探討離子色譜技術及其在環境監測中的應用

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）以其優越的分析方法近年來得到了越來越廣泛的應用。它利用離子交換的原理能夠對陰陽離子實施連續不間斷的定性和定量分析，經常用于測定多種痕量和超痕量陰陽離子。本文首先對離子色譜技術的發展歷程做了說明，然后分析了離子色譜法的特點，最后詳細闡述了其在環境分析中的應用。

離子色譜技術概述

國際上首次實現陰、陽離子和有機陰離子的檢測與分離是在1975年，由滅國的Dowehemieal公司Small報導了自動電導檢測的離子交換色譜法，這標志著離子色譜技術的產生。值得注意的是，離子色譜法是作為色譜技術的重要分支存在的，這與其獨特的發展歷程緊密相連。上文闡述的用自動檢測的方式來實現陰陽離子分離的技術被稱為離子色譜技術，即IC。離子色譜技術與傳統的原子吸收法和電化學分析法相比具有非常顯著地優勢，即操作簡單快捷、靈敏度好、準確度高。近些年來，IC法已經越來越廣泛的應用到國民生產的各個領域，包括醫藥化工、農業和環境監測行業。

國外一些發達國家已經將離子色譜法作為一種標準分析法進行了相關規定，我國也將IC法引入到酸雨及廢水監測中。

在1983年后，由于現代離子色譜技術與液相色譜技術的更為緊密的結合，使得現代的離子色譜法在克服傳統方法的基礎上更具有了高效靈敏的特點。

經典的色譜分為兩種類型，H.Small等首先介紹了雙柱法，第一根離子交換柱用于分離，第二根用來消除流動相中強電解質背景離子即為抑制柱，用來提高電導檢測器的靈敏度。1979年Gjerdez不需要用抑制柱，而是采用單柱法代替雙柱法，從分離出來的液體直接進入檢測器，以可見光光度計代替電導檢測器，又將高效液相色譜技術引入離子色譜法中，并可以在10min內測定8-10種離子。隨后，Stevens等采用離子交換膜代替離子交換樹脂，從根本上解決了抑制柱存在的缺陷，是其在IC法發展史上的又一個新突破。

作為一種分析離子液相色譜的方法，離子色譜法（IC）以其優越的分析方法近年來得到了越來越廣泛的應用。它利用離子交換的原理能夠對陰陽離子實施連續不間斷的定性和定量分析，經常用于測定多種痕量和超痕量陰陽離子。

現代離子色譜法及其特點

現代離子色譜法

我國在1983年以后開始引入柱后反應器和空心纖維管來進行金屬離子的分離，將分離出來的金屬離子和顯色劑再放到柱后反應器中進行顯色反應。

隨著高效液相色譜技術的引進，IC法的應用范圍也越來越大，現代的離子色譜技術包括了離子反相型離子型色譜、金屬離子色譜法、排斥色譜法和流動相色譜法，具有了使用溶劑量大，可交換容量小的特點，其必將在未來的各個領域中發揮重要作用。IC法具有一個十分顯著的優勢，那就是可以分離測定有機酸、堿金屬等離子，這是傳統檢測方法所不具備的。另外其隨無機陰離子的檢測也是其他分析方法所不能比擬的，因而其必將在環境監測領域發揮重大的作用。

除此之外，IC儀器還可使用其他物質來代替抑制柱，比如膜片可以用來代替抑制柱，若是不用膜片采取調整淋洗液的方式也可以達到不用抑制柱的效果。舉一個例子，在使用NAHC03一NAZC炳洗脫分離時，可以將洗脫液在離子交換膜的內側通過，然后稀硫酸抑制液在外側流過，用這種方法來洗脫液中的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行測定。

離子色譜技術的特點

由于色譜技術取得驚人的進展，色譜法在環境監測的分析中占有主導地位，并且在環境監測中獲得了許多重要成果。

其特點概括如下：人們采用色譜系統分析法可實行對同一基質中多組分未知的有機污染物進行定性、定量分析；試圖建立一種標準化的物種色譜分析法；約在應用系統分析法的基礎上，采用雙機、多機聯用技術，多種色譜技術組合和多維色譜技術，可進一步提高檢測的靈敏度、選擇性、分辨力和獲得豐富的信息，還擴大了檢測范圍；超臨界流體色譜是近年來發展較為迅速的色譜技術，其特點兼有CO和HPLC的長處，可以填補GC和HPLE之間的空隙；研制和開發自動化、微型、連續監測的色譜已成為發展方向之一。其特點為便于攜帶，可現場測定（自動采樣和分析），對于外層空間的監測尤有必要；色譜的智能化開發是色譜技術發展的又一個重要方向。利用先進的計算機用以解決兩個技術關鍵：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。

離子色譜在環境監測的應用分析

關于離子色譜在水環境方面監測方面的應用分析

應用傳統方法進行城市水污染監測，不同的監測指標對應相應的監測方法，本文舉硫酸鹽的例子來進行說明，GB/T11899-1989重量法是典型的傳統測定方法，這種方法雖然準確度較高，但是其耗時很長并且操作極其繁瑣，這種方法常應用于水中陰離子和堿金屬、堿土金屬陽離子的測定分析。

另外，在利用這種方法進行工業廢水和城市污水監測時，需要去除有機質，這是保障監測結果準確性等的關鍵因素。而現代的離子色譜技術則能完全滿足城市污水監測的需求，該技術城市污水離子色譜前處理柱系統對去除污水中的有機質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色譜柱柱效的影響，因此已經越來越廣泛的應用于城市污水的監測中。

在降水、廢氣等監測中的應用

氣相色譜法美國公共衛生協會（APHA）規定以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、總烴、酚類、甲烷、氮氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、甲硫醚、甲硫醉、芳族胺、雙氯甲醚、對硫磷、低分子脂族醛、過氧化乙酞硝酸醋（PAN）、多環芳烴（PAH）和苯甲酸等。

在土壤、底質等監測中的應用

IC法在土壤和底質的監測中也有著廣泛的應用。我國目前已應用IC法來進行土壤、植物、底質中的有機氯農藥的環境監分析。其中，土壤和底泥主要應用IC法來進行有機氯化合物和農藥的分析，另外，在古老沉積巖和油頁巖中利用該法也可以檢測出氨基酸和脂肪酸、芳香族脂肪酸。

離子色譜在大氣環境監測的應用

離子色譜技術在大氣監測中的應用主要用于測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垃圾產生了自燃，那么就會導致該區域的氯化氫含量升高。若是氯化氫的濃度過高，那么就會對該區域的環境產生影響，會危害居民和其他動植物的健康。而應用傳統的監測方法是很難及時檢測出區域內氯化氫的含量的，這會給接下來的處理工作帶來一定的影響。離子色譜技術則不會有這種擔憂，該方法能夠準確及時的測定出某一區域大氣中氯化氫的含量，及時為相關部門提供原始監測數據。

結語

綜上，離子色譜法以其顯著的技術優勢已廣泛應用于環境監測、水文地質和工農業領域中，用于數百種離子的測定和分析。離子色譜法之所以能夠迅速得以普及和應用，這與其在環境分析中的特別適應性是緊密相連的，成為了環境分析的首選方法，受到了人們的廣泛關注，我們應該對其予以充分的重視。