探讨离子色谱技术及其在环境监测中的应用

文/李俊海

作为一种分析离子液相色谱的方法，离子色谱法（IC）以其优越的分析方法近年来得到了越来越广泛的应用。它利用离子交换的原理能够对阴阳离子实施连续不间断的定性和定量分析，经常用于测定多种痕量和超痕量阴阳离子。本文首先对离子色谱技术的发展历程做了说明，然后分析了离子色谱法的特点，最后详细阐述了其在环境分析中的应用。

离子色谱技术概述

国际上首次实现阴、阳离子和有机阴离子的检测与分离是在1975年，由灭国的Dowehemieal公司Small报导了自动电导检测的离子交换色谱法，这标志着离子色谱技术的产生。值得注意的是，离子色谱法是作为色谱技术的重要分支存在的，这与其独特的发展历程紧密相连。上文阐述的用自动检测的方式来实现阴阳离子分离的技术被称为离子色谱技术，即IC。离子色谱技术与传统的原子吸收法和电化学分析法相比具有非常显著地优势，即操作简单快捷、灵敏度好、准确度高。近些年来，IC法已经越来越广泛的应用到国民生产的各个领域，包括医药化工、农业和环境监测行业。

国外一些发达国家已经将离子色谱法作为一种标准分析法进行了相关规定，我国也将IC法引入到酸雨及废水监测中。

在1983年后，由于现代离子色谱技术与液相色谱技术的更为紧密的结合，使得现代的离子色谱法在克服传统方法的基础上更具有了高效灵敏的特点。

经典的色谱分为两种类型，H.Small等首先介绍了双柱法，第一根离子交换柱用于分离，第二根用来消除流动相中强电解质背景离子即为抑制柱，用来提高电导检测器的灵敏度。1979年Gjerdez不需要用抑制柱，而是采用单柱法代替双柱法，从分离出来的液体直接进入检测器，以可见光光度计代替电导检测器，又将高效液相色谱技术引入离子色谱法中，并可以在10min内测定8-10种离子。随后，Stevens等采用离子交换膜代替离子交换树脂，从根本上解决了抑制柱存在的缺陷，是其在IC法发展史上的又一个新突破。

作为一种分析离子液相色谱的方法，离子色谱法（IC）以其优越的分析方法近年来得到了越来越广泛的应用。它利用离子交换的原理能够对阴阳离子实施连续不间断的定性和定量分析，经常用于测定多种痕量和超痕量阴阳离子。

现代离子色谱法及其特点

现代离子色谱法

我国在1983年以后开始引入柱后反应器和空心纤维管来进行金属离子的分离，将分离出来的金属离子和显色剂再放到柱后反应器中进行显色反应。

随着高效液相色谱技术的引进，IC法的应用范围也越来越大，现代的离子色谱技术包括了离子反相型离子型色谱、金属离子色谱法、排斥色谱法和流动相色谱法，具有了使用溶剂量大，可交换容量小的特点，其必将在未来的各个领域中发挥重要作用。IC法具有一个十分显著的优势，那就是可以分离测定有机酸、碱金属等离子，这是传统检测方法所不具备的。另外其随无机阴离子的检测也是其他分析方法所不能比拟的，因而其必将在环境监测领域发挥重大的作用。

除此之外，IC仪器还可使用其他物质来代替抑制柱，比如膜片可以用来代替抑制柱，若是不用膜片采取调整淋洗液的方式也可以达到不用抑制柱的效果。举一个例子，在使用NAHC03一NAZC炳洗脱分离时，可以将洗脱液在离子交换膜的内侧通过，然后稀硫酸抑制液在外侧流过，用这种方法来洗脱液中的N。另外，利用洗脱背景的吸收变化原理，也可以不用抑制柱而间接采用分光光度法进行测定。

离子色谱技术的特点

由于色谱技术取得惊人的进展，色谱法在环境监测的分析中占有主导地位，并且在环境监测中获得了许多重要成果。

其特点概括如下：人们采用色谱系统分析法可实行对同一基质中多组分未知的有机污染物进行定性、定量分析；试图建立一种标准化的物种色谱分析法；约在应用系统分析法的基础上，采用双机、多机联用技术，多种色谱技术组合和多维色谱技术，可进一步提高检测的灵敏度、选择性、分辨力和获得丰富的信息，还扩大了检测范围；超临界流体色谱是近年来发展较为迅速的色谱技术，其特点兼有CO和HPLC的长处，可以填补GC和HPLE之间的空隙；研制和开发自动化、微型、连续监测的色谱已成为发展方向之一。其特点为便于携带，可现场测定（自动采样和分析），对于外层空间的监测尤有必要；色谱的智能化开发是色谱技术发展的又一个重要方向。利用先进的计算机用以解决两个技术关键：选择最佳色谱条件和色谱定性。尽可能获得更丰富的信息，还极大地提高了工作效率。

离子色谱在环境监测的应用分析

关于离子色谱在水环境方面监测方面的应用分析

应用传统方法进行城市水污染监测，不同的监测指标对应相应的监测方法，本文举硫酸盐的例子来进行说明，GB/T11899-1989重量法是典型的传统测定方法，这种方法虽然准确度较高，但是其耗时很长并且操作极其繁琐，这种方法常应用于水中阴离子和碱金属、碱土金属阳离子的测定分析。

另外，在利用这种方法进行工业废水和城市污水监测时，需要去除有机质，这是保障监测结果准确性等的关键因素。而现代的离子色谱技术则能完全满足城市污水监测的需求，该技术城市污水离子色谱前处理柱系统对去除污水中的有机质和少量和重金属离子具有良好的效果，能在一定程度上减少对色谱柱柱效的影响，因此已经越来越广泛的应用于城市污水的监测中。

在降水、废气等监测中的应用

气相色谱法美国公共卫生协会（APHA）规定以GC（气相色谱法）法做为下列大气或废气中污染物的分析方法：烃类、总烃、酚类、甲烷、氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、甲硫醚、甲硫醉、芳族胺、双氯甲醚、对硫磷、低分子脂族醛、过氧化乙酞硝酸醋（PAN）、多环芳烃（PAH）和苯甲酸等。

在土壤、底质等监测中的应用

IC法在土壤和底质的监测中也有着广泛的应用。我国目前已应用IC法来进行土壤、植物、底质中的有机氯农药的环境监分析。其中，土壤和底泥主要应用IC法来进行有机氯化合物和农药的分析，另外，在古老沉积岩和油页岩中利用该法也可以检测出氨基酸和脂肪酸、芳香族脂肪酸。

离子色谱在大气环境监测的应用

离子色谱技术在大气监测中的应用主要用于测定大气中氯化氢的含量。虽然通常情况下大气中所含氯化氢的含量是很低的，但是若某已趋于的垃圾场垃圾产生了自燃，那么就会导致该区域的氯化氢含量升高。若是氯化氢的浓度过高，那么就会对该区域的环境产生影响，会危害居民和其他动植物的健康。而应用传统的监测方法是很难及时检测出区域内氯化氢的含量的，这会给接下来的处理工作带来一定的影响。离子色谱技术则不会有这种担忧，该方法能够准确及时的测定出某一区域大气中氯化氢的含量，及时为相关部门提供原始监测数据。

结语

综上，离子色谱法以其显著的技术优势已广泛应用于环境监测、水文地质和工农业领域中，用于数百种离子的测定和分析。离子色谱法之所以能够迅速得以普及和应用，这与其在环境分析中的特别适应性是紧密相连的，成为了环境分析的首选方法，受到了人们的广泛关注，我们应该对其予以充分的重视。