離子色譜法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

閆 伶

紹興生態(tài)環(huán)境局柯橋分局

1 引言

離子色譜(IC)用高效率的液相色譜分析法(HPLC),它使用離子交換的原理進(jìn)行分析，可以用于各種定性定量分析的執(zhí)行追蹤。因此已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用和推廣普及。在本文中,對(duì)應(yīng)用程序的基本優(yōu)點(diǎn)、主要缺點(diǎn)、在化學(xué)環(huán)境分析中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)綜述。其環(huán)境監(jiān)控監(jiān)測(cè)效果對(duì)于推進(jìn)我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)有著重要戰(zhàn)略影響。目前環(huán)境監(jiān)測(cè)中的工作重點(diǎn)是污水處理，其環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性對(duì)于企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展有重要意義。

2 離子色譜法技術(shù)概述

離子色譜是高效液相色譜的一種，因此又叫高效離子色譜或現(xiàn)代離子色譜，與傳統(tǒng)的離子交換色譜柱有著一定的差異，其主要是樹脂具有很高的交聯(lián)度和較低的交換容量，進(jìn)樣體積比較小，用柱塞泵對(duì)淋出液進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)性電導(dǎo)檢測(cè)。利用離子交換的化學(xué)原理,連續(xù)對(duì)多種陰離子物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析：水樣注入碳酸鹽——碳酸氫鹽溶液并連續(xù)流經(jīng)一系列的離子交換原料樹脂,由于待檢測(cè)陰離子對(duì)低交換容量強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂(例如分離柱)的相對(duì)親和力不同而彼此分開。被迅速分離的陰離子,在通過強(qiáng)酸性陽離子樹脂(抑制柱)或通過抑制酸性膜時(shí),被迅速轉(zhuǎn)換而成為高電導(dǎo)的酸型，碳酸鹽——碳酸氫鹽則可以轉(zhuǎn)變而成為一個(gè)弱電導(dǎo)的酸型碳酸(用以清除膜的背景電導(dǎo))。進(jìn)行分析后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)保留酸的時(shí)間和穩(wěn)定性,峰高或相對(duì)峰面積進(jìn)行定量。食品制造業(yè)、制藥業(yè)、紡織業(yè)等許多行業(yè)都已經(jīng)有著對(duì)等離子化學(xué)色譜的廣泛應(yīng)用[1]?，F(xiàn)代色譜技術(shù)的飛速發(fā)展更為未來環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的開展提供了良好的進(jìn)步空間,越來越簡便的色譜操作、更加精準(zhǔn)的色譜監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果都已經(jīng)為未來離子化學(xué)色譜的廣泛應(yīng)用和發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 離子色譜法的主要性能特征

環(huán)境監(jiān)測(cè)中主要被應(yīng)用于準(zhǔn)確測(cè)定各種金屬離子的化學(xué)含量,能夠有效率地檢測(cè)有機(jī)陰性陽離子、堿性重金屬、堿性稀土的輕金屬、重金屬、稀土的陽離子和有機(jī)酸化物等離子。不但可以用于常量分析和微量分析，還可以與富集技術(shù)高度結(jié)合進(jìn)行痕量或超痕量分析。已經(jīng)成為環(huán)境監(jiān)測(cè)中的必不可少的技術(shù)工具，具有精度高、靈活性高、選擇性強(qiáng)等多方面特點(diǎn)。在大氣、水資源治理、土壤等方面具有廣泛應(yīng)用。

結(jié)合一下筆者長期實(shí)踐管理工作中的經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為該等離子色譜法的技術(shù)特征主要功能表現(xiàn)如下為：(1)技術(shù)應(yīng)用范圍廣?，F(xiàn)代離子色譜技術(shù)其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，不但在環(huán)境方面，還包括食品制造企業(yè)、醫(yī)藥檢測(cè)、紡織行業(yè)等。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展帶動(dòng)技術(shù)的更新和升級(jí)，進(jìn)而該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)更加廣泛和普及。(2)進(jìn)樣體積小。主要是由于現(xiàn)代離子色譜技術(shù)所運(yùn)用的色譜柱其中的樹脂具有較低的交換容量所以導(dǎo)致進(jìn)樣體積比較小。(3)能夠?qū)崿F(xiàn)離子間的自由配對(duì)和交換。由于該技術(shù)是從高效液相色譜技術(shù)中分離出來的，因此樹脂上都是帶有電荷的，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)自由離子之間的配對(duì)和交換，進(jìn)而分離出無機(jī)離子。并且通過離子之間的互相交換可以使離子交換實(shí)現(xiàn)吸附和解吸進(jìn)而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)平衡。

