IC-8600型離子色譜儀在水環(huán)境監(jiān)測中的應用研究

張洪信

（云南省文山壯族苗族自治州生態(tài)環(huán)境局文山分局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，云南 文山 663099）

文山分局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站配備的是一款國產(chǎn)IC-8600型離子色譜儀，雖然無法和國外高端品牌比，但完全能滿足三級站的工作需求。IC-8600型離子色譜儀作為環(huán)境監(jiān)測站的重要分析儀器，提高了環(huán)境監(jiān)測的工作效率。但在使用過程中，經(jīng)常會遇到各種各樣的問題，通過多年的摸索、總結(jié)以及與廠家交流，該監(jiān)測站現(xiàn)在能及時處理這套設備出現(xiàn)的問題。圖1為IC-8600型離子色譜儀。

圖1 IC-8600型離子色譜儀i譜儀

1 離子色譜方法原理

離子色譜是高效液相色譜的一種，故又稱高效離子色譜（HPIC）或現(xiàn)代離子色譜，進樣體積很小。水質(zhì)樣品中的陰離子經(jīng)陰離子色譜柱交換分離、抑制型電導檢測器檢測，并根據(jù)保留時間定性，根據(jù)峰高或峰面積定量。根據(jù)《水質(zhì) 無機陰離子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的測定離子色譜法》（HJ84-2016）[1]，可連續(xù)測定水樣中F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-離子。在日常分析中，分析的項目為水中F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-五個項目。

2 IC-8600型離子色譜儀在水環(huán)境監(jiān)測中常遇到的問題

日常監(jiān)測工作中，取樣、制樣、樣品分析每一個步驟都非常重要，使用設備分析樣品更是如此，因為正確使用設備不但能得到準確數(shù)據(jù)，更能提高工作效率。離子色譜儀作為精密儀器，使用過程中會出現(xiàn)各種問題，如果不能及時處理，會浪費大量時間，從而降低工作效率。以下對該儀器在實際應用中遇到的問題進行分析。

2.1 IC-8600型離子色譜儀基線不穩(wěn)定的問題

當離子色譜儀通淋洗液運行時，經(jīng)常會出現(xiàn)長時間運行基線不穩(wěn)定的情況，而基線不穩(wěn)定就不能進行樣品分析，因為這種情況下分析出的結(jié)果不準確，無法被采納，失去監(jiān)測的意義。當離子色譜儀基線長時間不穩(wěn)定時，就需對引起基線不穩(wěn)定的原因進行逐一排查和處理。

2.1.1 壓力不穩(wěn)定引起基線不穩(wěn)

造成壓力不穩(wěn)定的原因主要有以下幾方面：一是配制的淋洗液中有大量的肉眼看不到的氣泡；二是進淋洗液的壓力泵或管道中有氣泡未排出導致壓力的浮動大；三是色譜柱中有氣泡至壓力浮動大；四是壓力泵長期使用沒進行維護保養(yǎng)，處理淋洗液、壓力泵、色譜柱中氣泡比較困難。首先是配制淋洗液時淋洗液中氣泡多的問題，把配制好的淋洗液放置在超聲波清洗器中排氣，排氣時根據(jù)淋洗液中氣泡減少情況而定，當淋洗液中氣泡變化不大即可。其次是壓力泵和淋洗液管道中的氣泡問題。通過運行儀器觀察壓力泵數(shù)值是否穩(wěn)定，不穩(wěn)定且壓力泵數(shù)值波動大，說明壓力泵或是淋洗液管道中有氣泡，擰松壓力泵的排氣閥，選擇強制沖洗功能進行強制沖洗，直到壓力泵排氣閥噴出持續(xù)均勻的水柱即可；對于壓力泵至色譜柱之間的管道采用相同的辦法即可處理。再次是色譜柱中有氣泡的問題。拆開色譜柱與淋洗液管道連接處，排盡色譜柱中的淋洗液，連接淋洗液管道和色譜柱，色譜柱倒立豎直，運行儀器至淋洗液緩慢從色譜柱末端排出，把色譜柱與抑制器管道連接，觀察壓力泵數(shù)值是否穩(wěn)定，壓力泵數(shù)值穩(wěn)定說明排氣成功，壓力泵數(shù)值不穩(wěn)定，須進行重復操作至壓力泵數(shù)值穩(wěn)定。最后是在使用過程中定期更換壓力泵的潤滑油，使壓力泵能提供足夠的動力，壓力泵的潤滑油問題是常被忽視的問題。

