離子色譜法在環境監測中的應用

閆 伶

紹興生態環境局柯橋分局

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行分析，可以用于各種定性定量分析的執行追蹤。因此已經得到廣泛的應用和推廣普及。在本文中,對應用程序的基本優點、主要缺點、在化學環境分析中的應用進行了詳細綜述。其環境監控監測效果對于推進我國生態環境保護有著重要戰略影響。目前環境監測中的工作重點是污水處理，其環境監測數據的真實有效性對于企業的長遠發展有重要意義。

2 離子色譜法技術概述

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代離子色譜，與傳統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度和較低的交換容量，進樣體積比較小，用柱塞泵對淋出液進行自動連續性電導檢測。利用離子交換的化學原理,連續對多種陰離子物質進行定性和定量分析：水樣注入碳酸鹽——碳酸氫鹽溶液并連續流經一系列的離子交換原料樹脂,由于待檢測陰離子對低交換容量強堿性陰離子交換樹脂(例如分離柱)的相對親和力不同而彼此分開。被迅速分離的陰離子,在通過強酸性陽離子樹脂(抑制柱)或通過抑制酸性膜時,被迅速轉換而成為高電導的酸型，碳酸鹽——碳酸氫鹽則可以轉變而成為一個弱電導的酸型碳酸(用以清除膜的背景電導)。進行分析后根據標準保留酸的時間和穩定性,峰高或相對峰面積進行定量。食品制造業、制藥業、紡織業等許多行業都已經有著對等離子化學色譜的廣泛應用[1]。現代色譜技術的飛速發展更為未來環境監測工作的開展提供了良好的進步空間,越來越簡便的色譜操作、更加精準的色譜監測實驗結果都已經為未來離子化學色譜的廣泛應用和發展提供了堅實基礎。

3 離子色譜法的主要性能特征

環境監測中主要被應用于準確測定各種金屬離子的化學含量,能夠有效率地檢測有機陰性陽離子、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，還可以與富集技術高度結合進行痕量或超痕量分析。已經成為環境監測中的必不可少的技術工具，具有精度高、靈活性高、選擇性強等多方面特點。在大氣、水資源治理、土壤等方面具有廣泛應用。

結合一下筆者長期實踐管理工作中的經驗,認為該等離子色譜法的技術特征主要功能表現如下為：(1)技術應用范圍廣。現代離子色譜技術其應用領域非常廣泛，不但在環境方面，還包括食品制造企業、醫藥檢測、紡織行業等。隨著經濟的不斷發展帶動技術的更新和升級，進而該技術的應用領域也會更加廣泛和普及。(2)進樣體積小。主要是由于現代離子色譜技術所運用的色譜柱其中的樹脂具有較低的交換容量所以導致進樣體積比較小。(3)能夠實現離子間的自由配對和交換。由于該技術是從高效液相色譜技術中分離出來的，因此樹脂上都是帶有電荷的，同時還可以實現自由離子之間的配對和交換，進而分離出無機離子。并且通過離子之間的互相交換可以使離子交換實現吸附和解吸進而實現狀態平衡。

4 城市環境監測的重要應用

環境監測的城市整體環境,國家經濟發展乃至保護人類的自然生存都具有十分重要的戰略意義,加強城市環境監測,控制大型企業的排污是環境監測排污管理機構的首要任務。下面對預防性治療和定期監測離子色譜儀的具體操作方法進行了詳細的分析討論。

4.1 水環境監測方面主要應用分析

近年來，我國水資源的污染排放是一個亟待解決的問題，據有關數字表明，每年的污水排放量多達620億噸，并且將近有四分之一的地表水都處于被污染狀態，僅僅有二分之一的水能夠飲用，因此加強水質環境的監測顯得尤為重要。水質環境監測主要是根據水的水質種類,濃度及各種水質污染物的監測和分析。監測范圍較廣,包括受污染水（工業排水）和未受污染水（河流、湖泊）。主要污染監測指標項目大致可以細分為以下兩類：一類是綜合水質監測指標,如水溫度,顏色,混濁度,ph 的比值,電導率等；另一類是監測有毒化學物質,如多氯苯際,氰化物,砷,鉛,銘,鎘,汞和有機金屬殺蟲劑。除了上述的水質監視監測項目,在檢測河流或海洋時還需要流速和流動狀態進行客觀評價。我國環境監測中一個重要的工作是降水監測，使用離子色譜儀在常規降水監測中發揮非常重要的作用，有效的增加檢測準確性、縮短檢驗的時間。