4 城市環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要應(yīng)用

環(huán)境監(jiān)測(cè)的城市整體環(huán)境,國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至保護(hù)人類的自然生存都具有十分重要的戰(zhàn)略意義,加強(qiáng)城市環(huán)境監(jiān)測(cè),控制大型企業(yè)的排污是環(huán)境監(jiān)測(cè)排污管理機(jī)構(gòu)的首要任務(wù)。下面對(duì)預(yù)防性治療和定期監(jiān)測(cè)離子色譜儀的具體操作方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析討論。

4.1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)方面主要應(yīng)用分析

近年來，我國水資源的污染排放是一個(gè)亟待解決的問題，據(jù)有關(guān)數(shù)字表明，每年的污水排放量多達(dá)620億噸，并且將近有四分之一的地表水都處于被污染狀態(tài)，僅僅有二分之一的水能夠飲用，因此加強(qiáng)水質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是根據(jù)水的水質(zhì)種類,濃度及各種水質(zhì)污染物的監(jiān)測(cè)和分析。監(jiān)測(cè)范圍較廣,包括受污染水（工業(yè)排水）和未受污染水（河流、湖泊）。主要污染監(jiān)測(cè)指標(biāo)項(xiàng)目大致可以細(xì)分為以下兩類：一類是綜合水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo),如水溫度,顏色,混濁度,ph 的比值,電導(dǎo)率等；另一類是監(jiān)測(cè)有毒化學(xué)物質(zhì),如多氯苯際,氰化物,砷,鉛,銘,鎘,汞和有機(jī)金屬殺蟲劑。除了上述的水質(zhì)監(jiān)視監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,在檢測(cè)河流或海洋時(shí)還需要流速和流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。我國環(huán)境監(jiān)測(cè)中一個(gè)重要的工作是降水監(jiān)測(cè)，使用離子色譜儀在常規(guī)降水監(jiān)測(cè)中發(fā)揮非常重要的作用，有效的增加檢測(cè)準(zhǔn)確性、縮短檢驗(yàn)的時(shí)間。

4.2 大氣監(jiān)測(cè)方面的的主要應(yīng)用分析

雖然現(xiàn)在大氣中氯化氫的含量很低,但由于使用垃圾場(chǎng)等地方會(huì)導(dǎo)致塑料袋自燃,使該地區(qū)高濃度的釋放氯化氫氣體。該氣體濃度過高對(duì)周圍地區(qū)居民,生物健康等會(huì)造成嚴(yán)重不良影響。傳統(tǒng)的方法難以準(zhǔn)確檢測(cè)氯化氫含量,用于等離子色譜法檢測(cè)可以準(zhǔn)確性的測(cè)定存在大氣環(huán)境中的微量氫氣和氯化物及其含量。大氣降水的主要成分有K+、Na+、Cu2+、Mg2+、NH4+、H+等陽離了和F-、C1-、S042-.N03-、HC03-、N02-、乙酸和甲酸等無機(jī)和有機(jī)陰離子。當(dāng)?shù)厍虼髿鈱又薪邓膒H小于5.6時(shí)被人們稱為大氣酸雨[2]。酸雨對(duì)城市建筑和其他農(nóng)作物中的帶米造成嚴(yán)重危害,也不利于城市文物古跡的良好保護(hù),還會(huì)嚴(yán)重危害我們?nèi)梭w健康。離子色譜法主要具有簡單,快速,靈敏度高,選擇性好,同時(shí)也大多采用離子色譜測(cè)量器等特性的色譜分析,可以將其作為一種有效的離子分離檢測(cè)裝置,以及與其他用在化學(xué)環(huán)境分析中廣泛使用的離子檢測(cè)分離技術(shù)十分有關(guān)。

4.3 土壤環(huán)境中的主要應(yīng)用分析

由于人們對(duì)于干凈的工作環(huán)境等特點(diǎn)使其應(yīng)用日益廣泛，在土壤環(huán)境中該技術(shù)無機(jī)陰離子的測(cè)定，與水體環(huán)境具有相同的原理，主要是先將消解液對(duì)于土壤提取物進(jìn)行分解反應(yīng)，保證其樣品中不能有顆粒較大的雜質(zhì)，然后對(duì)樣品中的離子含量進(jìn)行測(cè)定。

