离子色谱技术在环境监测中的应用

赵雯诺

摘要：近年來，随着人们对生态环境保护意识的显著提升，对生态环境监测工作的要求也越来越高。随着环境分析、食品分析以及生物分析等学科技术水平的显著提升，也让离子色谱技术在许多领域中都得到了有效应用。离子色谱技术具有水溶性离子检测灵敏度较高的技术优势，将其应用在环境监测工作之中，能够显著提升监测效率，让监测周期得以缩短，这能显著提升我国环境监测的技术水平，进而为生态环境保护工作做出应有贡献。

关键词：离子色谱技术;环境监测;原理

1.原理

离子色谱主要分为离子交换色谱（HPIC）、离子排斥色谱（HPICE）、离子对色谱（MPIC）三种类型。待测离子通过交换树脂，因树脂具有不同的亲和力从而被先后洗脱达到分离效果，经电导检测器检测，保留时间定性，峰高或峰面积定量。这三种类型的离子色谱分离原理有些许区别。

1.1离子交换色谱（HPIC）

离子交换色谱采用低容量离子交换树脂，利用离子间的不同作用力达到分离效果，一般应用于有机和无机的阳阴离子的分离。

1.2离子排斥色谱（HPICE）

离子排斥色谱采用高容量树脂，主要利用Donnon膜的排挤效应，排斥电离组分使其不被保留，但弱酸会有一定保留。因此一般应用于有机弱酸、醛类、醇类、糖类和氨基酸的分离。

1.3离子对色谱（MPIC）

离子对色谱则采用不含有离子交换基团的多孔树脂，作用原理主要基于吸附和离子对的形成。主要应用于表面活性阳离子、阴离子以及过渡金属络及物的分离领域。

2.特点

离子色谱技术对离子具有较好的分离能力，因此，用于分析复杂的水体样本，就能更加准确的分离样本中的各种阴阳离子，以离子色谱技术为基础，加入双柱法更能提高对离子的分离效率，进而达到较好的检测效果，提高监测结果的准确性。另外，离子色谱技术的敏感度较高，监测设备的使用寿命较长，将其应用在水环境监测工作之中，能够降低监测成本，同时还具有降低样本要求标准的技术优势。

3.离子色谱仪及其在环境监测中的运用

3.1离子色谱仪在水环境监测中的运用

工作人员可以将离子色谱仪运用于水环境监测中，传统水环境监测方法主要是依靠水体中对硫酸盐的指标检测获取水环境成分情况，以此分析水环境的污染程度，为进一步整改水体环境提供重要依据。这种检验检测方法虽然能够有效检测出水体中的污染物指标，但却具有一定的操作难度，且检验周期较长，而离子色谱仪的运用能够有效检测出水体中的7种常见阴离子（F-、Cl-、Br-、NO 2-、NO 3-、SO 4 2-、PO 4 3-）和6种常见阳离子（Li+、Na+、NH 4+、K+、Mg 2+、Ca 2+）的平均的分布情况。在离子色谱仪的运用过程中，工作人员可以利用前处置柱去除污水中的有机物质，以此发挥离子色谱仪的监测作用。在水环境的监测过程中，工作人员可以利用离子色谱仪在20-30分钟内监测出水体中的氯化物、亚硝酸盐、盐硝酸、硫酸盐等不同的污染物质，配置相应的标准溶液，选择合适的浓度配置，配备形成多种不同的检测样品;之后将这些样品放入检测仪器中，获取检测结果，绘制标准曲线，定量分析河流的水环境情况，从而提升水环境监测精准度，为制定水体整治规划提供有效数据资料。

3.2离子色谱仪在空气监测中的运用

工作人员可以将离子色谱仪运用于空气环境监测中，监测空气中的有害物质、粉尘及雾霾含量。结合地区实际情况，考虑到一些地区工业生产规模较大的情况，建议工作人员监测空气中的氯化氢物质含量，这是一种有害气体，在空气中的含量较少，但是会对人体健康造成较大的危害。自改革开放以来，随着地区工业制造业、交通运输业与农业生产的快速发展，产生大量的垃圾，而粗暴的焚烧法促使地区空气环境受到污染，空气中的氯化氢含量不断提升，严重影响着地区空气质量，不利于地区的可持续发展。因此，工作人员可以利用离子色谱仪进行监测空气中的氯化氢含量，以此实现对空气环境质量的监测。在实际监测的过程中，工作人员可以利用大型气泡吸收管，在吸收管中装入10ml左右的吸收液，同时在吸收液中融入1.3ml的碳酸钠、2ml的碳酸氢钠，利用硅胶管将两个气泡吸收管连接在一起，之后将连接装置与大气采样器连接在一起。之后，工作人员要按照每分钟1L的流速采集气体，采集60min。在完成采样之后，工作人员将吸收液放置于聚乙烯瓶子中。之后，工作人员可以采用阴离子交换柱进行检测，按照每分钟800微升的流速进行淋洗，在检测的过程中，工作人员要尽可能的选择具有较高灵敏度、具有较强化学抑制能力的离子色谱仪，从而保证空气监测的质量与精确度，准确监测中空气中的氯化氢等有毒位置，将监测结果作为地区空气环境整改与保护的重要成果依据。

3.3土壤环境监测中的应用

离子色谱法对土壤中有效氟进行测定，选用30mmol/L氢氧化钾溶液作为淋洗液，流速1.20mL/min，峰高定量准确测定有效态（可提取态）氟含量。方法加标回收率为95%～108%，精密度好，检出限低，操作简单，对环境无污染，适合于土壤污染状况的调查。张涛等建立了超声辅助提取离子色谱法测定铬污染场地中铬（Ⅵ）的方法。实验表明0.3mol/L的KCl溶液提取效率最高，提取时间为20min最适宜，线性关系良好，检出限低，精密度高，加标回收率良好，说明离子色谱法可作为铬（Ⅵ）的定量检测方法。

4.离子色谱仪的维护与保养

结合上文的离子色谱仪在环境监测中的应用可以发现，离子色谱仪的是一种具有较高精度的仪器设备，其使用寿命、监测精度与运行状态之间具有密切关联。因此，工作人员要对离子色谱仪进行养护与保养，比如：定期使用淋洗液清洁色谱柱，以此防治分离柱在运行的过程中出现阻塞的情况，避免在运行的过程中出现气泡流动的情况。此外，工作人员还要对仪器设备中的进样器、电抑制器、输液系统、色谱柱进行维护与保养;在色谱柱的养护过程中，工作人员要认识到气泡对于色谱柱的干扰情况，若仪器设备在一段时间内不使用，则需要将恒流泵进液过滤头放置到水中，避免其暴露在空气中;还需要定期检查流动管路中的气泡存在情况，若发现气泡则先排除气泡之后再接上色谱柱。

5.结束语

未来离子色谱一大发展趋势即离子色谱与其他大型仪器的联用技术，许多文献已有相关实验分析，如离子色谱与电感耦合等离子体质谱、原子荧光光谱、原子吸收光谱法等联用，测定砷、硒、铬等，前处理简单、操作简便、灵敏度高。由此可见离子色谱技术在未来将会有更广泛的应用。

参考文献

[1]黄志刚.水环境监测中离子色谱技术应用问题及对策[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2019（12）：124-125.