分析离子色谱技术在环境监测中的应用

张水荣

（大理白族自治州生态环境局祥云分局生态环境监测站，云南 大理白族自治州 672100）

作为现代仪器分析中的一项技术，离子色谱技术的应用能够针对生态环境起到全方位精准监测的作用，可以实现对生态环境的连续监测。为了确保该技术在生态环境测定中为监测人员提供可靠的参考依据，明确技术步骤，切实围绕技术应用问题提出改进对策，以期在离子色谱技术辅助下妥善处理环境污染问题。

1 离子色谱技术在生态环境监测中的应用价值

1.1 促进多领域协调发展

在生态环境监测过程中，离子色谱技术的应用价值较为突出，其中最为关键的是，此项技术的合理运用可以促进多领域协调发展。因其归属于现代仪器分析范畴，在实际应用阶段，除了应用于水环境监测，还能在土壤环境、工业企业环境中进行高效应用，从而促使工业领域、农业领域建立协调的共生关系，贴合新时代绿色经济发展理念[1]。

1.2 维护生态环境安全

生态环境保护作为践行可持续发展战略目标的重要事项，若能充分应用离子色谱技术，针对环境质量进行综合监测，将有助于及时发现环境污染问题，也能为有关部门有序开展环境治理工作提供宝贵的参考数据，自此实现对生态环境的安全有效维护。

2 离子色谱技术在生态环境监测中的应用范围

2.1 大气生态环境监测

离子色谱技术在生态环境监测中，可以将其应用在大气生态环境监测中。因空气质量多危及民众健康，故而采用离子色谱技术对大气环境中的二氧化硫、氯化氢以及氮氧化物进行精准测定，可掌握大气中各种污染源浓度，而后对照大气质量指数，判定当前大气环境的达标率。自然保护区在大气环境监测中，需要将二氧化硫浓度控制在0.05 mg/m³以下，而住宅区则在0.15 mg/m³以下，工业区大气环境中富含的二氧化硫不宜高于0.25 mg/m³。在参照各种污染源浓度控制标准对大气环境质量进行合理评估时，离子色谱技术的应用可以实现浓度值的准确测定。此处以大气生态环境中氯化氢作为测定对象，阐述此项技术在大气环境监测中的应用步骤[2]。

首先，需要提前准备好技术应用所需仪器与设备，包括每分钟采样流量为1 L以内的空气采样器、25 mL与75 mL不同规格的冲击式吸收瓶、离子色谱仪、10 mL注射器、0.45 μm乙酸纤维微孔滤膜等，而后使用洗液对吸收瓶等仪器进行冲洗，将电导率控制在1 μs/cm以下；其次，准备充分后应当对空气进行采样，并在滤膜作用下获取空气样本，保持长达45 min的连续采样。在采样后应当按照标准步骤对样本进行保管，并将其放入实验室，等待离子色谱仪的精准监测。其中还需确定色谱条件，如100 μL的进样体积，29.5 ℃至0.5 ℃的柱温，每分钟1 mL的流速，之后需要制定氯化物标准溶液，结合（图1）所示的操作流程，绘制对应的“氯离子浓度－峰面积曲线图”；最后，需要参照计算公式求取大气中氯化氢浓度（ρ）。

图1 大气中氯化氢采样示意图

其中ρ1与ρ2、ρ0、Vn、nHcl、ncl－分别指代的是具塞比色管试样制备试料的氯离子浓度（第一支与第二支）、空白试样试料氯离子浓度、标准状态下空气样本体积、氯化氢与氯离子的摩尔质量（36.45 g/mol与35.45 g/mol）。计算后则对照空气中氯化氢浓度标准，确定当前采样区域大气环境的氯化氢达标情况，必要时可以在离子色谱技术辅助下，为氯化氢净化工作指明改进方向。

2.2 水体生态环境监测

在生态环境监测中应用离子色谱技术时，还需要加强对水体环境的合理监测。从传统监测技术分析，常需要依据水源的差异性为其搭配对应的环境监测技术，这很容易造成水环境监测成本的增加。而离子色谱技术在水体生态环境监测中的有效应用，既能提高监测时效性，又能缩减投入成本，且此项技术具备易于操作的优势。考虑到水体污染会影响我国可用水源储量，因此，需要在离子色谱技术导向下，对水样中的离子、极性化合物进行监测。为了获取可靠的水样监测数据，应当注重预处理事项的落实，如利用膜处理或者溶剂萃取等预处理手段，保证水样中的氯离子、硫酸离子、氧氮化合物离子得到有效分析，通常仅需半小时即可促进阴离子的顺利分离。除此之外，还要监测水体生态环境的酸碱度。根据学者卢彦宏[3]等人的相关研究，硫酸根离子在离子色谱技术下出峰时间为12.84 min，氯离子为4.92 min，所产生的水体离子监测数据与实际数值偏差不大，验证了此项技术的监测结果精度更高，且不易在监测中污染水体环境，具体测定结果见（表1）。在表格反馈的数据结果中，表明在对水体环境中离子的监测期间，并不会产生较大的偏差，离子色谱技术可行性更强。

