環(huán)境監(jiān)測(cè)離子色譜法應(yīng)用及展望

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[摘要]離子色譜法是高效液相色譜法的一種，有準(zhǔn)確度高、檢出限低、樣品前處理簡(jiǎn)單、樣品用量小、多組分同時(shí)分析、檢測(cè)成本低、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，是一種成熟的檢測(cè)技術(shù)。文章通過(guò)對(duì)離子色譜法在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用于測(cè)定無(wú)機(jī)物、有機(jī)酸和其他組分的分析，給出了離子色譜法未來(lái)在多組分分析、實(shí)時(shí)在線分析及與其他儀器聯(lián)用（如質(zhì)譜）等方面的應(yīng)用前景展望。

[關(guān)鍵詞]離子色譜法；環(huán)境監(jiān)測(cè)；展望

引言

離子色譜法（IonChromatography，IC）是20世紀(jì)70年代應(yīng)用于實(shí)際檢測(cè)的一種色譜技術(shù)，是高效液相色譜法的一種。其原理是：待測(cè)樣品進(jìn)入色譜柱后，待測(cè)組分在色譜柱中停留時(shí)間不同，在檢測(cè)器的響應(yīng)值亦不同，因此可以根據(jù)組分的出峰時(shí)間和峰面積（或峰高）實(shí)現(xiàn)定性和定量分析。離子色譜檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)有40多年的應(yīng)用史，廣泛應(yīng)用于食品、環(huán)境、化工、醫(yī)學(xué)等行業(yè)，是一種非常成熟的檢測(cè)方法。離子色譜法優(yōu)點(diǎn)顯著：一次進(jìn)樣可以測(cè)定多個(gè)組分，分析速度快，檢測(cè)器選擇性好、靈敏度高、檢出限低，樣品前處理簡(jiǎn)單、用量小，所用試劑對(duì)環(huán)境污染小，檢測(cè)成本低，可自動(dòng)進(jìn)樣節(jié)省人力。目前，在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，離子色譜已成為重要檢測(cè)技術(shù)，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

1離子色譜儀在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，離子色譜主要用于地表水、地下水、污水、土壤、大氣降水和顆粒物中無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子、有機(jī)酸和其他物質(zhì)的檢測(cè)分析。截至2020年底，國(guó)家生態(tài)環(huán)境部已頒布實(shí)施了《水質(zhì)無(wú)機(jī)陰離子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的測(cè)定離子色譜法》（HJ84-2016）等近20項(xiàng)離子色譜法。環(huán)境檢測(cè)一線工作人員也在實(shí)際工作建立了多種離子色譜方法，用于測(cè)定不同環(huán)境要素中的多種組分。

1.1離子色譜法用于檢測(cè)環(huán)境中的無(wú)機(jī)物

目前，環(huán)境領(lǐng)域離子色譜法測(cè)定無(wú)機(jī)物的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，通過(guò)超濾處理、自動(dòng)稀釋以及梯度淋洗、雙通道等方式可以實(shí)現(xiàn)水溶性多種無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子的同時(shí)測(cè)定?，F(xiàn)行有效的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法中用于測(cè)定無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子的離子色譜法有近10種，公開(kāi)發(fā)表的分析方法在大氣降水、地表水、污水、土壤分析中也有應(yīng)用。張琰等人[1]利用超濾系統(tǒng)和自動(dòng)稀釋技術(shù)建立了雙通道離子色譜儀同時(shí)分析水中10種陰、陽(yáng)離子的方法，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品和實(shí)際樣品分析，結(jié)果表明方法精密度高、準(zhǔn)確性好、靈敏度高、檢出限低、操作簡(jiǎn)便，可以同時(shí)對(duì)水中4種無(wú)機(jī)陰離子和6種陽(yáng)離子進(jìn)行檢測(cè)。王啟淳等人[2]用梯度淋洗-離子色譜法對(duì)PM2.5中的9種水溶性離子含量進(jìn)行了檢測(cè)。徐丹[3]建立了離子色譜儀測(cè)定水中總硬度的方法。劉丹[4]建立了離子色譜法測(cè)定水中氨氮、過(guò)硫酸根的方法。李婷婷建立了測(cè)定水中溴酸鹽和高氯酸鹽的離子色譜法。張燁紅[5]在經(jīng)典總氮的檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，建立了堿性過(guò)硫酸鉀消解-離子色譜法。另外，馬兵兵等人[6]建立了超聲提取-離子色譜法測(cè)定了土壤中10種水溶性陰離子含量方法，方法準(zhǔn)確度高，土壤樣品加標(biāo)回收率滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)準(zhǔn)確度的要求，使用自動(dòng)進(jìn)樣器可以實(shí)現(xiàn)大批量檢測(cè)。

