离子色谱技术在水质环境监测中的应用分析

周 敏

（南充市蓬安生态环境监测站，四川 南充 637800）

离子色谱技术从二十个世纪七十年代开始应用于实际检测，可以依靠离子色谱仪对待测组分进行定性和定量分析。经过五十年的不断发展，离子色谱技术日益成熟，具有灵敏度高、分析速度快、可同时测定多个组分等优点，可以节省人力和检测成本，已成为环境监测领域最为重要的检测技术之一，并在食品、化工、医学等领域得到广泛应用[1]。对离子色谱在水质环境监测工作中的应用展开研究，有助于总结离子色谱技术的应用经验，进一步提升水质环境监测工作质量，为水环境保护工作提供准确、可靠的检测数据。

1 离子色谱技术的原理及特点分析

离子色谱技术利用离子交换原理，利用被测物质的离子性对多种阴离子、阳离子进行分离，通过监测流出物电导变化情况，掌握流出物的电学性质，分析流出物的主要结构[2]。随着科学技术的不断发展和进步，离子色谱技术也得到了长足的发展，目前主要存在高效离子交换色谱、离子排斥色谱和离子对色谱三种分离方式[3]。高效离子交换色谱使用离子交换树脂对离子进行分离，是最为常用的离子色谱技术，主要填料是有机离子交换树脂，优点在于对pH值范围无要求、易再生处理，但机械强度差，容易受有机物污染；离子排斥色谱基于Donnon膜排斥效应，可用于分离有机酸和无机含氧酸根，填料多采用高交换容量的磺化H型阳离子交换树脂；离子对色谱基于吸附作用和形成离子对，使用疏水型中性填料作为固定相，使用电荷与待测离子相反的对离子试剂，可用于分离疏水性阴离子和金属络合物[4]。

离子色谱技术的特点主要体现在灵敏度高、分离速度快等方面：其一，离子色谱分析的浓度范围适应度高，涵盖μg/L到mg/L级别，对常见阴离子检出限小于10 μg/L，对水样没有特别要求，可以准确分离出各种阴阳离子；其二，离子色谱技术的分离速度快，对常见阴阳离子分析时间普遍低于8 min，使用高效快速分离柱可对部分阴离子实现3 min分离；其三，离子色谱技术的选择性好，可通过选择适合的分离方式、分离柱和监测方法，实现对复杂样品的有效分离；其四，离子色谱技术可同时分析多组分，能够在短时间内获得阴阳离子、样品组成的全面信息[5]。此外，离子色谱技术简单易用，可以有效降低人员工作负担，且设备使用寿命长，样品使用量少，对环境污染小，具有很好的经济性、环保性优势。而传统的水质环境监测技术往往监测时间长、工作量大，且只能实时监测分析一种元素，离子色谱技术在质量、效率、经济性、环保性等方面均具有突出的优势，在水质环境监测工作中拥有广阔的应用空间。

2 离子色谱技术在水质环境监测中的应用要点

离子色谱技术在水质环境监测工作中的应用，可以利用离子之间的交换和排斥机理，检测水质样品中的无机阴离子、阳离子和有机酸、有机碱等物质，用于饮用水、地下水、江河湖泊水、废水等水体的水质监测工作。离子色谱技术的应用，不仅可以实现阴阳离子的快速、准确分离，也可以分析水体中是否含有氯酸根等成分，还可以对各种有机物质进行有效分离和分析，充分保证水质监测工作的准确性。

2.1 离子色谱技术的应用方式

2.1.1 水样物理性质分析

借助离子色谱技术，可以对水样中的颗粒、络合物等成分进行分析，借助不同类型的监测仪器分析水样成分的物理性质。比如借助电导监测器来测量水样中离子的电导率，借助铂丝装置检测迁移率，可以避免溶液中组分改变。还可以安装安培监测器，对氧化还原物和氧化还原反应进行监测，安装紫外监测器可以测量紫外吸收度，实现对水质环境成分的有效测量[6]。

