离子色谱在基层疾控系统卫生检测中的应用

卢义柱

（舒城县疾病预防控制中心检验科，安徽六安 231300）

离子色谱是Small 等于1972 年发明的，它是建立在离子交换色谱原理的基础上所创立的一项现代分析技术，是高效液相色谱的一个重要分支。因为离子色谱技术容易操作，并且拥有精密度高、检测结果准确等优点，所以在分析化学方面有着广泛的应用。随着国家对疾病控制工作的重视，以及国产化仪器研发水平的提高和成本下降，基层疾控系统已经普遍使用离子色谱仪。本文重点对离子色谱在基层疾控系统卫生检测中的应用作一简要综述。

1 离子色谱法的分离原理及最新进展

1.1 离子色谱法的分离原理

1.1.1 高效离子交换色谱（HPIC）

HPIC 是最为常用的一种色谱, 它是基于发生在流动相和固定相 (离子交换树脂) 上可离解的离子交换过程，根据组分离子对树脂亲和力的区别而得到有效分离。有机和无机阴阳离子都可以用HPIC 进行分离。

1.1.2 高效离子排斥色谱（HPICE）

此项色谱的分离技术是立足于固定相和被测物之间的空间排斥、Donnan 排斥以及吸附三种不同的作用，主要针对弱的无机和有机酸的分离。

1.1.3 离子对色谱（MPIC）

此项柱分离技术是立足于被测物质在分离柱上的吸附作用。分离柱的选择性决定于流动相的构成和浓度。流动相不仅仅是加入了有机改性剂，同时还应加入离子对试剂。此项分离方式主要适用于过渡金属的一些络合物以及表面活性阴阳离子的分离。

1.2 离子色谱法的最新进展

离子色谱法相比较于一些公认的传统检测方法如原子吸收光谱分析（AAS）、气相色谱法（GC）和紫外-可见光分光光度法（UV-Vis）等还比较年轻，但是近年以来发展也较为迅速，主要体现在以下几个方面。

1.2.1 离子色谱固定相取得重要进展

固定相是离子色谱选择性的重要要素之一，传统的离子色谱固定相采用的是强酸型阳离子树脂（或强碱型阴离子树脂），以至于离子色谱固定相的适用范围狭窄，应用领域也很局限。但是近年来小粒径固定相的发展迅速，如Shodex 公司新推出的IC SI-35 4D 色谱柱，固定相仅为3.5 微米的聚乙烯醇，它能够在14 分钟内快速分析常见离子和消毒副产物卤氧酸。此外Tosoh 公司也推出了“超高速阴离子分离柱”，Thermo Fisher Scientific公司也有5 种4 微米固定相的色谱柱已经商品化。

1.2.2“只加水”淋洗液发生器的出现

离子色谱自问世起，在使用时都是要配制不同浓度、不同性质（酸或碱）的淋洗液，所以使用试剂的质量、空气中杂质的进入或者是称量等问题，时常都能够影响到结果的准确性。Dionex 公司开发了一种新型的淋洗液发生器，操作者只需要在电脑上进行操作就可以获得到自己所需要的淋洗液，不仅消除了使用化学试剂和二氧化碳的溶入对淋洗液的影响，而且可以避免操作者在配制溶液过程中引入的一些人为因素误差，使得仪器检测结果的准确性和精密度都有显著提高[1]。

1.2.3 泵技术的发展

目前而言，市售一般的离子色谱泵绝大多数仍然以活塞泵为主，对于这种泵而言，要想获得令人满意的小流量很难实现。压力的变化也经常性地会引起基线的不稳定。Ericson 等开发了一种基于液体热膨胀原理的泵，不用分流就能提供nL 至μL 的无脉动液流。

1.2.4 与其他检测手段的联用

随着离子色谱技术的不断发展，离子色谱不仅能够自动进样，而且与其他检测仪器的联用也已经趋于普遍，如离子色谱-原子吸收联用，离子色谱用来分离Fe (Ⅲ) 和Fe (Ⅱ) ,而让石墨炉原子吸收来定量[2]；离子色谱-电感耦合等离子体质谱法联用可以同时测定砷的6 种形态[3]；离子色谱-串联质谱法可以测定高氯酸盐，此二者联用可以获得更高的分析灵敏度[4]。