1.2離子色譜法用于檢測(cè)環(huán)境中的有機(jī)酸

環(huán)境中有機(jī)酸的含量以及污染源排放控制是近幾年環(huán)保領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，有機(jī)酸的檢測(cè)方法也相繼被建立。對(duì)于水溶性好的有機(jī)物的檢測(cè)，離子色譜法相對(duì)氣相或其他液相色譜具有很大的優(yōu)勢(shì)。國(guó)家現(xiàn)行有效分析方法標(biāo)準(zhǔn)中離子色譜測(cè)定有機(jī)酸的方法有《水質(zhì)氯酸鹽、亞氯酸鹽、溴酸鹽、二氯乙酸和三氯乙酸的測(cè)定離子色譜法》（HJ1050-2019）等，另有多種離子色譜方法被開(kāi)發(fā)和應(yīng)用于測(cè)定環(huán)境中的有機(jī)酸。金小玲等人[7]建立了離子色譜抑制電導(dǎo)法檢測(cè)甲酸、乙酸、甲基磺酸、丙酮酸、丙二酸、丁二酸、草酸等有機(jī)酸和多種無(wú)機(jī)陰離子，并在大氣顆粒物、雨水、雪水和地表水等實(shí)際樣品中進(jìn)行了應(yīng)用，結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。林智豪等人[8]建立了梯度淋洗-離子色譜法對(duì)水中常見(jiàn)的6種陰離子和二氯乙酸、三氯乙酸的測(cè)定方法，該方法無(wú)需繁瑣的前處理操作步驟，提高了方法靈敏度和準(zhǔn)確度，適用于飲用水和地表水的檢測(cè)。陳微[9]建立了離子色譜法測(cè)PM2.5中13種水溶性離子和4種有機(jī)酸的離子色譜法。該方法使用抑制型電導(dǎo)檢測(cè)器，可以15min內(nèi)完成對(duì)甲酸、乙酸、一氯乙酸和二氯乙酸的分析。劉錚錚等人[10]建立了水樣中甲酸、乙酸、丙烯酸和甲基丙烯酸的離子色譜法，以KOH為淋洗液，采用濃度梯度淋洗，可同時(shí)測(cè)定4種有機(jī)酸。

1.3離子色譜法用于檢測(cè)環(huán)境中的其他物質(zhì)

實(shí)際環(huán)境類樣品分析中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)樣品中同時(shí)含有無(wú)機(jī)物、有機(jī)酸和其他物質(zhì)的情況。以往的分析技術(shù)很難對(duì)其成分進(jìn)行準(zhǔn)確地分離、分析。離子色譜法通過(guò)色譜柱分離待測(cè)樣品中不同組分，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)目的同時(shí)分析，提高了分析效率。段星春等人[11]建立了離子色譜法同時(shí)測(cè)定2,4-D和滅草松的方法，該方法樣品前處理簡(jiǎn)單，無(wú)需使用有毒、有害試劑，縮短了分析時(shí)間，可用于生活飲用水及水源的測(cè)定。王艷等人[12]建立了水中草甘膦、2，4-D和滅草松的淋洗液在線發(fā)生-離子色譜測(cè)定方法，樣品過(guò)濾后直接進(jìn)行測(cè)定，操作簡(jiǎn)便、快速，干擾離子少。印成等人[13]使用固相萃取-離子色譜法準(zhǔn)確測(cè)定了污水中可吸附有機(jī)鹵素，固相萃取技術(shù)對(duì)污水中的有機(jī)鹵化物進(jìn)行吸附富集，用高溫裂解方法將可吸附有機(jī)鹵素(AOX)轉(zhuǎn)化為鹵素離子，用離子色譜法進(jìn)行測(cè)定，快速、方便、準(zhǔn)確。