5 使用維護(hù)與日常保養(yǎng)

由于離子色譜儀是種大型精密儀器,它的日常保養(yǎng)和定期維護(hù)對(duì)監(jiān)測(cè)工作精度的和儀器的實(shí)際使用壽命都會(huì)有顯著性的影響,因此我們應(yīng)經(jīng)常使用沖洗液對(duì)離子色譜儀柱進(jìn)行清潔以有效防止導(dǎo)管堵塞、流量檢測(cè)項(xiàng)目中產(chǎn)生較大氣泡[3]。具體的分離清洗處理方法必須遵循指示。還要根據(jù)不同儀器品牌,型號(hào)以及規(guī)格等對(duì)色譜進(jìn)行儀器的經(jīng)常維護(hù),定期保養(yǎng)和維修。

6 在工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)中廣泛應(yīng)用的一些注意事項(xiàng)

目前離子色譜法在工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)中廣泛應(yīng)用的一些注意事項(xiàng)主要具體表現(xiàn)如下。

（1）注意離子抑制器的影響。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中非常容易受到抑制器工作狀態(tài)的影響，如果抑制器長時(shí)間不使用，微膜就會(huì)出現(xiàn)脫水破裂的情況，抑制器的漏液就會(huì)導(dǎo)致抑制能力下降。其工作原理一旦發(fā)生重大改變,其中的背景電導(dǎo)也很容易自動(dòng)出現(xiàn)電壓升高的振動(dòng)現(xiàn)象,進(jìn)而直接導(dǎo)致峰值的面積和峰高度的變化,從而直接影響在線監(jiān)測(cè)分析結(jié)果。抑制器在正常工作使用過程中,也很容易直接受到有機(jī)重金屬如氯離子和其他有機(jī)大分子的直接污染,導(dǎo)致靜電抑制器的峰值抑制器電容量明顯下降,進(jìn)而直接影響峰值的面積和峰高[3]。針對(duì)于這個(gè)復(fù)雜問題,工作人員通?？梢圆捎靡环N濃度比較相近的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)物質(zhì)來對(duì)實(shí)驗(yàn)曲線監(jiān)測(cè)進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn),進(jìn)而大大提高監(jiān)測(cè)結(jié)果的測(cè)量準(zhǔn)確性。

（2）保證監(jiān)測(cè)分析結(jié)果的真實(shí)準(zhǔn)確性。該方法在工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用,其離子色譜柱的數(shù)值分析會(huì)隨著用戶使用環(huán)境時(shí)間的不斷改變而發(fā)生變化,會(huì)直接對(duì)峰高表面積和峰高精度產(chǎn)生較大影響,進(jìn)而直接影響環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的分析準(zhǔn)確性。針對(duì)于這個(gè)新的問題,工作人員在進(jìn)行監(jiān)測(cè)的工作過程中就要注意加強(qiáng)管理維護(hù)好監(jiān)測(cè)色譜柱,可以通過定期沖洗使用高濃度的清水淋浴沖洗液溶劑來對(duì)監(jiān)測(cè)色譜柱內(nèi)部進(jìn)行清水沖洗,提高了對(duì)色譜柱的監(jiān)測(cè)有效性。

7 結(jié)束語

離子色譜儀的未來發(fā)展趨勢(shì)及在不同行業(yè)的廣泛應(yīng)用發(fā)展，為各個(gè)領(lǐng)域帶來了更加廣闊的進(jìn)步空間,尤其是對(duì)于工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用有著重要的指導(dǎo)意義。它已經(jīng)是現(xiàn)代環(huán)境分析的幾種首推應(yīng)用方法之一。隨著人們們對(duì)科學(xué)檢測(cè)技術(shù)的不斷需求和生態(tài)環(huán)境資源保護(hù)的不斷發(fā)展,我們就希望可以進(jìn)一步研究開發(fā)電感離子色譜等科學(xué)檢測(cè)技術(shù),以便于取代目前的一些環(huán)境分析中正在使用的傳統(tǒng)離子化學(xué)品。用離子色譜法和新的科學(xué)發(fā)展技術(shù)對(duì)環(huán)境分析將具有更廣泛的應(yīng)用世界。