表1 水体样本中离子浓度测定与峰高分析情况

2.3 土壤生态环境监测

土壤是人类发展中的重要资源，离子色谱技术在土壤生态环境监测中亦发挥着显著作用。土壤一旦遭受污染，会破坏生态环境的稳定性。从相关研究中得知土壤环境最常遇到的是有机物污染，如农田种植中残留在土壤中的农药成分等，此外还包括酸性物质、碱性物质。实际上，土壤中富含钙离子、镁离子、碘离子，且以阳离子为主体。在土壤生态环境监测中，通过离子色谱技术采集土样，对土壤离子进行合理分析，而后判定土壤中的离子成分是否符合土壤环境监测标准。若出现离子超标现象，需要采取有效措施改良土壤。以土壤中氟离子的测定为研究对象，运用离子色谱技术，可以先行选择氢氧化钾等碱性洗液，其浓度可设定在每升30 nmol左右，保证每分钟1.2 mL的流量速度，自此获取土样中氟离子实际测定情况。而在测定土壤中污染离子（铬离子）的具体含量时，可以使用氯化钾碱性溶液，其浓度为每升0.3 mol/L，保持长达20 min的持续采集，即可在此项技术助力下提高样本采集效率，也能保证测定后能够把控土壤生态环境动态。经过对土样的精准采集与科学分析，可知晓离子含量，对照土壤质量规范确定土壤环境是否存在污染风险。

2.4 工业企业监测

结合学者翟晓磊[4]等人的研究成果，离子色谱技术还可应用在工业企业环境监测中。工业企业在其生产阶段常涉及污水排放、废气排放等事项，且对当地生态环境质量存在深远影响。因此，以此项技术监测工业企业生态环境，能够及时了解工业企业生产环境的环保情况。若监测中发现污染物超标现象，需要利用脱硝脱硫装置、废气净化装置，重新降低工业企业污染物排放量，继而贴合环保理念完成工业生产任务。

在此项技术实操环节，相关人员应当把握好以下两项要点：（1）控制化学物质浓度，对于离子色谱技术监测中使用的化学物质，应当保持化学物质浓度的一致性，并利用离子色谱仪自动校准功能，增加工业企业周边环境监测结果的精确性；（2）加强离子色谱仪的维护，在实际应用中，该技术很容易受监测条件的变化以及监测时机的把控度的影响，造成离子色谱仪监测下的相关数据发生偏差，尤其是峰面积。要求相关人员需要利用洗液定期清洗色谱柱，并且避免与其他物品一起清洗。随着离子色谱技术在工业企业环境监测中的大范围应用，能够对工业企业环境的改良设计指明新思路。

3 离子色谱技术在生态环境监测中实际应用的注意事项

3.1 温度参数的控制

在生态环境监测中，应当规范离子色谱技术的实践应用技术步骤。监测人员在实验室采用此项技术对上述不同区域生态环境进行监测时，只有准确把握相关注意事项，才能增加监测数据可靠性。从相关研究中发现：温度参数与此项技术应用成果具有密切关联。若温度条件控制不到位，极易造成基线不稳的后果，也会破坏离子色谱仪性能的稳定性。因此，技术人员在实操环节需要控制好温度参数。一方面，应当完善实验室温度条件，尽量避免实验室出现温度波动的情况。若初次开展样品检测实验时实验室温度偏低，后续出现升温现象，理应在离子色谱技术进样分析前，以空调装置控温。另一方面，控制好样本温度，样本温度与实验室温度要保持一致，以减小检验数据误差。另外，在温度参数中也要优化柱温，依据固定液极限温度控制柱温。若对高沸点样本进行检验，应当搭配低柱温。为了提升组分分离均衡性，可以利用高速传质速率方式，促进柱温的有效变化。因低柱温多影响基线稳定性，故常主张以低柱温为控温标准，但柱温偏低，亦会引起宽峰形[5]。所以，在柱温控制上，应当以组分顺利分离作为低柱温确认标准。此外，还可以选用带有温度补偿功能的电导检测器，便于随时结合离子色谱分析流程调节温度。技术人员在应用离子色谱技术时，务必实现温度参数的优化控制。

3.2 气泡因素的影响

在离子色谱技术应用中，如若存在气泡，即输液系统中有气泡，很容易降低基线稳定性，并对离子峰形及其峰面积指标产生重要影响。一旦未能及时清除气泡，会造成测定数据出现误差。所以，相关人员在应用此项技术时，需要及早清除气泡。实际研究中适用性较强的气泡处理辅助手段多包含下述两项：第一项是在使用洗液清洗仪器时，应当观察是否存在残留气泡，并且避免持久使用一种洗液。在稀释洗液时使用的水源，也要杜绝气泡的形成；第二项是加强气泡排出操作。对于已经出现的气泡，应在样本分析前以废液阀门开启的方式予以去除。与此同时，还要利用长达三分钟的降压操作方式助力气泡的快速清除。另外，在气泡得到妥善处理后，还需要将废液阀门拧紧，以免实验中降低数据精度。

4 结论

综上所述，在生态环境监测中，离子色谱技术确实具备显著的应用价值，且适用范围广泛。但需注意的是，为了获取可靠的技术成果，应当综合把控技术应用流程，并加强预处理环节质量的有效控制。在未来的实践应用场景中，也要制定标准化技术规范，指引有关人员在详细技术应用步骤中，高精度监测生态环境。