離子色譜技術在水質環境監測中的應用分析

周 敏

（南充市蓬安生態環境監測站，四川 南充 637800）

離子色譜技術從二十個世紀七十年代開始應用于實際檢測，可以依靠離子色譜儀對待測組分進行定性和定量分析。經過五十年的不斷發展，離子色譜技術日益成熟，具有靈敏度高、分析速度快、可同時測定多個組分等優點，可以節省人力和檢測成本，已成為環境監測領域最為重要的檢測技術之一，并在食品、化工、醫學等領域得到廣泛應用[1]。對離子色譜在水質環境監測工作中的應用展開研究，有助于總結離子色譜技術的應用經驗，進一步提升水質環境監測工作質量，為水環境保護工作提供準確、可靠的檢測數據。

1 離子色譜技術的原理及特點分析

離子色譜技術利用離子交換原理，利用被測物質的離子性對多種陰離子、陽離子進行分離，通過監測流出物電導變化情況，掌握流出物的電學性質，分析流出物的主要結構[2]。隨著科學技術的不斷發展和進步，離子色譜技術也得到了長足的發展，目前主要存在高效離子交換色譜、離子排斥色譜和離子對色譜三種分離方式[3]。高效離子交換色譜使用離子交換樹脂對離子進行分離，是最為常用的離子色譜技術，主要填料是有機離子交換樹脂，優點在于對pH值范圍無要求、易再生處理，但機械強度差，容易受有機物污染；離子排斥色譜基于Donnon膜排斥效應，可用于分離有機酸和無機含氧酸根，填料多采用高交換容量的磺化H型陽離子交換樹脂；離子對色譜基于吸附作用和形成離子對，使用疏水型中性填料作為固定相，使用電荷與待測離子相反的對離子試劑，可用于分離疏水性陰離子和金屬絡合物[4]。

離子色譜技術的特點主要體現在靈敏度高、分離速度快等方面：其一，離子色譜分析的濃度范圍適應度高，涵蓋μg/L到mg/L級別，對常見陰離子檢出限小于10 μg/L，對水樣沒有特別要求，可以準確分離出各種陰陽離子；其二，離子色譜技術的分離速度快，對常見陰陽離子分析時間普遍低于8 min，使用高效快速分離柱可對部分陰離子實現3 min分離；其三，離子色譜技術的選擇性好，可通過選擇適合的分離方式、分離柱和監測方法，實現對復雜樣品的有效分離；其四，離子色譜技術可同時分析多組分，能夠在短時間內獲得陰陽離子、樣品組成的全面信息[5]。此外，離子色譜技術簡單易用，可以有效降低人員工作負擔，且設備使用壽命長，樣品使用量少，對環境污染小，具有很好的經濟性、環保性優勢。而傳統的水質環境監測技術往往監測時間長、工作量大，且只能實時監測分析一種元素，離子色譜技術在質量、效率、經濟性、環保性等方面均具有突出的優勢，在水質環境監測工作中擁有廣闊的應用空間。

2 離子色譜技術在水質環境監測中的應用要點

離子色譜技術在水質環境監測工作中的應用，可以利用離子之間的交換和排斥機理，檢測水質樣品中的無機陰離子、陽離子和有機酸、有機堿等物質，用于飲用水、地下水、江河湖泊水、廢水等水體的水質監測工作。離子色譜技術的應用，不僅可以實現陰陽離子的快速、準確分離，也可以分析水體中是否含有氯酸根等成分，還可以對各種有機物質進行有效分離和分析，充分保證水質監測工作的準確性。

2.1 離子色譜技術的應用方式

2.1.1 水樣物理性質分析

借助離子色譜技術，可以對水樣中的顆粒、絡合物等成分進行分析，借助不同類型的監測儀器分析水樣成分的物理性質。比如借助電導監測器來測量水樣中離子的電導率，借助鉑絲裝置檢測遷移率，可以避免溶液中組分改變。還可以安裝安培監測器，對氧化還原物和氧化還原反應進行監測，安裝紫外監測器可以測量紫外吸收度，實現對水質環境成分的有效測量[6]。