4.2 大氣監測方面的的主要應用分析

雖然現在大氣中氯化氫的含量很低,但由于使用垃圾場等地方會導致塑料袋自燃,使該地區高濃度的釋放氯化氫氣體。該氣體濃度過高對周圍地區居民,生物健康等會造成嚴重不良影響。傳統的方法難以準確檢測氯化氫含量,用于等離子色譜法檢測可以準確性的測定存在大氣環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-、乙酸和甲酸等無機和有機陰離子。當地球大氣層中降水的pH小于5.6時被人們稱為大氣酸雨[2]。酸雨對城市建筑和其他農作物中的帶米造成嚴重危害,也不利于城市文物古跡的良好保護,還會嚴重危害我們人體健康。離子色譜法主要具有簡單,快速,靈敏度高,選擇性好,同時也大多采用離子色譜測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裝置,以及與其他用在化學環境分析中廣泛使用的離子檢測分離技術十分有關。

4.3 土壤環境中的主要應用分析

由于人們對于干凈的工作環境等特點使其應用日益廣泛，在土壤環境中該技術無機陰離子的測定，與水體環境具有相同的原理，主要是先將消解液對于土壤提取物進行分解反應，保證其樣品中不能有顆粒較大的雜質，然后對樣品中的離子含量進行測定。

5 使用維護與日常保養

由于離子色譜儀是種大型精密儀器,它的日常保養和定期維護對監測工作精度的和儀器的實際使用壽命都會有顯著性的影響,因此我們應經常使用沖洗液對離子色譜儀柱進行清潔以有效防止導管堵塞、流量檢測項目中產生較大氣泡[3]。具體的分離清洗處理方法必須遵循指示。還要根據不同儀器品牌,型號以及規格等對色譜進行儀器的經常維護,定期保養和維修。

6 在工業環境監測中廣泛應用的一些注意事項

目前離子色譜法在工業環境監測中廣泛應用的一些注意事項主要具體表現如下。

（1）注意離子抑制器的影響。該技術在實際應用中非常容易受到抑制器工作狀態的影響，如果抑制器長時間不使用，微膜就會出現脫水破裂的情況，抑制器的漏液就會導致抑制能力下降。其工作原理一旦發生重大改變,其中的背景電導也很容易自動出現電壓升高的振動現象,進而直接導致峰值的面積和峰高度的變化,從而直接影響在線監測分析結果。抑制器在正常工作使用過程中,也很容易直接受到有機重金屬如氯離子和其他有機大分子的直接污染,導致靜電抑制器的峰值抑制器電容量明顯下降,進而直接影響峰值的面積和峰高[3]。針對于這個復雜問題,工作人員通常可以采用一種濃度比較相近的標準化學物質來對實驗曲線監測進行自動校準,進而大大提高監測結果的測量準確性。

（2）保證監測分析結果的真實準確性。該方法在工業環境監測系統中的廣泛應用,其離子色譜柱的數值分析會隨著用戶使用環境時間的不斷改變而發生變化,會直接對峰高表面積和峰高精度產生較大影響,進而直接影響環境監測數據結果的分析準確性。針對于這個新的問題,工作人員在進行監測的工作過程中就要注意加強管理維護好監測色譜柱,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監測色譜柱內部進行清水沖洗,提高了對色譜柱的監測有效性。

7 結束語

離子色譜儀的未來發展趨勢及在不同行業的廣泛應用發展，為各個領域帶來了更加廣闊的進步空間,尤其是對于工業環境監測應用有著重要的指導意義。它已經是現代環境分析的幾種首推應用方法之一。隨著人們們對科學檢測技術的不斷需求和生態環境資源保護的不斷發展,我們就希望可以進一步研究開發電感離子色譜等科學檢測技術,以便于取代目前的一些環境分析中正在使用的傳統離子化學品。用離子色譜法和新的科學發展技術對環境分析將具有更廣泛的應用世界。