2.1.2 離子色譜儀室的室溫不達標及儀器運行淋洗液時間不足引起基線不穩(wěn)定

離子色譜儀室必須配備空調(diào)，因為離子色譜儀對工作環(huán)境有嚴格要求，IC-8600型離子色譜儀工作環(huán)境溫度為10 ℃～30 ℃，在實際工作中，室溫控制在25 ℃最佳。每次進行樣品分析前，通過空調(diào)調(diào)控，把室溫控制在25 ℃。調(diào)控室溫的同時，通入淋洗液運行儀器，觀察圖譜中基線的變化。儀器運行一段時間后，基線起伏大，繼續(xù)通淋洗液至基線光滑平穩(wěn)，如果圖譜中的基線長時間不穩(wěn)定，需重新配制淋洗液運行儀器至穩(wěn)定。

2.2 IC-8600型離子色譜儀曲線的問題

配制曲線過程中也會出現(xiàn)各種問題，集中表現(xiàn)為配制曲線的相關系數(shù)R≤0.995，曲線不滿足使用要求。目前配制曲線，都采用有證書的標準物質(zhì)進行配制，所以產(chǎn)生問題的原因主要有以下幾方面：一是在配制曲線過程中取標準物質(zhì)、定容讀數(shù)不準產(chǎn)生誤差；二是使用的容量瓶、移液管未進行校準產(chǎn)生誤差；三是實驗室分析項目交叉污染所產(chǎn)生的誤差。

針對以上造成曲線產(chǎn)生誤差的原因，各級監(jiān)測站都要按照要求對技術人員進行培訓，設立獨立的實驗室或是把有干擾的項目安排在不同實驗室進行。

2.3 樣品預處理對離子色譜儀的重要性

樣品預處理是否規(guī)范決定了本次取樣是否成功、樣品分析數(shù)據(jù)是否準確，還決定了設備使用壽命的長短。水中對離子色譜儀的干擾物主要是疏水性化合物、重金屬、肉眼不可見的顆粒物、有機物、腐殖質(zhì)等，樣品分析前應排除干擾。

2.3.1 對濁水的處理

雨季由于降水，大量的泥沙、腐殖質(zhì)等被沖刷混合在一起，水體中含有大量的泥沙、腐殖質(zhì)等而變得渾濁，雖然可通過靜置沉降減少這些干擾物，但仍然無法徹底解決問題。此時取樣就必須對水樣進行現(xiàn)場抽濾以排除干擾，而現(xiàn)場抽濾需配備便攜式抽氣過濾裝置和便攜式交直流電源。如無條件可帶回實驗室過濾后用水系微孔濾膜針筒過濾器的一次性注射器進樣。通過以上方法對濁水處理后，不但可以排除水樣中干擾物的干擾，還可延長離子色譜儀的使用壽命。

2.3.2 對清水的處理

在日常取樣時，水樣是清澈的，對于肉眼看不到泥沙、腐殖質(zhì)等干擾物質(zhì)，認為水樣不做預處理即可直接進樣，這是錯誤的，因為很多干擾物肉眼看不到，直接進樣不但得不到準確的數(shù)據(jù)，還會降低離子色譜儀的使用壽命，因為疏水性化合物、重金屬、肉眼不可見的顆粒物、有機物、腐殖質(zhì)等會干擾離子色譜儀的準確性，甚至堵塞離子色譜柱。

2.4 IC-8600型離子色譜儀計算中的問題

當基線穩(wěn)定，進行曲線繪制，曲線繪制好后相關系數(shù)R≥0.995即可使用，否則應重新繪制標準曲線。標準曲線繪制好后，先進行空白、質(zhì)控樣分析，空白、質(zhì)控樣正確，可進行樣品分析。空白或是質(zhì)控樣不正確，需檢查空白或是質(zhì)控樣的問題，空白和質(zhì)控樣沒問題，就必須重做曲線，直到三者符合要求。樣品分析好后帶入曲線計算即可得到分析結(jié)果，由于樣品濃度不固定，就會出現(xiàn)樣品濃度在曲線范圍內(nèi)或高于曲線范圍的情況[2]。

2.4.1 樣品濃度是否超出曲線的判定

樣品濃度是否在曲線內(nèi)可以通過曲線的最高濃度或最小濃度峰的大小進行初步判定，最好的方法是代入曲線計算出結(jié)果，這樣可以直觀地得到結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果判定即將稀釋的倍數(shù)。