在离子色谱技术的应用过程中，可以依靠各种针对性的检测设备，了解水样物理特性的差异变化，并从物理性质的视角对水样化学成分、化学性质指标数据进行精准化分析，使检测人员对水样物理化学性质有一个全面、深刻的认知。

2.1.2 水样化学性质分析

化学性质分析是离子色谱技术的应用重点，主要分为无机阴、阳离子检测和有机酸、有机碱检测两个方面，可以对不同类型的水样进行精准监测。无机阴、阳离子检测是离子色谱技术的优势项目，通常运用传统检测技术可能花费30 min检测水样中的阴、阳离子，而使用离子色谱技术仅花费数分钟即可完成。离子色谱技术可以对水样中的多种成分进行同时检测、分析，不局限于单纯检测同一元素离子，可以提高检测效率，且保证检测结果的准确度[7]。

在传统检测方法中，有些水样中含有大量的有机酸、有机碱物质，会对检测结果造成一定干扰，需要采取化学处理方式去除水样中的有机酸、有机碱物质。而使用离子色谱技术，可以对有机酸、有机碱进行检测，获取相应的分析数据，并排除有机酸、有机碱物质对检测结果的干扰，保证检测结果的准确性和全面性。

2.1.3 复杂样品分析

水质环境监测工作中，检测物质对象越来越精细，需要开展粒子性、非离子性物质的检测，这些物质组成成分复杂，检测难度很大。离子色谱技术可以对复杂样品进行精准分析，检测人员可以采用洗脱液与水样中成分发生化学反应，在离子色谱技术的帮助下对反应生成物质进行检测。在实际工作中，运用离子色谱技术可以分离水样中的无机阴、阳离子和有机酸、有机碱，检测水中导电成分，测定水样中草酸、氯、钙等元素含量，实现对有机物质和无机物质的同时分析、检测。离子色谱技术的应用，能够得到精确的检测数据，降低检测工作难度，缩短检测时间，提高水质环境监测工作效率。

2.2 离子色谱技术应用中存在的问题与应对措施

离子色谱技术在水质环境监测工作中的实际应用，可能会面临输液系统混有气泡、压力过高、电导突然升高等现象，需要积极采取有效的应对措施，保证离子色谱技术的应用效果，提升水质环境监测结果的准确性和可靠性。

2.2.1 输液系统混有气泡的应对措施

在运用离子色谱技术进行水质环境监测过程中，可能存在输液系统混有气泡的现象，使输液系统变得不稳定，会对输液仪器正常运作和监测结果产生不利影响。输液系统混入气泡的原因主要是更换淋洗液、再生液过程中操作不当，或是监测水样在选样前没有及时进行过滤处理，属于人为失误范畴[8]。

对于这一问题，应在发现输液系统混有气泡时及时断开保护柱进口端，打开废气阀门，放空压力，排出其中的液体，在排空后关闭阀门，可以消除输液系统中混有气泡的现象。在水质监测工作中，检测人员应认真做好监测水样过滤处理、淋洗液和再生液更换等工作，严格按照规范标准执行操作，并对保护柱进出口两端进行观察监测，避免输液系统混入气泡，提高水质监测结果的准确性。

2.2.2 输液系统压力过高的应对措施

输液系统压力过高会影响监测结果的准确性，导致输液系统内部压力过高的原因主要是水质监测过程中在输液系统内部混入杂质，使内部单项阀门堵塞，或对保护柱、色谱柱、检测池造成堵塞[9]。

针对这一问题，需要在发现高压现象时断开保护柱进口端，及时拆卸单项阀门进行水浴超声波处理，将单项阀门清洁处理后重新安装。如果断开保护柱进口端依然存在压力过高的现象，则要考虑色谱柱出现堵塞，应使用10倍淋洗液对色谱柱淋洗，如果压力没有有效降低，那么需要更换色谱柱过滤网。当更换色谱柱过滤网后压力依然过高，可能是检测池存在堵塞现象，应使用分析流速的淋洗液对检测池进行反冲，直至输液系统内部压力降低到合理范围内。

