離子色譜技術在環境監測中的應用

趙雯諾

摘要：近年來，隨著人們對生態環境保護意識的顯著提升，對生態環境監測工作的要求也越來越高。隨著環境分析、食品分析以及生物分析等學科技術水平的顯著提升，也讓離子色譜技術在許多領域中都得到了有效應用。離子色譜技術具有水溶性離子檢測靈敏度較高的技術優勢，將其應用在環境監測工作之中，能夠顯著提升監測效率，讓監測周期得以縮短，這能顯著提升我國環境監測的技術水平，進而為生態環境保護工作做出應有貢獻。

關鍵詞：離子色譜技術;環境監測;原理

1.原理

離子色譜主要分為離子交換色譜（HPIC）、離子排斥色譜（HPICE）、離子對色譜（MPIC）三種類型。待測離子通過交換樹脂，因樹脂具有不同的親和力從而被先后洗脫達到分離效果，經電導檢測器檢測，保留時間定性，峰高或峰面積定量。這三種類型的離子色譜分離原理有些許區別。

1.1離子交換色譜（HPIC）

離子交換色譜采用低容量離子交換樹脂，利用離子間的不同作用力達到分離效果，一般應用于有機和無機的陽陰離子的分離。

1.2離子排斥色譜（HPICE）

離子排斥色譜采用高容量樹脂，主要利用Donnon膜的排擠效應，排斥電離組分使其不被保留，但弱酸會有一定保留。因此一般應用于有機弱酸、醛類、醇類、糖類和氨基酸的分離。

1.3離子對色譜（MPIC）

離子對色譜則采用不含有離子交換基團的多孔樹脂，作用原理主要基于吸附和離子對的形成。主要應用于表面活性陽離子、陰離子以及過渡金屬絡及物的分離領域。

2.特點

離子色譜技術對離子具有較好的分離能力，因此，用于分析復雜的水體樣本，就能更加準確的分離樣本中的各種陰陽離子，以離子色譜技術為基礎，加入雙柱法更能提高對離子的分離效率，進而達到較好的檢測效果，提高監測結果的準確性。另外，離子色譜技術的敏感度較高，監測設備的使用壽命較長，將其應用在水環境監測工作之中，能夠降低監測成本，同時還具有降低樣本要求標準的技術優勢。

3.離子色譜儀及其在環境監測中的運用

3.1離子色譜儀在水環境監測中的運用

工作人員可以將離子色譜儀運用于水環境監測中，傳統水環境監測方法主要是依靠水體中對硫酸鹽的指標檢測獲取水環境成分情況，以此分析水環境的污染程度，為進一步整改水體環境提供重要依據。這種檢驗檢測方法雖然能夠有效檢測出水體中的污染物指標，但卻具有一定的操作難度，且檢驗周期較長，而離子色譜儀的運用能夠有效檢測出水體中的7種常見陰離子（F-、Cl-、Br-、NO 2-、NO 3-、SO 4 2-、PO 4 3-）和6種常見陽離子（Li+、Na+、NH 4+、K+、Mg 2+、Ca 2+）的平均的分布情況。在離子色譜儀的運用過程中，工作人員可以利用前處置柱去除污水中的有機物質，以此發揮離子色譜儀的監測作用。在水環境的監測過程中，工作人員可以利用離子色譜儀在20-30分鐘內監測出水體中的氯化物、亞硝酸鹽、鹽硝酸、硫酸鹽等不同的污染物質，配置相應的標準溶液，選擇合適的濃度配置，配備形成多種不同的檢測樣品;之后將這些樣品放入檢測儀器中，獲取檢測結果，繪制標準曲線，定量分析河流的水環境情況，從而提升水環境監測精準度，為制定水體整治規劃提供有效數據資料。

3.2離子色譜儀在空氣監測中的運用

工作人員可以將離子色譜儀運用于空氣環境監測中，監測空氣中的有害物質、粉塵及霧霾含量。結合地區實際情況，考慮到一些地區工業生產規模較大的情況，建議工作人員監測空氣中的氯化氫物質含量，這是一種有害氣體，在空氣中的含量較少，但是會對人體健康造成較大的危害。自改革開放以來，隨著地區工業制造業、交通運輸業與農業生產的快速發展，產生大量的垃圾，而粗暴的焚燒法促使地區空氣環境受到污染，空氣中的氯化氫含量不斷提升，嚴重影響著地區空氣質量，不利于地區的可持續發展。因此，工作人員可以利用離子色譜儀進行監測空氣中的氯化氫含量，以此實現對空氣環境質量的監測。在實際監測的過程中，工作人員可以利用大型氣泡吸收管，在吸收管中裝入10ml左右的吸收液，同時在吸收液中融入1.3ml的碳酸鈉、2ml的碳酸氫鈉，利用硅膠管將兩個氣泡吸收管連接在一起，之后將連接裝置與大氣采樣器連接在一起。之后，工作人員要按照每分鐘1L的流速采集氣體，采集60min。在完成采樣之后，工作人員將吸收液放置于聚乙烯瓶子中。之后，工作人員可以采用陰離子交換柱進行檢測，按照每分鐘800微升的流速進行淋洗，在檢測的過程中，工作人員要盡可能的選擇具有較高靈敏度、具有較強化學抑制能力的離子色譜儀，從而保證空氣監測的質量與精確度，準確監測中空氣中的氯化氫等有毒位置，將監測結果作為地區空氣環境整改與保護的重要成果依據。

3.3土壤環境監測中的應用

離子色譜法對土壤中有效氟進行測定，選用30mmol/L氫氧化鉀溶液作為淋洗液，流速1.20mL/min，峰高定量準確測定有效態（可提取態）氟含量。方法加標回收率為95%～108%，精密度好，檢出限低，操作簡單，對環境無污染，適合于土壤污染狀況的調查。張濤等建立了超聲輔助提取離子色譜法測定鉻污染場地中鉻（Ⅵ）的方法。實驗表明0.3mol/L的KCl溶液提取效率最高，提取時間為20min最適宜，線性關系良好，檢出限低，精密度高，加標回收率良好，說明離子色譜法可作為鉻（Ⅵ）的定量檢測方法。

4.離子色譜儀的維護與保養

結合上文的離子色譜儀在環境監測中的應用可以發現，離子色譜儀的是一種具有較高精度的儀器設備，其使用壽命、監測精度與運行狀態之間具有密切關聯。因此，工作人員要對離子色譜儀進行養護與保養，比如：定期使用淋洗液清潔色譜柱，以此防治分離柱在運行的過程中出現阻塞的情況，避免在運行的過程中出現氣泡流動的情況。此外，工作人員還要對儀器設備中的進樣器、電抑制器、輸液系統、色譜柱進行維護與保養;在色譜柱的養護過程中，工作人員要認識到氣泡對于色譜柱的干擾情況，若儀器設備在一段時間內不使用，則需要將恒流泵進液過濾頭放置到水中，避免其暴露在空氣中;還需要定期檢查流動管路中的氣泡存在情況，若發現氣泡則先排除氣泡之后再接上色譜柱。

5.結束語

未來離子色譜一大發展趨勢即離子色譜與其他大型儀器的聯用技術，許多文獻已有相關實驗分析，如離子色譜與電感耦合等離子體質譜、原子熒光光譜、原子吸收光譜法等聯用，測定砷、硒、鉻等，前處理簡單、操作簡便、靈敏度高。由此可見離子色譜技術在未來將會有更廣泛的應用。

參考文獻

[1]黃志剛.水環境監測中離子色譜技術應用問題及對策[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2019（12）：124-125.