环境监测离子色谱法应用及展望

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[摘要]离子色谱法是高效液相色谱法的一种，有准确度高、检出限低、样品前处理简单、样品用量小、多组分同时分析、检测成本低、环境污染少等优点，是一种成熟的检测技术。文章通过对离子色谱法在环境监测领域应用于测定无机物、有机酸和其他组分的分析，给出了离子色谱法未来在多组分分析、实时在线分析及与其他仪器联用（如质谱）等方面的应用前景展望。

[关键词]离子色谱法；环境监测；展望

引言

离子色谱法（IonChromatography，IC）是20世纪70年代应用于实际检测的一种色谱技术，是高效液相色谱法的一种。其原理是：待测样品进入色谱柱后，待测组分在色谱柱中停留时间不同，在检测器的响应值亦不同，因此可以根据组分的出峰时间和峰面积（或峰高）实现定性和定量分析。离子色谱检测技术已经有40多年的应用史，广泛应用于食品、环境、化工、医学等行业，是一种非常成熟的检测方法。离子色谱法优点显著：一次进样可以测定多个组分，分析速度快，检测器选择性好、灵敏度高、检出限低，样品前处理简单、用量小，所用试剂对环境污染小，检测成本低，可自动进样节省人力。目前，在环境监测领域，离子色谱已成为重要检测技术，展现出良好的应用前景。

1离子色谱仪在环境监测领域应用现状

在环境监测领域，离子色谱主要用于地表水、地下水、污水、土壤、大气降水和颗粒物中无机阴阳离子、有机酸和其他物质的检测分析。截至2020年底，国家生态环境部已颁布实施了《水质无机阴离子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的测定离子色谱法》（HJ84-2016）等近20项离子色谱法。环境检测一线工作人员也在实际工作建立了多种离子色谱方法，用于测定不同环境要素中的多种组分。

1.1离子色谱法用于检测环境中的无机物

目前，环境领域离子色谱法测定无机物的技术已经非常成熟，通过超滤处理、自动稀释以及梯度淋洗、双通道等方式可以实现水溶性多种无机阴阳离子的同时测定。现行有效的国家标准方法中用于测定无机阴阳离子的离子色谱法有近10种，公开发表的分析方法在大气降水、地表水、污水、土壤分析中也有应用。张琰等人[1]利用超滤系统和自动稀释技术建立了双通道离子色谱仪同时分析水中10种阴、阳离子的方法，通过标准样品和实际样品分析，结果表明方法精密度高、准确性好、灵敏度高、检出限低、操作简便，可以同时对水中4种无机阴离子和6种阳离子进行检测。王启淳等人[2]用梯度淋洗-离子色谱法对PM2.5中的9种水溶性离子含量进行了检测。徐丹[3]建立了离子色谱仪测定水中总硬度的方法。刘丹[4]建立了离子色谱法测定水中氨氮、过硫酸根的方法。李婷婷建立了测定水中溴酸盐和高氯酸盐的离子色谱法。张烨红[5]在经典总氮的检测方法的基础上进行了改进，建立了碱性过硫酸钾消解-离子色谱法。另外，马兵兵等人[6]建立了超声提取-离子色谱法测定了土壤中10种水溶性阴离子含量方法，方法准确度高，土壤样品加标回收率满足环境监测对准确度的要求，使用自动进样器可以实现大批量检测。

1.2离子色谱法用于检测环境中的有机酸

环境中有机酸的含量以及污染源排放控制是近几年环保领域的热点问题，有机酸的检测方法也相继被建立。对于水溶性好的有机物的检测，离子色谱法相对气相或其他液相色谱具有很大的优势。国家现行有效分析方法标准中离子色谱测定有机酸的方法有《水质氯酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐、二氯乙酸和三氯乙酸的测定离子色谱法》（HJ1050-2019）等，另有多种离子色谱方法被开发和应用于测定环境中的有机酸。金小玲等人[7]建立了离子色谱抑制电导法检测甲酸、乙酸、甲基磺酸、丙酮酸、丙二酸、丁二酸、草酸等有机酸和多种无机阴离子，并在大气颗粒物、雨水、雪水和地表水等实际样品中进行了应用，结果准确、可靠。林智豪等人[8]建立了梯度淋洗-离子色谱法对水中常见的6种阴离子和二氯乙酸、三氯乙酸的测定方法，该方法无需繁琐的前处理操作步骤，提高了方法灵敏度和准确度，适用于饮用水和地表水的检测。陈微[9]建立了离子色谱法测PM2.5中13种水溶性离子和4种有机酸的离子色谱法。该方法使用抑制型电导检测器，可以15min内完成对甲酸、乙酸、一氯乙酸和二氯乙酸的分析。刘铮铮等人[10]建立了水样中甲酸、乙酸、丙烯酸和甲基丙烯酸的离子色谱法，以KOH为淋洗液，采用浓度梯度淋洗，可同时测定4种有机酸。