在離子色譜技術的應用過程中，可以依靠各種針對性的檢測設備，了解水樣物理特性的差異變化，并從物理性質的視角對水樣化學成分、化學性質指標數據進行精準化分析，使檢測人員對水樣物理化學性質有一個全面、深刻的認知。

2.1.2 水樣化學性質分析

化學性質分析是離子色譜技術的應用重點，主要分為無機陰、陽離子檢測和有機酸、有機堿檢測兩個方面，可以對不同類型的水樣進行精準監測。無機陰、陽離子檢測是離子色譜技術的優勢項目，通常運用傳統檢測技術可能花費30 min檢測水樣中的陰、陽離子，而使用離子色譜技術僅花費數分鐘即可完成。離子色譜技術可以對水樣中的多種成分進行同時檢測、分析，不局限于單純檢測同一元素離子，可以提高檢測效率，且保證檢測結果的準確度[7]。

在傳統檢測方法中，有些水樣中含有大量的有機酸、有機堿物質，會對檢測結果造成一定干擾，需要采取化學處理方式去除水樣中的有機酸、有機堿物質。而使用離子色譜技術，可以對有機酸、有機堿進行檢測，獲取相應的分析數據，并排除有機酸、有機堿物質對檢測結果的干擾，保證檢測結果的準確性和全面性。

2.1.3 復雜樣品分析

水質環境監測工作中，檢測物質對象越來越精細，需要開展粒子性、非離子性物質的檢測，這些物質組成成分復雜，檢測難度很大。離子色譜技術可以對復雜樣品進行精準分析，檢測人員可以采用洗脫液與水樣中成分發生化學反應，在離子色譜技術的幫助下對反應生成物質進行檢測。在實際工作中，運用離子色譜技術可以分離水樣中的無機陰、陽離子和有機酸、有機堿，檢測水中導電成分，測定水樣中草酸、氯、鈣等元素含量，實現對有機物質和無機物質的同時分析、檢測。離子色譜技術的應用，能夠得到精確的檢測數據，降低檢測工作難度，縮短檢測時間，提高水質環境監測工作效率。

2.2 離子色譜技術應用中存在的問題與應對措施

離子色譜技術在水質環境監測工作中的實際應用，可能會面臨輸液系統混有氣泡、壓力過高、電導突然升高等現象，需要積極采取有效的應對措施，保證離子色譜技術的應用效果，提升水質環境監測結果的準確性和可靠性。

2.2.1 輸液系統混有氣泡的應對措施

在運用離子色譜技術進行水質環境監測過程中，可能存在輸液系統混有氣泡的現象，使輸液系統變得不穩定，會對輸液儀器正常運作和監測結果產生不利影響。輸液系統混入氣泡的原因主要是更換淋洗液、再生液過程中操作不當，或是監測水樣在選樣前沒有及時進行過濾處理，屬于人為失誤范疇[8]。

對于這一問題，應在發現輸液系統混有氣泡時及時斷開保護柱進口端，打開廢氣閥門，放空壓力，排出其中的液體，在排空后關閉閥門，可以消除輸液系統中混有氣泡的現象。在水質監測工作中，檢測人員應認真做好監測水樣過濾處理、淋洗液和再生液更換等工作，嚴格按照規范標準執行操作，并對保護柱進出口兩端進行觀察監測，避免輸液系統混入氣泡，提高水質監測結果的準確性。

2.2.2 輸液系統壓力過高的應對措施

輸液系統壓力過高會影響監測結果的準確性，導致輸液系統內部壓力過高的原因主要是水質監測過程中在輸液系統內部混入雜質，使內部單項閥門堵塞，或對保護柱、色譜柱、檢測池造成堵塞[9]。

針對這一問題，需要在發現高壓現象時斷開保護柱進口端，及時拆卸單項閥門進行水浴超聲波處理，將單項閥門清潔處理后重新安裝。如果斷開保護柱進口端依然存在壓力過高的現象，則要考慮色譜柱出現堵塞，應使用10倍淋洗液對色譜柱淋洗，如果壓力沒有有效降低，那么需要更換色譜柱過濾網。當更換色譜柱過濾網后壓力依然過高，可能是檢測池存在堵塞現象，應使用分析流速的淋洗液對檢測池進行反沖，直至輸液系統內部壓力降低到合理范圍內。