2.2.3 电导突然升高的应对措施

正常情况下输液系统的电导处于稳定状态，当出现电导突然升高的现象时，一般原因是检测人员操作仪器不当，可能与配置仪器的抑制器存在关系。针对电导突然升高的问题，检测人员应对淋洗液、抑制器、检测器、色谱柱等进行排查，查明电导突然升高的原因，再采取针对性的处理措施，使电导恢复到稳定状态，保证监测结果的准确性和可靠性。

3 离子色谱技术应用质量影响因素与控制措施

3.1 离子色谱技术应用的影响因素

离子色谱技术在水质环境监测工作中的应用质量，主要受人员因素、仪器设备因素和环境因素三个方面的影响。其中人员因素对离子色谱技术应用效果影响最大，很大一部分的水质监测问题都是由于人员操作失误引起的，检测人员的工作态度和专业程度对检测结果产生直接影响。如果检测人员工作漫不经心，未能严格按照标准、要求规范操作，或是未能全面掌握水质监测要求和离子色谱技术这一检测技能，在工作中面对各种突发情况束手无策，都会出现检测结果偏差过大的严重问题。

仪器设备因素对于水质监测工作也有直接影响，离子色谱技术需要使用离子色谱仪等仪器设备，如果所用的仪器设备不符合检测要求，或没有及时检查与维护，可能出现检测误差过大、设备故障等问题，无法保证监测结果的准确性。

此外，环境因素的影响也不容忽视。在水质环境监测工作中，容易受到周围环境的影响，如果监测环境的温度、湿度等不符合监测要求，或环境中存在大量浮尘，会对检测设备造成干扰，甚至对水样产生影响，导致水样被污染，使检测失效。

3.2 离子色谱技术应用的质量控制措施

在检测人员层面，应确保全体检测人员经过系统的专业培训，通过考核后方可上岗，确保检测人员全面掌握检测标准要求和检测操作技能。要注重检测人员的职业素养培养，建立责任制，明确岗位职责和奖惩机制，确保检测人员严格按照相关文件或指导书开展水质监测工作。比如在地表水样品的离子色谱检测中，检测人员应对水样进行过滤和稀释处理，在特殊样品检测时利用阳离子交换柱去除样品中的干扰因素，认真做好水样检测前处理工作。

在仪器设备层面，应加强对检测仪器设备的管理，建立完善的规章制度，明确各种仪器设备定期检查和维护工作的要求，及时发现并排除仪器设备中存在的故障隐患。以离子色谱仪为例，应定期更换淋洗液和自动进样器中的水，避免水中含有杂质，并进行排气操作，防止气泡混入系统中。抑制器长期不启动可能出现微膜脱水破裂问题，要注意抑制器的检查，避免影响抑制作用的发挥。

在监测环境层面，应严格按照监测要求控制环境温度、湿度、通风等参数，加强环境条件的合理控制。离子色谱对温度的敏感度很高，应确保温度处于合理范围内，避免温度过高或过低导致基线不稳定，尽量在恒温条件下开展水样检测分析工作。同时，还要注意湿度等参数，避免湿度过高使培养基和仪器设备受潮，减少空调或自然通风对检测工作的干扰。

4 结论

综上所述，离子色谱技术以其灵敏度高、分离速度快等优势，在水质环境监测工作中拥有广阔的应用空间。在实际工作中，应充分发挥离子色谱技术的特点，抓住离子色谱技术的应用要点，并做好离子色谱技术应用的质量控制工作，使水质环境监测质量和效率更上一层楼。随着离子色谱技术可检组分越来越多、前处理技术日益成熟，离子色谱技术可以实现河流断面、污染源排放口等点位的在线监测，为水资源保护工作提供 更加全面、准确、可靠的数据和技术支持。