環(huán)境監(jiān)測離子色譜法應用及展望

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[摘要]離子色譜法是高效液相色譜法的一種，有準確度高、檢出限低、樣品前處理簡單、樣品用量小、多組分同時分析、檢測成本低、環(huán)境污染少等優(yōu)點，是一種成熟的檢測技術。文章通過對離子色譜法在環(huán)境監(jiān)測領域應用于測定無機物、有機酸和其他組分的分析，給出了離子色譜法未來在多組分分析、實時在線分析及與其他儀器聯(lián)用（如質(zhì)譜）等方面的應用前景展望。

[關鍵詞]離子色譜法；環(huán)境監(jiān)測；展望

引言

離子色譜法（IonChromatography，IC）是20世紀70年代應用于實際檢測的一種色譜技術，是高效液相色譜法的一種。其原理是：待測樣品進入色譜柱后，待測組分在色譜柱中停留時間不同，在檢測器的響應值亦不同，因此可以根據(jù)組分的出峰時間和峰面積（或峰高）實現(xiàn)定性和定量分析。離子色譜檢測技術已經(jīng)有40多年的應用史，廣泛應用于食品、環(huán)境、化工、醫(yī)學等行業(yè)，是一種非常成熟的檢測方法。離子色譜法優(yōu)點顯著：一次進樣可以測定多個組分，分析速度快，檢測器選擇性好、靈敏度高、檢出限低，樣品前處理簡單、用量小，所用試劑對環(huán)境污染小，檢測成本低，可自動進樣節(jié)省人力。目前，在環(huán)境監(jiān)測領域，離子色譜已成為重要檢測技術，展現(xiàn)出良好的應用前景。

1離子色譜儀在環(huán)境監(jiān)測領域應用現(xiàn)狀

在環(huán)境監(jiān)測領域，離子色譜主要用于地表水、地下水、污水、土壤、大氣降水和顆粒物中無機陰陽離子、有機酸和其他物質(zhì)的檢測分析。截至2020年底，國家生態(tài)環(huán)境部已頒布實施了《水質(zhì)無機陰離子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的測定離子色譜法》（HJ84-2016）等近20項離子色譜法。環(huán)境檢測一線工作人員也在實際工作建立了多種離子色譜方法，用于測定不同環(huán)境要素中的多種組分。

1.1離子色譜法用于檢測環(huán)境中的無機物

目前，環(huán)境領域離子色譜法測定無機物的技術已經(jīng)非常成熟，通過超濾處理、自動稀釋以及梯度淋洗、雙通道等方式可以實現(xiàn)水溶性多種無機陰陽離子的同時測定?，F(xiàn)行有效的國家標準方法中用于測定無機陰陽離子的離子色譜法有近10種，公開發(fā)表的分析方法在大氣降水、地表水、污水、土壤分析中也有應用。張琰等人[1]利用超濾系統(tǒng)和自動稀釋技術建立了雙通道離子色譜儀同時分析水中10種陰、陽離子的方法，通過標準樣品和實際樣品分析，結果表明方法精密度高、準確性好、靈敏度高、檢出限低、操作簡便，可以同時對水中4種無機陰離子和6種陽離子進行檢測。王啟淳等人[2]用梯度淋洗-離子色譜法對PM2.5中的9種水溶性離子含量進行了檢測。徐丹[3]建立了離子色譜儀測定水中總硬度的方法。劉丹[4]建立了離子色譜法測定水中氨氮、過硫酸根的方法。李婷婷建立了測定水中溴酸鹽和高氯酸鹽的離子色譜法。張燁紅[5]在經(jīng)典總氮的檢測方法的基礎上進行了改進，建立了堿性過硫酸鉀消解-離子色譜法。另外，馬兵兵等人[6]建立了超聲提取-離子色譜法測定了土壤中10種水溶性陰離子含量方法，方法準確度高，土壤樣品加標回收率滿足環(huán)境監(jiān)測對準確度的要求，使用自動進樣器可以實現(xiàn)大批量檢測。

1.2離子色譜法用于檢測環(huán)境中的有機酸

環(huán)境中有機酸的含量以及污染源排放控制是近幾年環(huán)保領域的熱點問題，有機酸的檢測方法也相繼被建立。對于水溶性好的有機物的檢測，離子色譜法相對氣相或其他液相色譜具有很大的優(yōu)勢。國家現(xiàn)行有效分析方法標準中離子色譜測定有機酸的方法有《水質(zhì)氯酸鹽、亞氯酸鹽、溴酸鹽、二氯乙酸和三氯乙酸的測定離子色譜法》（HJ1050-2019）等，另有多種離子色譜方法被開發(fā)和應用于測定環(huán)境中的有機酸。金小玲等人[7]建立了離子色譜抑制電導法檢測甲酸、乙酸、甲基磺酸、丙酮酸、丙二酸、丁二酸、草酸等有機酸和多種無機陰離子，并在大氣顆粒物、雨水、雪水和地表水等實際樣品中進行了應用，結果準確、可靠。林智豪等人[8]建立了梯度淋洗-離子色譜法對水中常見的6種陰離子和二氯乙酸、三氯乙酸的測定方法，該方法無需繁瑣的前處理操作步驟，提高了方法靈敏度和準確度，適用于飲用水和地表水的檢測。陳微[9]建立了離子色譜法測PM2.5中13種水溶性離子和4種有機酸的離子色譜法。該方法使用抑制型電導檢測器，可以15min內(nèi)完成對甲酸、乙酸、一氯乙酸和二氯乙酸的分析。劉錚錚等人[10]建立了水樣中甲酸、乙酸、丙烯酸和甲基丙烯酸的離子色譜法，以KOH為淋洗液，采用濃度梯度淋洗，可同時測定4種有機酸。