2 离子色谱在基层疾控卫生检测中的应用

2.1 离子色谱在食品卫生检测中的运用

（1）食品安全关系到千家万户，接二连三的食品安全事故更是让人们紧绷的神经雪上加霜。前些年的乳制品三聚氰胺违法事件，导致了现在各级检测机构都要把乳制品三聚氰胺的检测作为监督检验过程中的一个必检项目。李红艳等[5]利用冰醋酸溶液提取并沉淀蛋白，采用Dionex Ionpac CS17 离子色谱柱测定了含蛋白质食品中的三聚氰胺。此方法操作简便、快速，基本上无干扰物，而且不用有毒试剂，其检测方法的灵敏度和准确度都很高，适合于对各种含蛋白质食品中三聚氰胺的检测。徐昊等[6]综述了用离子色谱法与其他多种检测方法如分光光度法、酶联免疫吸附、气质联用法、液质联用法等测定含乳食品中三聚氰胺的方法，比较了各种方法的优缺点，对这些方法的发展进行了分析和展望。

（2）亚硫酸盐是食品工业中使用较为广泛的一种食品添加剂，用来作为食品的防腐和抗氧化。国标GB/T 5009-2003《食品卫生检验方法》中所采用的是盐酸副玫瑰苯胺分光光度法，该方法操作过程复杂，且在检测过程中要使用含有汞的试剂。杨娜等[7]采用离子色谱法来检测瓜子中残留的二氧化硫，与国标方法对比，离子色谱法检测的结果准确可靠、灵敏度高、重现性好。王永根等[8]采用在线渗析-离子色谱法来检测食品中亚硫酸盐含量，该方法有效地简化了样品前处理的程序，较好地排除了在亚硫酸盐检测过程中的干扰和对环境的污染等问题，具有检出限低，重复性好的优点。

2.2 离子色谱在职业卫生检测中的运用

（1）很多企业经常使用硫酸、盐酸和氟化氢，工作场所的空气中可能含有硫酸、氯化氢和氟化氢，危害作业人员的健康。现有的国标方法是用Na2CO3-NaHCO3作为吸收液和淋洗液同时检测上述三种物质。陈秀杰等[9]用KOH 作为吸收液，在配有EGC KOH 淋洗液发生器的离子色谱上同时测定空气中的HF、HCl 和H2SO4，

取得了满意的效果。赵淑岚等[10]用硅胶管采样、溶剂解吸，进行了精密度试验、稳定性试验和穿透容量试验，并与国标方法进行比较，建立了工作场所中四种无机酸（HF、HCl、HNO3、H2SO4）同时测定的方法。

（2）无机含氮化合物在工作场所空气检测任务中也是要经常检测到的内容，主项目是氨、一氧化氮和二氧化氮。氨是一种无色气体，有较强的刺激性气味，对人的皮肤粘膜有刺激作用，长期接触可降低人对疾病的抵抗力。现有的国标方法中氨的测定是用纳氏试剂分光光度法，这种方法检测氨不仅操作繁琐，而且要用到含有汞的有毒试剂。李红华等[11]用试剂甲烷磺酸作为吸收液来采集空气中的氨，建立了以离子色谱法来测定氨的检测方法，该方法采样效率高，干扰物质少，适用于工作场所空气中对氨的监测。郭艳芬[12]用离子色谱法测定工作场所空气中的NO 和NO2含量，该方法的灵敏度和准确度较高，与国标方法中的盐酸萘乙二胺分光光光度检测结果的一致性也很高，可以作为工作场所空气中NO 和NO2的检测来推广。林瑜凡[13]将氢氧化钠和双氧水混合溶液作为吸收液，将空气中二氧化硫和氮氧化物转化为硝酸根和硫酸根后，用离子色谱法同时测定环境空气中的二氧化硫和氮氧化物，测量结果的精密性和准确度高，分析过程中避免了有毒有害化学物质的使用，提高了工作效率，完全能够适用于环境空气中二氧化硫和氮氧化物的同时测定。