2.4.2 樣品濃度高于曲線

計算樣品濃度時，經(jīng)常出現(xiàn)樣品濃度高于曲線，此時計算出的結(jié)果是不準確的，需要稀釋后重新進行分析。根據(jù)原樣品計算結(jié)果選擇稀釋倍數(shù)，取原樣品稀釋后進行分析，分析結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)作為最后結(jié)果，這樣分析出的結(jié)果才準確。

2.4.3 樣品濃度在曲線范圍內(nèi)

當樣品濃度在曲線范圍內(nèi)時，代入曲線計算出結(jié)果即可。

2.4.4 樣品濃度在曲線范圍內(nèi)而無法判定結(jié)果

在常規(guī)樣品分析中，還會遇到一種比較棘手的情況，就是樣品分析后有明顯的峰，濃度也在曲線內(nèi)，但計算結(jié)果為0，因而無法準確判斷分析結(jié)果是否低于方法檢出限。例如圖1中的硝酸鹽氮，根據(jù)配制曲線濃度0.00 mg/L、1.00 mg/L、2.00 mg/L、5.00 mg/ L、10.00 mg/L，方法檢出限為0.016 mg/L，計算結(jié)果顯示為0，無法判斷是否低于方法檢出限。遇到這種情況需配制一個更低的濃度點，例如圖2所示，加入一個0.10 mg/L濃度的硝酸鹽氮后，即可算出其濃度為0.007 mg/L，低于方法檢出限0.016 mg/L。

圖2 結(jié)果無法判斷的情況

3 IC-8600型離子色譜儀維護的重要性

很多技術人員或設備管理者認為只要設備能正常運行即可，所以不重視儀器設備的維護。其實對儀器設備的維護不只是要保證其正常運行，還要保證設備分析出數(shù)據(jù)的精準度，同時還要延長設備的使用壽命。通過對編號為GSB07-1381-2001（204725）的混標進行分析，四個項目均符合要求（見圖3和表1）。這主要是因為離子色譜技術的成熟以及操作人員和廠家售后的精心維護。離子色譜儀屬于高精度儀器，為了讓儀器能正常工作，日常維護就顯得非常重要。

表1 混標測試結(jié)果與標準值對比

圖3 結(jié)果可判斷的情況

3.1 無樣品分析期間的維護

在沒有樣品分析期間，為保證有樣品分析時離子色譜儀能正常工作，在無樣品期間須進行開機保養(yǎng)，如果時間長，通淋洗液（通淋洗液同時做空白分析，然后再通去離子水清洗），如果時間不長，通去離子水同時注射空白樣，這樣就能保證下次進行樣品分析時，儀器既正常又清潔。

3.2 樣品分析前后的維護

進行實驗前，用配制好的淋洗液沖洗至基線降至0左右，且光滑平穩(wěn)；進樣分析前注意樣品能否直接測試、pH值是否過高，要是水樣pH值過高可能會損壞色譜柱；如果樣品不干凈應當過濾后再進行分析，防止色譜柱堵塞；實驗完成后應當用去離子水沖洗色譜柱，并在沖洗過程中注射空白樣（去離子水），因為淋洗液是由碳酸鈉-碳酸氫鈉配制而成，所以做完實驗必須用去離子水沖洗色譜柱和做空白樣，防止下次樣品分析時因淋洗液長期留在色譜柱而堵塞。

圖4 混標分析圖譜

3.3 定期返廠維護

定期返廠也是一個很突出的問題。通過了解，目前很多檢測站都存在對于應當返廠維護的設備或部件不進行返廠維護的問題，只有設備損壞或出現(xiàn)自己無法解決的問題時才返廠。而這種處理不但不能保證設備正常使用，還會降低設備的使用壽命，更會增加使用成本。離子色譜儀應當根據(jù)使用頻率，半年或是一年，把電導池、色譜柱返廠進行維護保養(yǎng)，因為只有這樣才能達到最有效的維護[3]。

4 結(jié)論

通過以上分析，可得出以下結(jié)論：（1）IC-8600型離子色譜儀作為一款國產(chǎn)離子色譜儀，雖然無法和國外高端品牌比，但能滿足三級站的工作要求，因此在選擇設備儀器時，應相信國內(nèi)產(chǎn)品，盡可能選擇適合的國產(chǎn)設備。（2）如何保證儀器正常運行，不僅僅是操作員的事，更是整個監(jiān)測站的事；使用儀器設備的過程中，操作人員必須有責任心，能夠按照相關要求操作和維護保養(yǎng)，并善于發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)問題。（3）一套運轉(zhuǎn)正常的儀器，可以提升工作效率，為監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性、準確性、及時性提供保障。