2離子色譜儀在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用前景展望

離子色譜法應(yīng)用于無(wú)機(jī)物、有機(jī)酸以及其他環(huán)境污染物的檢測(cè)，具有準(zhǔn)確度高、檢出限低、樣品前處理簡(jiǎn)單、樣品用量小、多離子同時(shí)分析、檢測(cè)成本低、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想、成熟的檢測(cè)技術(shù)。隨著環(huán)境檢測(cè)需求越來(lái)越多，可以預(yù)見(jiàn)離子色譜法將會(huì)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，得到更加廣泛的應(yīng)用。

2.1可以分析更多的組分離子色譜法分析

環(huán)境樣品常用淋洗液主要有水、無(wú)機(jī)堿（如氫氧化鉀）、無(wú)機(jī)酸（如鹽酸、硫酸、硝酸、硼酸）和有機(jī)酸（如烷基磺酸）等幾大類，主要用于無(wú)機(jī)物、有機(jī)酸和可以通過(guò)前處 理轉(zhuǎn)化成離子的物質(zhì)等的測(cè)定。科研工作人員可以通過(guò)以下途徑，實(shí)現(xiàn)離子色譜用于更多組分的分析：1）更多的樣品前處理方法將待測(cè)組分轉(zhuǎn)化成可溶性離子；2）發(fā)現(xiàn)更多淋洗液、色譜柱固定相實(shí)現(xiàn)多種組分的有效分離；3）研發(fā)新的檢測(cè)器種類，捕捉待測(cè)組分信號(hào)，實(shí)現(xiàn)不同類別待測(cè)組分的檢測(cè)。

2.2用于實(shí)時(shí)在線檢測(cè)、環(huán)境應(yīng)急

目前，離子色譜在線實(shí)時(shí)分析主要應(yīng)用于氣溶膠及大氣降水的檢測(cè)。在線檢測(cè)數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)大氣檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，進(jìn)行特征污染物的源解析更方便、響應(yīng)更迅速，全自動(dòng)化處理使得數(shù)據(jù)更加可靠[14]。隨著離子色譜可以檢測(cè)組分越來(lái)越多，前處理技術(shù)越來(lái)越成熟，離子色譜可以應(yīng)用于河流斷面、水庫(kù)提水口、污染源排放口等點(diǎn)位的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。在線檢測(cè)代替人工檢測(cè)，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)污染物異常波動(dòng)并發(fā)出預(yù)警。發(fā)生污染事故可以根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果判斷污染范圍以及污染程度。同時(shí)，在線離子色譜法實(shí)現(xiàn)了提供超長(zhǎng)時(shí)間、不間斷數(shù)據(jù)的可能，可以為科研院所、環(huán)保機(jī)構(gòu)提供可靠的數(shù)據(jù)收集和技術(shù)支撐。

2.3與其他儀器設(shè)備聯(lián)用，拓寬檢測(cè)領(lǐng)域

離子色譜法作為環(huán)境中多種常規(guī)離子、有機(jī)酸的檢測(cè)方法，方法簡(jiǎn)單、快速，準(zhǔn)確性好，優(yōu)勢(shì)顯著。隨著檢測(cè)設(shè)備的不斷更新，離子色譜與其他檢測(cè)儀器的聯(lián)用，如原子熒光、質(zhì)譜等，會(huì)達(dá)到更好的分離、檢測(cè)效果，拓寬檢測(cè)領(lǐng)域。將離子色譜與質(zhì)譜串聯(lián)，可用于多組分的同時(shí)在線分析和待測(cè)組分的形態(tài)分析。兩種技術(shù)的聯(lián)合將使離子色譜-質(zhì)譜法結(jié)合在一起，不但可以有效地消除樣品本身帶來(lái)的基體干擾，而且具有靈敏度高、準(zhǔn)確性好，同時(shí)測(cè)定多種成分的優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮不可代替的作用，應(yīng)用前景非常廣闊。

3結(jié)語(yǔ)

離子色譜法已經(jīng)在環(huán)境空氣和廢氣、水和廢水（含大氣降水）、土壤、固體廢棄物等環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，未來(lái)前景可觀。離子色譜法有其優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，但在應(yīng)用過(guò)程中也存在不足。因此，廣大科研工作者應(yīng)加大對(duì)離子色譜法的研究力度，開(kāi)拓新的思路、建立新的方法，不斷提高離子色譜儀法的實(shí)際應(yīng)用效果，使其在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮更大、更強(qiáng)的作用。

作者：魏西會(huì) 蘇艷 單位：青島市生態(tài)環(huán)境局城陽(yáng)分局