1.3离子色谱法用于检测环境中的其他物质

实际环境类样品分析中，经常会出现样品中同时含有无机物、有机酸和其他物质的情况。以往的分析技术很难对其成分进行准确地分离、分析。离子色谱法通过色谱柱分离待测样品中不同组分，实现了多项目的同时分析，提高了分析效率。段星春等人[11]建立了离子色谱法同时测定2,4-D和灭草松的方法，该方法样品前处理简单，无需使用有毒、有害试剂，缩短了分析时间，可用于生活饮用水及水源的测定。王艳等人[12]建立了水中草甘膦、2，4-D和灭草松的淋洗液在线发生-离子色谱测定方法，样品过滤后直接进行测定，操作简便、快速，干扰离子少。印成等人[13]使用固相萃取-离子色谱法准确测定了污水中可吸附有机卤素，固相萃取技术对污水中的有机卤化物进行吸附富集，用高温裂解方法将可吸附有机卤素(AOX)转化为卤素离子，用离子色谱法进行测定，快速、方便、准确。

2离子色谱仪在环境监测领域应用前景展望

离子色谱法应用于无机物、有机酸以及其他环境污染物的检测，具有准确度高、检出限低、样品前处理简单、样品用量小、多离子同时分析、检测成本低、环境污染少等优点，是一种理想、成熟的检测技术。随着环境检测需求越来越多，可以预见离子色谱法将会在环境监测领域发挥更加重要的作用，得到更加广泛的应用。

2.1可以分析更多的组分离子色谱法分析

环境样品常用淋洗液主要有水、无机碱（如氢氧化钾）、无机酸（如盐酸、硫酸、硝酸、硼酸）和有机酸（如烷基磺酸）等几大类，主要用于无机物、有机酸和可以通过前处 理转化成离子的物质等的测定。科研工作人员可以通过以下途径，实现离子色谱用于更多组分的分析：1）更多的样品前处理方法将待测组分转化成可溶性离子；2）发现更多淋洗液、色谱柱固定相实现多种组分的有效分离；3）研发新的检测器种类，捕捉待测组分信号，实现不同类别待测组分的检测。

2.2用于实时在线检测、环境应急

目前，离子色谱在线实时分析主要应用于气溶胶及大气降水的检测。在线检测数据可以实现多个大气检测点数据实时采集，进行特征污染物的源解析更方便、响应更迅速，全自动化处理使得数据更加可靠[14]。随着离子色谱可以检测组分越来越多，前处理技术越来越成熟，离子色谱可以应用于河流断面、水库提水口、污染源排放口等点位的实时在线检测。在线检测代替人工检测，随时发现污染物异常波动并发出预警。发生污染事故可以根据实时监测结果判断污染范围以及污染程度。同时，在线离子色谱法实现了提供超长时间、不间断数据的可能，可以为科研院所、环保机构提供可靠的数据收集和技术支撑。

2.3与其他仪器设备联用，拓宽检测领域

离子色谱法作为环境中多种常规离子、有机酸的检测方法，方法简单、快速，准确性好，优势显著。随着检测设备的不断更新，离子色谱与其他检测仪器的联用，如原子荧光、质谱等，会达到更好的分离、检测效果，拓宽检测领域。将离子色谱与质谱串联，可用于多组分的同时在线分析和待测组分的形态分析。两种技术的联合将使离子色谱-质谱法结合在一起，不但可以有效地消除样品本身带来的基体干扰，而且具有灵敏度高、准确性好，同时测定多种成分的优点，将会在环境监测中发挥不可代替的作用，应用前景非常广阔。

3结语

离子色谱法已经在环境空气和废气、水和废水（含大气降水）、土壤、固体废弃物等环境监测领域得到广泛应用，未来前景可观。离子色谱法有其优势和特点，但在应用过程中也存在不足。因此，广大科研工作者应加大对离子色谱法的研究力度，开拓新的思路、建立新的方法，不断提高离子色谱仪法的实际应用效果，使其在环境监测领域发挥更大、更强的作用。

作者：魏西会 苏艳 单位：青岛市生态环境局城阳分局