1.3離子色譜法用于檢測環(huán)境中的其他物質(zhì)

實際環(huán)境類樣品分析中，經(jīng)常會出現(xiàn)樣品中同時含有無機物、有機酸和其他物質(zhì)的情況。以往的分析技術很難對其成分進行準確地分離、分析。離子色譜法通過色譜柱分離待測樣品中不同組分，實現(xiàn)了多項目的同時分析，提高了分析效率。段星春等人[11]建立了離子色譜法同時測定2,4-D和滅草松的方法，該方法樣品前處理簡單，無需使用有毒、有害試劑，縮短了分析時間，可用于生活飲用水及水源的測定。王艷等人[12]建立了水中草甘膦、2，4-D和滅草松的淋洗液在線發(fā)生-離子色譜測定方法，樣品過濾后直接進行測定，操作簡便、快速，干擾離子少。印成等人[13]使用固相萃取-離子色譜法準確測定了污水中可吸附有機鹵素，固相萃取技術對污水中的有機鹵化物進行吸附富集，用高溫裂解方法將可吸附有機鹵素(AOX)轉(zhuǎn)化為鹵素離子，用離子色譜法進行測定，快速、方便、準確。

2離子色譜儀在環(huán)境監(jiān)測領域應用前景展望

離子色譜法應用于無機物、有機酸以及其他環(huán)境污染物的檢測，具有準確度高、檢出限低、樣品前處理簡單、樣品用量小、多離子同時分析、檢測成本低、環(huán)境污染少等優(yōu)點，是一種理想、成熟的檢測技術。隨著環(huán)境檢測需求越來越多，可以預見離子色譜法將會在環(huán)境監(jiān)測領域發(fā)揮更加重要的作用，得到更加廣泛的應用。

2.1可以分析更多的組分離子色譜法分析

環(huán)境樣品常用淋洗液主要有水、無機堿（如氫氧化鉀）、無機酸（如鹽酸、硫酸、硝酸、硼酸）和有機酸（如烷基磺酸）等幾大類，主要用于無機物、有機酸和可以通過前處 理轉(zhuǎn)化成離子的物質(zhì)等的測定?？蒲泄ぷ魅藛T可以通過以下途徑，實現(xiàn)離子色譜用于更多組分的分析：1）更多的樣品前處理方法將待測組分轉(zhuǎn)化成可溶性離子；2）發(fā)現(xiàn)更多淋洗液、色譜柱固定相實現(xiàn)多種組分的有效分離；3）研發(fā)新的檢測器種類，捕捉待測組分信號，實現(xiàn)不同類別待測組分的檢測。

2.2用于實時在線檢測、環(huán)境應急

目前，離子色譜在線實時分析主要應用于氣溶膠及大氣降水的檢測。在線檢測數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)多個大氣檢測點數(shù)據(jù)實時采集，進行特征污染物的源解析更方便、響應更迅速，全自動化處理使得數(shù)據(jù)更加可靠[14]。隨著離子色譜可以檢測組分越來越多，前處理技術越來越成熟，離子色譜可以應用于河流斷面、水庫提水口、污染源排放口等點位的實時在線檢測。在線檢測代替人工檢測，隨時發(fā)現(xiàn)污染物異常波動并發(fā)出預警。發(fā)生污染事故可以根據(jù)實時監(jiān)測結果判斷污染范圍以及污染程度。同時，在線離子色譜法實現(xiàn)了提供超長時間、不間斷數(shù)據(jù)的可能，可以為科研院所、環(huán)保機構提供可靠的數(shù)據(jù)收集和技術支撐。

2.3與其他儀器設備聯(lián)用，拓寬檢測領域

離子色譜法作為環(huán)境中多種常規(guī)離子、有機酸的檢測方法，方法簡單、快速，準確性好，優(yōu)勢顯著。隨著檢測設備的不斷更新，離子色譜與其他檢測儀器的聯(lián)用，如原子熒光、質(zhì)譜等，會達到更好的分離、檢測效果，拓寬檢測領域。將離子色譜與質(zhì)譜串聯(lián)，可用于多組分的同時在線分析和待測組分的形態(tài)分析。兩種技術的聯(lián)合將使離子色譜-質(zhì)譜法結合在一起，不但可以有效地消除樣品本身帶來的基體干擾，而且具有靈敏度高、準確性好，同時測定多種成分的優(yōu)點，將會在環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮不可代替的作用，應用前景非常廣闊。

3結語

離子色譜法已經(jīng)在環(huán)境空氣和廢氣、水和廢水（含大氣降水）、土壤、固體廢棄物等環(huán)境監(jiān)測領域得到廣泛應用，未來前景可觀。離子色譜法有其優(yōu)勢和特點，但在應用過程中也存在不足。因此，廣大科研工作者應加大對離子色譜法的研究力度，開拓新的思路、建立新的方法，不斷提高離子色譜儀法的實際應用效果，使其在環(huán)境監(jiān)測領域發(fā)揮更大、更強的作用。

作者：魏西會 蘇艷 單位：青島市生態(tài)環(huán)境局城陽分局