2.3 离子色谱在水质检测中的运用

2.3.1 无机阴离子分析

谢南容等[14]用离子色谱法同时测定生活饮用水中F-、Cl-、NO3-、SO42-这4 种阴离子的含量，并与传统化学法测定结果相比较，从精密度、准确度、加标回收率和最低检出限等几个方面得出了离子色谱法均优于传统化学法的结论。王珺[15]报道用离子色谱法和氟离子选择电极法对45 份农村地下水中氟化物含量测定，算出了标准偏差和加标回收率，结果显示，两种方法均可以满足日常工作要求。肖昭竞等[16]在建立合适正交试验方案优化出最佳仪器参数的条件下，离子色谱可以同时测定直 饮 水 中F-、BrO3-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、SO42-、PO43-等8种阴离子，结果显示，该方法稳定可靠，满足相关国家标准检测要求。

2.3.2 无机阳离子分析

饮用水中常见的阳 离 子 有Na+、K+、Li+、Ca2+、Mg2+、NH4+等，GB/T 5750.6-2006 国标中也提供了Li+、Na+等多种金属的离子色谱检测方法。朱静等[17]基于国标方法采用IonPacCS16 离子交换柱分离，以30 mmol/L 甲磺酸（MSA）为淋洗液，等度洗脱，抵制性电导检测器同时测定水中Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+六种阳离子，在0.25～100.00 mg/L 尝试范围内呈良好的线性关系（r2≥0.999 2）,检出限（LOD）为0.011～0.027 mg/L，加标回收率91.00% ～105.49% ，相对标准偏差小于5% 。王永根[18]也用离子色谱法测定饮用水中六种常见阳离子，在试验了4 种不同淋洗液后得出了0.75 mmol/L 吡啶二羧酸-2.0 mmol/L 硝酸作为淋洗液，可以得到最佳的分离效果和灵敏度。

2.3.3 卤素含氧酸的检测

生活饮用水中消毒剂多采用含氯制剂、臭氧、氯胺、紫外线消毒这几种消毒方法，目前在我国随着ClO2技术的日趋成熟，尤其是在2003 年SARS 期间，ClO2发挥作用突出，已经为国家职能部门所关注[19]，但是，ClO2能够与饮用水中的有机物和无机物反应生成氯酸盐、亚氯酸盐和溴酸盐等一些消毒副产物[20]，其中亚氯酸盐和氯酸盐在动物体内能够产生过氧化氢，造成溶血性贫血等疾病，对动物生殖、血液系统产生不良影响，国际癌症研究所已经将其列为致癌物[21]。臭氧已经广泛地用于饮用水消毒，但是当水中含有溴离子 (Br-) 时，臭氧可将其氧化成溴酸盐 (BrO3-) ，而溴酸盐具有潜在致癌性[22]。黄雨榴等[23]基于DionexICS2100 离子色谱仪，选用IonPac AS20 分析柱，同时测定水样中高氯酸盐、氯酸盐和亚氯酸盐，得出该方法具有准确性高、重现性好、分析时间短等优点。

2.3.4 氰和六价铬的检测

国标《生活饮用水标准检验方法》中，氰化物检测应用的是分光光度法。苏彦[24]用带有安培检测器的瑞士万通离子色谱仪，以NaOH/NaOAc 作为淋洗液来检测氰化物，精密度、准确度测试均满足测量要求。通过对最低浓度点1.0 μg/mL 标液的11 次重复测定，计算出检出限为0.36 μg/L,完全可以适用于水质中氰化物的检测。有作者为了验证离子色谱法测定氰化物的准确性，用滴定法和异烟酸吡唑啉酮分光光度法与之比较，最后结论是离子色谱简单、快速、安全，精密度和回收率均符合要求[25]。铬（六价）的检测，水质国标中采用的是二苯碳酰二肼分光光度法，该方法容易操作，线性范围也比较宽，但是对于色度和浑浊度较高的水样，测定的准确度受到影响。张昊等[26]用离子色谱-紫外法测定水样中的六价铬，通过对波长的筛选，以及精密度、回收率试验，得出用离子色谱法检测六价铬方法简单、干扰少、灵敏度高，适用于有色水样或浑浊度较高的水样中六价铬测定。

3 结束语

离子色谱是近年来发展非常快的一项理化分析技术，在现有的国家标准中，无论是食品检测还是职业卫生和水质检测，应用离子色谱法相对较少。随着离子色谱技术的不断成熟，加上与其他仪器如原子吸收、质谱等的联合使用，同时随着国家对疾控部门的不断加大投入，离子色谱仪在基层将逐渐普及。相信在不久的将来，离子色谱定将会在基层疾控卫生检测中发挥重要的作用。