2.2.3 電導突然升高的應對措施

正常情況下輸液系統的電導處于穩定狀態，當出現電導突然升高的現象時，一般原因是檢測人員操作儀器不當，可能與配置儀器的抑制器存在關系。針對電導突然升高的問題，檢測人員應對淋洗液、抑制器、檢測器、色譜柱等進行排查，查明電導突然升高的原因，再采取針對性的處理措施，使電導恢復到穩定狀態，保證監測結果的準確性和可靠性。

3 離子色譜技術應用質量影響因素與控制措施

3.1 離子色譜技術應用的影響因素

離子色譜技術在水質環境監測工作中的應用質量，主要受人員因素、儀器設備因素和環境因素三個方面的影響。其中人員因素對離子色譜技術應用效果影響最大，很大一部分的水質監測問題都是由于人員操作失誤引起的，檢測人員的工作態度和專業程度對檢測結果產生直接影響。如果檢測人員工作漫不經心，未能嚴格按照標準、要求規范操作，或是未能全面掌握水質監測要求和離子色譜技術這一檢測技能，在工作中面對各種突發情況束手無策，都會出現檢測結果偏差過大的嚴重問題。

儀器設備因素對于水質監測工作也有直接影響，離子色譜技術需要使用離子色譜儀等儀器設備，如果所用的儀器設備不符合檢測要求，或沒有及時檢查與維護，可能出現檢測誤差過大、設備故障等問題，無法保證監測結果的準確性。

此外，環境因素的影響也不容忽視。在水質環境監測工作中，容易受到周圍環境的影響，如果監測環境的溫度、濕度等不符合監測要求，或環境中存在大量浮塵，會對檢測設備造成干擾，甚至對水樣產生影響，導致水樣被污染，使檢測失效。

3.2 離子色譜技術應用的質量控制措施

在檢測人員層面，應確保全體檢測人員經過系統的專業培訓，通過考核后方可上崗，確保檢測人員全面掌握檢測標準要求和檢測操作技能。要注重檢測人員的職業素養培養，建立責任制，明確崗位職責和獎懲機制，確保檢測人員嚴格按照相關文件或指導書開展水質監測工作。比如在地表水樣品的離子色譜檢測中，檢測人員應對水樣進行過濾和稀釋處理，在特殊樣品檢測時利用陽離子交換柱去除樣品中的干擾因素，認真做好水樣檢測前處理工作。

在儀器設備層面，應加強對檢測儀器設備的管理，建立完善的規章制度，明確各種儀器設備定期檢查和維護工作的要求，及時發現并排除儀器設備中存在的故障隱患。以離子色譜儀為例，應定期更換淋洗液和自動進樣器中的水，避免水中含有雜質，并進行排氣操作，防止氣泡混入系統中。抑制器長期不啟動可能出現微膜脫水破裂問題，要注意抑制器的檢查，避免影響抑制作用的發揮。

在監測環境層面，應嚴格按照監測要求控制環境溫度、濕度、通風等參數，加強環境條件的合理控制。離子色譜對溫度的敏感度很高，應確保溫度處于合理范圍內，避免溫度過高或過低導致基線不穩定，盡量在恒溫條件下開展水樣檢測分析工作。同時，還要注意濕度等參數，避免濕度過高使培養基和儀器設備受潮，減少空調或自然通風對檢測工作的干擾。

4 結論

綜上所述，離子色譜技術以其靈敏度高、分離速度快等優勢，在水質環境監測工作中擁有廣闊的應用空間。在實際工作中，應充分發揮離子色譜技術的特點，抓住離子色譜技術的應用要點，并做好離子色譜技術應用的質量控制工作，使水質環境監測質量和效率更上一層樓。隨著離子色譜技術可檢組分越來越多、前處理技術日益成熟，離子色譜技術可以實現河流斷面、污染源排放口等點位的在線監測，為水資源保護工作提供 更加全面、準確、可靠的數據和技術支持。