離子色譜技術在水環境監測中的應用

張衛東

（周村區生態環境技術服務中心，山東 淄博 255300）

水資源是自然環境中廣泛存在的重要資源，與人類的日常生產生活有著密切的關系。現代社會發展對自然水環境造成了一定的負面影響，亟需通過更先進的科學技術對水環境進行檢測，為水資源保護提供更明晰的數據支撐[1-2]。例如可以采用離子色譜技術進行水環境監測，研究發現其監測效果較好，且提升了水環境治理和保護的工作效率。基于此，我國相關部門應繼續強化對離子色譜技術的優化研究，提升該技術在水環境監測中的應用效果，促進水環境保護和治理工作的順利開展。

1 離子色譜技術概述

1.1 離子色譜技術的概念

離子色譜技術是從液相色譜技術中延伸出的一種現代環境監測新技術[3]。傳統的水環境檢測，一般都使用離子交換色譜法，該技術可以實現水環境的系統優化和監控，但是在水環境的監測工作效率以及樣本檢測精度方面，還存在一定的不足，需要通過使用高新精技術加以改進[4-5]。離子色譜技術是將樹脂的高效關聯度與離子色譜相結合的液相色譜分離技術，特點是交換體積小，樣品體積小，用于監測離子色譜更加高效，可以有效分析水環境中的離子組成，在離子色譜中可自由移動，且含有離子和電荷的氣團可對水環境中的離子進行全面分離和分析，從而達到良好的水環境監測效果[6]。

1.2 離子色譜技術的發展

現階段自然環境保護中應用的科學技術發展勢頭迅猛，用于水環境監測的離子色譜技術自出現至今，經歷了多次改進和創新，技術逐漸趨于成熟，在環境監測中發揮了越來越重要的作用[7]。而在離子色譜技術的基礎上，加入更加精密的電子儀器設備，可構建出電化學檢測器、感應器、紫外吸收檢測器等多種檢測器。將檢測器同感應器進行聯動工作，將擴大離子分析的范圍，分離出小分子有機胺，這對離子色譜法檢測穩定性和靈敏度的提升具有重要的實用價值，相容性也比較突出，有助于提升檢測效果[8]。在應用離子色譜法監測水環境時，可以直接將從自然環境中提取的水樣品放入監測設備中，節省了衍生化處理的工作程序，縮短了樣品制備時間，提升了水環境檢測的效率[9]。在生命科學領域，離子色譜技術已被廣泛應用，未來水環境監測技術也將向離子色譜技術方向發展。

2 離子色譜技術在水環境監測中應用存在的問題

水環境監測的工作效率及結果，受多種外界因素的影響是比較大的。在監測過程中離子色譜技術應用流程不完善、設備參數管控不嚴格等問題，都會干擾正常的水環境監測流程，監測結果的精度也將大大降低。分析離子色譜技術在水環境監測中應用時存在的問題，將有助于消除離子色譜技術應用的盲區，提升該技術應用的科學性和規范性。

2.1 輸液系統操作不當

輸液系統屬于離子色譜儀中的一項重要組成部分。部分操作人員不熟悉離子色譜儀的操作方法，出現錯誤操作的概率較高。在輸液系統的水環境監測過程中，如果離子色譜儀操作不規范，就會導致輸液系統內涌進大量氣泡，使輸液系統的穩定性下降，檢測精度也就難以得到保障。從離子色譜儀監測水環境的實踐看，監測過程中設備發生較為頻繁的故障，是設備內部壓力過高引起的。當輸液系統內部壓力未得到及時處理時，保護柱、色譜柱和檢測池就會出現污染、堵塞等問題。輸液系統壓力過大的主要原因為輸液系統混入了雜質，使原有的單向閥出現堵塞。受此影響離子色譜儀的穩定性將出現顯著下降。因此，技術人員要熟練操作離子色譜儀，嚴禁出現錯誤操作。在實際操作中還要注意應按照相關要求，排出輸液系統的氣體。

2.2 基線存在漂移

離子色譜儀在水環境監測中會發生基線漂移，影響離子色譜技術的實用性，妨礙水環境的日常管理。誘發離子色譜儀基線漂移的原因是多方面的，如溫度波動、流動相不均勻、電導池污染、色譜柱不平衡和試劑變質等，使得基線難以實現精準控制，影響離子色譜技術的應用成效。一旦離子色譜儀的環境溫度處于劇烈、快速的變化過程中時，內部結構穩定狀態將難以持續下去。

2.3 分離與水環境監測的要求不符

在多種因素的影響下，離子色譜儀極易出現分離度不高、分析重現性差等問題，如果沒有采取恰當的處理舉措，將會影響離子色譜技術的實用性，難以為水環境監測提供技術支撐。例如，在操作過程中，淋洗液濃度控制不當，過高或者過低均會影響原始樣品的離析能力，導致離子色譜技術應用的偏差。在水環境監測的實際操作中，如果技術人員不注意按照要求操作，不能在試劑、去離子水的質量控制方面給予足夠重視，使試樣中的氯離子含量上升，就會大幅增加離子分析結果的誤差。這些問題的存在，導致樣本分離與水環境監測工作質量要求嚴重不符，離子色譜技術在水環境監測中的應用效果不佳。對此需要水環境監測機構注意強化對操作人員的技術指導與培訓，堅持以問題為導向，學會在實踐中發現問題，掌握、創新技術問題的解決方法，推動離子色譜技術在水環境監測中的科學化、高效化應用。

