探討離子色譜技術(shù)及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

文/李俊海

作為一種分析離子液相色譜的方法，離子色譜法（IC）以其優(yōu)越的分析方法近年來(lái)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。它利用離子交換的原理能夠?qū)﹃庩?yáng)離子實(shí)施連續(xù)不間斷的定性和定量分析，經(jīng)常用于測(cè)定多種痕量和超痕量陰陽(yáng)離子。本文首先對(duì)離子色譜技術(shù)的發(fā)展歷程做了說(shuō)明，然后分析了離子色譜法的特點(diǎn)，最后詳細(xì)闡述了其在環(huán)境分析中的應(yīng)用。

離子色譜技術(shù)概述

國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)陰、陽(yáng)離子和有機(jī)陰離子的檢測(cè)與分離是在1975年，由滅國(guó)的Dowehemieal公司Small報(bào)導(dǎo)了自動(dòng)電導(dǎo)檢測(cè)的離子交換色譜法，這標(biāo)志著離子色譜技術(shù)的產(chǎn)生。值得注意的是，離子色譜法是作為色譜技術(shù)的重要分支存在的，這與其獨(dú)特的發(fā)展歷程緊密相連。上文闡述的用自動(dòng)檢測(cè)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)陰陽(yáng)離子分離的技術(shù)被稱為離子色譜技術(shù)，即IC。離子色譜技術(shù)與傳統(tǒng)的原子吸收法和電化學(xué)分析法相比具有非常顯著地優(yōu)勢(shì)，即操作簡(jiǎn)單快捷、靈敏度好、準(zhǔn)確度高。近些年來(lái)，IC法已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到國(guó)民生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，包括醫(yī)藥化工、農(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)。

國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將離子色譜法作為一種標(biāo)準(zhǔn)分析法進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定，我國(guó)也將IC法引入到酸雨及廢水監(jiān)測(cè)中。

在1983年后，由于現(xiàn)代離子色譜技術(shù)與液相色譜技術(shù)的更為緊密的結(jié)合，使得現(xiàn)代的離子色譜法在克服傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上更具有了高效靈敏的特點(diǎn)。

經(jīng)典的色譜分為兩種類(lèi)型，H.Small等首先介紹了雙柱法，第一根離子交換柱用于分離，第二根用來(lái)消除流動(dòng)相中強(qiáng)電解質(zhì)背景離子即為抑制柱，用來(lái)提高電導(dǎo)檢測(cè)器的靈敏度。1979年Gjerdez不需要用抑制柱，而是采用單柱法代替雙柱法，從分離出來(lái)的液體直接進(jìn)入檢測(cè)器，以可見(jiàn)光光度計(jì)代替電導(dǎo)檢測(cè)器，又將高效液相色譜技術(shù)引入離子色譜法中，并可以在10min內(nèi)測(cè)定8-10種離子。隨后，Stevens等采用離子交換膜代替離子交換樹(shù)脂，從根本上解決了抑制柱存在的缺陷，是其在IC法發(fā)展史上的又一個(gè)新突破。

作為一種分析離子液相色譜的方法，離子色譜法（IC）以其優(yōu)越的分析方法近年來(lái)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。它利用離子交換的原理能夠?qū)﹃庩?yáng)離子實(shí)施連續(xù)不間斷的定性和定量分析，經(jīng)常用于測(cè)定多種痕量和超痕量陰陽(yáng)離子。

現(xiàn)代離子色譜法及其特點(diǎn)

現(xiàn)代離子色譜法

我國(guó)在1983年以后開(kāi)始引入柱后反應(yīng)器和空心纖維管來(lái)進(jìn)行金屬離子的分離，將分離出來(lái)的金屬離子和顯色劑再放到柱后反應(yīng)器中進(jìn)行顯色反應(yīng)。

隨著高效液相色譜技術(shù)的引進(jìn)，IC法的應(yīng)用范圍也越來(lái)越大，現(xiàn)代的離子色譜技術(shù)包括了離子反相型離子型色譜、金屬離子色譜法、排斥色譜法和流動(dòng)相色譜法，具有了使用溶劑量大，可交換容量小的特點(diǎn)，其必將在未來(lái)的各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。IC法具有一個(gè)十分顯著的優(yōu)勢(shì)，那就是可以分離測(cè)定有機(jī)酸、堿金屬等離子，這是傳統(tǒng)檢測(cè)方法所不具備的。另外其隨無(wú)機(jī)陰離子的檢測(cè)也是其他分析方法所不能比擬的，因而其必將在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮重大的作用。

除此之外，IC儀器還可使用其他物質(zhì)來(lái)代替抑制柱，比如膜片可以用來(lái)代替抑制柱，若是不用膜片采取調(diào)整淋洗液的方式也可以達(dá)到不用抑制柱的效果。舉一個(gè)例子，在使用NAHC03一NAZC炳洗脫分離時(shí)，可以將洗脫液在離子交換膜的內(nèi)側(cè)通過(guò)，然后稀硫酸抑制液在外側(cè)流過(guò)，用這種方法來(lái)洗脫液中的N。另外，利用洗脫背景的吸收變化原理，也可以不用抑制柱而間接采用分光光度法進(jìn)行測(cè)定。

離子色譜技術(shù)的特點(diǎn)

由于色譜技術(shù)取得驚人的進(jìn)展，色譜法在環(huán)境監(jiān)測(cè)的分析中占有主導(dǎo)地位，并且在環(huán)境監(jiān)測(cè)中獲得了許多重要成果。

