是从高效液相色谱技术中分离出来的，因此树脂上都是带有电荷的，同时还可以实现自由离子之间的配对和交换，进而分离出无机离子。并且通过离子之间的互相交换可以使离子交换实现吸附和解吸进而实现状态平衡。

4 城市环境监测的重要应用

环境监测的城市整体环境,国家经济发展乃至保护人类的自然生存都具有十分重要的战略意义,加强城市环境监测,控制大型企业的排污是环境监测排污管理机构的首要任务。下面对预防性治疗和定期监测离子色谱仪的具体操作方法进行了详细的分析讨论。

4.1 水环境监测方面主要应用分析

近年来，我国水资源的污染排放是一个亟待解决的问题，据有关数字表明，每年的污水排放量多达620亿吨，并且将近有四分之一的地表水都处于被污染状态，仅仅有二分之一的水能够饮用，因此加强水质环境的监测显得尤为重要。水质环境监测主要是根据水的水质种类,浓度及各种水质污染物的监测和分析。监测范围较广,包括受污染水（工业排水）和未受污染水（河流、湖泊）。主要污染监测指标项目大致可以细分为以下两类：一类是综合水质监测指标,如水温度,颜色,混浊度,ph 的比值,电导率等；另一类是监测有毒化学物质,如多氯苯际,氰化物,砷,铅,铭,镉,汞和有机金属杀虫剂。除了上述的水质监视监测项目,在检测河流或海洋时还需要流速和流动状态进行客观评价。我国环境监测中一个重要的工作是降水监测，使用离子色谱仪在常规降水监测中发挥非常重要的作用，有效的增加检测准确性、缩短检验的时间。

4.2 大气监测方面的的主要应用分析

虽然现在大气中氯化氢的含量很低,但由于使用垃圾场等地方会导致塑料袋自燃,使该地区高浓度的释放氯化氢气体。该气体浓度过高对周围地区居民,生物健康等会造成严重不良影响。传统的方法难以准确检测氯化氢含量,用于等离子色谱法检测可以准确性的测定存在大气环境中的微量氢气和氯化物及其含量。大气降水的主要成分有K+、Na+、Cu2+、Mg2+、NH4+、H+等阳离了和F-、C1-、S042-.N03-、HC03-、N02-、乙酸和甲酸等无机和有机阴离子。当地球大气层中降水的pH小于5.6时被人们称为大气酸雨[2]。酸雨对城市建筑和其他农作物中的带米造成严重危害,也不利于城市文物古迹的良好保护,还会严重危害我们人体健康。离子色谱法主要具有简单,快速,灵敏度高,选择性好,同时也大多采用离子色谱测量器等特性的色谱分析,可以将其作为一种有效的离子分离检测装置,以及与其他用在化学环境分析中广泛使用的离子检测分离技术十分有关。

4.3 土壤环境中的主要应用分析

由于人们对于干净的工作环境等特点使其应用日益广泛，在土壤环境中该技术无机阴离子的测定，与水体环境具有相同的原理，主要是先将消解液对于土壤提取物进行分解反应，保证其样品中不能有颗粒较大的杂质，然后对样品中的离子含量进行测定。

5 使用维护与日常保养

由于离子色谱仪是种大型精密仪器,它的日常保养和定期维护对监测工作精度的和仪器的实际使用寿命都会有显著性的影响,因此我们应经常使用冲洗液对离子色谱仪柱进行清洁以有效防止导管堵塞、流量检测项目中产生较大气泡[3]。具体的分离清洗处理方法必须遵循指示。还要根据不同仪器品牌,型号以及规格等对色谱进行仪器的经常维护,定期保养和维修。

6 在工业环境监测中广泛应用的一些注意事项

目前离子色谱法在工业环境监测中广泛应用的一些注意事项主要具体表现如下。

（1）注意离子抑制器的影响。该技术在实际应用中非常容易受到抑制器工作状态的影响，如果抑制器长时间不使用，微膜就会出现脱水破裂的情况，抑制器的漏液就会导致抑制能力下降。其工作原理一旦发生重大改变,其中的背景电导也很容易自动出现电压升高的振动现象,进而直接导致峰值的面积和峰高度的变化,从而直接影响在线监测分析结果。抑制器在正常工作使用过程中,也很容易直接受到有机重金属如氯离子和其他有机大分子的直接污染,导致静电抑制器的峰值抑制器电容量明显下降,进而直接影响峰值的面积和峰高[3]。针对于这个复杂问题,工作人员通常可以采用一种浓度比较相近的标准化学物质来对实验曲线监测进行自动校准,进而大大提高监测结果的测量准确性。

（2）保证监测分析结果的真实准确性。该方法在工业环境监测系统中的广泛应用,其离子色谱柱的数值分析会随着用户使用环境时间的不断改变而发生变化,会直接对峰高表面积和峰高精度产生较大影响,进而直接影响环境监测数据结果的分析准确性。针对于这个新的问题,工作人员在进行监测的工作过程中就要注意加强管理维护好监测色谱柱,可以通过定期冲洗使用高浓度的清水淋浴冲洗液溶剂来对监测色谱柱内部进行清水冲洗,提高了对色谱柱的监测有效性。

7 结束语

离子色谱仪的未来发展趋势及在不同行业的广泛应用发展，为各个领域带来了更加广阔的进步空间,尤其是对于工业环境监测应用有着重要的指导意义。它已经是现代环境分析的几种首推应用方法之一。随着人们们对科学检测技术的不断需求和生态环境资源保护的不断发展,我们就希望可以进一步研究开发电感离子色谱等科学检测技术,以便于取代目前的一些环境分析中正在使用的传统离子化学品。用离子色谱法和新的科学发展技术对环境分析将具有更广泛的应用世界。