3 離子色譜在水環境監測中的應用

3.1 監測水環境的化學性質

離子色譜法可用于監測水環境的化學性質，可以對各種水質中的陰、陽離子，離子物質及有機酸進行檢測。有機酸中含有的替代品與空氣無法通過反應進行揮發，是傳統色譜法檢測效果不佳的主要原因。而離子色譜法在分析陰離子過程中，可利用梯度淋洗手段，對陰離子進行高效分離，并能保證陰離子的最佳分析狀態。

3.2 分析水環境的物理性質

離子色譜儀除了可以用于測定水環境中的化學成分外，在分析離子物理性質方面也具有良好的應用效果。對于不同的水環境樣本應選用適合的檢測儀器，離子色譜技術能夠顯示不同的檢測結果，因此在提取水環境樣本后，選擇適當的檢測儀器尤為重要。通過對被測物的物理特性進行綜合分析，科學選擇檢測儀器，可以實現有效檢測所要達到的檢測效果，如利用電導檢測機制檢測離子電導率和離子在雙玻璃電極板間的轉移。

3.3 分析復雜樣品的效果

在水環境監測中，水體成分復雜的樣本出現率是比較高的。因此，提高了水環境監測的難度。在面對復雜樣本時可以對樣品進行為期一周的負離子色譜分析，以明確分析樣品組分中的Ci和Ca2+成分。

4 離子色譜技術的設備維護

4.1 水樣檢測前處理工作

在進行地表水樣品的離子色譜檢測時，可以提前使用親水性在0.45 pm下對地表水樣品進行過濾，而提前稀釋處理樣品，是對樣品中離子濃度能夠滿足測量范圍的必要確認步驟。針對特殊樣品的檢測，干擾因素也會有所增加。因此應該對樣品開展預處理，利用Na型或H型的陽離子交換柱去除金屬離子產生的干擾因素，并選擇C18以及RP固相萃取柱除去含量比較高的有機物質，以實現良好的水樣監測預處理工作。

4.2 離子色譜儀的日常維護

4.2.1 定期更換自動進樣器和淋洗液

離子色譜儀中的自動進樣器和淋洗液需要每周進行更換，這樣可以有效清除水中的菌體，避免整個系統被菌體污染。技術人員在日常操作離子色譜儀時，需要注意定期進行設備排氣操作。排氣時先打開廢液閥，再點擊按鈕。排氣工作完成后要關閉廢液閥，但要注意操作力度，避免閥門關閉太緊影響下次設備的正常使用。

4.2.2 離子色譜儀應用的環境溫度控制

離子色譜儀的實際使用效能，會受到周圍環境溫度的影響。周圍環境溫度過高、過低或變化幅度過快，都將導致檢測指標出現不合理的變化，例如基線不穩和重線性差等現象。對此，需要技術人員在監測時注意控制離子色譜儀的室內溫度。

4.2.3 離子色譜儀沖洗時的注意事項

在確定淋洗液的狀態正常后，應對離子色譜系統進行沖洗，一般沖洗時間為l h。沖洗結束后拆卸柱子并用堵頭嚴密封閉色譜柱的兩端，最后將色譜柱放置于常溫環境下即可。

4.2.4 離子色譜儀的抑制器

離子色譜技術在應用過程中很容易受到抑制器的影響，如果離子色譜儀的抑制器長期處于關閉的狀態，會導致微膜出現脫 水破裂問題，從而引發抑制器漏液現象的出現，對抑制器的使用效果造成嚴重的負面影響。

5 結語

綜上所述，水環境監測對于保護自然生態環境，提升居民生活質量有著重要的應用價值。針對當前水環境監測工作中存在的不足，可以嘗試應用離子色譜技術，并針對當前離子色譜技術應用中表現出的例如輸液系統操作不當、基線存在漂移、分離與水環境監測的要求不符等問題，應采用針對性的方法進行改進。針對輸液系統中的氣泡問題，可以及時打開廢氣閥，通過放空壓力的方式，保證液體能夠及時排出，并在排放4 min左右之后關閉閥門。針對系統內部壓力過大的問題，可以采用卸下單向閥門的方法，使用水浴超聲波清洗裝置清潔閥門，在確定解除堵塞問題之后，再重新進行安裝。如果內部壓力過高，可更換色譜柱過濾網，通過保證過濾網的順暢程度而減小壓力。如果系統內部壓力過大問題依然無法得到徹底解決，可以分析系統的流速，反復使用淋洗液清洗檢測池，并根據堵塞的程度反復進行沖洗操作，直至達標為止，以保證系統內的壓力數值能夠控制在合理范圍內。為提升離子色譜技術的應用水平，還應定期做好監測設備的檢修，定期更換自動進樣器和淋洗液，在監測過程中還要注意確保室內溫度保持恒定。如果離子色譜儀的抑制器長期處于關機狀態，應注意防止抑制器出現漏液，影響抑制作用的發揮。通過以上方式可提升離子色譜技術在水環境監測中的應用效果。