其特點(diǎn)概括如下：人們采用色譜系統(tǒng)分析法可實(shí)行對(duì)同一基質(zhì)中多組分未知的有機(jī)污染物進(jìn)行定性、定量分析；試圖建立一種標(biāo)準(zhǔn)化的物種色譜分析法；約在應(yīng)用系統(tǒng)分析法的基礎(chǔ)上，采用雙機(jī)、多機(jī)聯(lián)用技術(shù)，多種色譜技術(shù)組合和多維色譜技術(shù)，可進(jìn)一步提高檢測(cè)的靈敏度、選擇性、分辨力和獲得豐富的信息，還擴(kuò)大了檢測(cè)范圍；超臨界流體色譜是近年來(lái)發(fā)展較為迅速的色譜技術(shù)，其特點(diǎn)兼有CO和HPLC的長(zhǎng)處，可以填補(bǔ)GC和HPLE之間的空隙；研制和開(kāi)發(fā)自動(dòng)化、微型、連續(xù)監(jiān)測(cè)的色譜已成為發(fā)展方向之一。其特點(diǎn)為便于攜帶，可現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定（自動(dòng)采樣和分析），對(duì)于外層空間的監(jiān)測(cè)尤有必要；色譜的智能化開(kāi)發(fā)是色譜技術(shù)發(fā)展的又一個(gè)重要方向。利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)用以解決兩個(gè)技術(shù)關(guān)鍵：選擇最佳色譜條件和色譜定性。盡可能獲得更豐富的信息，還極大地提高了工作效率。

離子色譜在環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用分析

關(guān)于離子色譜在水環(huán)境方面監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用分析

應(yīng)用傳統(tǒng)方法進(jìn)行城市水污染監(jiān)測(cè)，不同的監(jiān)測(cè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法，本文舉硫酸鹽的例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，GB/T11899-1989重量法是典型的傳統(tǒng)測(cè)定方法，這種方法雖然準(zhǔn)確度較高，但是其耗時(shí)很長(zhǎng)并且操作極其繁瑣，這種方法常應(yīng)用于水中陰離子和堿金屬、堿土金屬陽(yáng)離子的測(cè)定分析。

另外，在利用這種方法進(jìn)行工業(yè)廢水和城市污水監(jiān)測(cè)時(shí)，需要去除有機(jī)質(zhì)，這是保障監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性等的關(guān)鍵因素。而現(xiàn)代的離子色譜技術(shù)則能完全滿足城市污水監(jiān)測(cè)的需求，該技術(shù)城市污水離子色譜前處理柱系統(tǒng)對(duì)去除污水中的有機(jī)質(zhì)和少量和重金屬離子具有良好的效果，能在一定程度上減少對(duì)色譜柱柱效的影響，因此已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于城市污水的監(jiān)測(cè)中。

在降水、廢氣等監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

氣相色譜法美國(guó)公共衛(wèi)生協(xié)會(huì)（APHA）規(guī)定以GC（氣相色譜法）法做為下列大氣或廢氣中污染物的分析方法：烴類(lèi)、總烴、酚類(lèi)、甲烷、氮?dú)狻⒀鯕狻⒁谎趸肌⒍趸肌⒍趸颉⒘蚧瘹洹⒓琢蛎选⒓琢蜃怼⒎甲灏贰㈦p氯甲醚、對(duì)硫磷、低分子脂族醛、過(guò)氧化乙酞硝酸醋（PAN）、多環(huán)芳烴（PAH）和苯甲酸等。

在土壤、底質(zhì)等監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

IC法在土壤和底質(zhì)的監(jiān)測(cè)中也有著廣泛的應(yīng)用。我國(guó)目前已應(yīng)用IC法來(lái)進(jìn)行土壤、植物、底質(zhì)中的有機(jī)氯農(nóng)藥的環(huán)境監(jiān)分析。其中，土壤和底泥主要應(yīng)用IC法來(lái)進(jìn)行有機(jī)氯化合物和農(nóng)藥的分析，另外，在古老沉積巖和油頁(yè)巖中利用該法也可以檢測(cè)出氨基酸和脂肪酸、芳香族脂肪酸。

離子色譜在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

離子色譜技術(shù)在大氣監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用主要用于測(cè)定大氣中氯化氫的含量。雖然通常情況下大氣中所含氯化氫的含量是很低的，但是若某已趨于的垃圾場(chǎng)垃圾產(chǎn)生了自燃，那么就會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域的氯化氫含量升高。若是氯化氫的濃度過(guò)高，那么就會(huì)對(duì)該區(qū)域的環(huán)境產(chǎn)生影響，會(huì)危害居民和其他動(dòng)植物的健康。而應(yīng)用傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法是很難及時(shí)檢測(cè)出區(qū)域內(nèi)氯化氫的含量的，這會(huì)給接下來(lái)的處理工作帶來(lái)一定的影響。離子色譜技術(shù)則不會(huì)有這種擔(dān)憂，該方法能夠準(zhǔn)確及時(shí)的測(cè)定出某一區(qū)域大氣中氯化氫的含量，及時(shí)為相關(guān)部門(mén)提供原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

綜上，離子色譜法以其顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、水文地質(zhì)和工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，用于數(shù)百種離子的測(cè)定和分析。離子色譜法之所以能夠迅速得以普及和應(yīng)用，這與其在環(huán)境分析中的特別適應(yīng)性是緊密相連的，成為了環(huán)境分析的首選方法，受到了人們的廣泛關(guān)注，我們應(yīng)該對(duì)其予以充分的重視。