张苗 王洁
日照市水务水环境科技有限公司，山东省 日照市276800
摘要：离子色谱是一种高灵敏度、高选择性的高效色谱方法，广泛应用于环境中阴离子的检测。本文简要介绍了离子色谱在环境监测中的应用，并与其他常用方法进行了比较，从而说明离子色谱的相对优势。
关键词：离子色谱法；环境检测；优势
1引言
根据目前的环保标准，在环境检测中涉及阴离子和阳离子分析的许多项目中，仍然使用或同时使用一些经典方法，如分光光度法和电极法。这些方法通常涉及各种复杂的化合物或强酸和强碱。随着环境监测要求的不断提高，在保证监测数据科学有效的前提下，改进分析方法，减少实验室有毒有害试剂的消耗，应逐渐成为实验室的一大目标。离子色谱法(IC)作为一种高效的色谱方法，具有样品量小、分析速度快、灵敏度高、选择性高、可同时分析多种目标离子、实验环境友好、试剂污染少、维护简单等特点。它在许多水分析方法中具有很大的优势，因此被广泛应用于饮用水、地表水、沉淀、工业废水甚至空气废气的分析和检测。
离子色谱概述
2.1离子色谱的基本原理
离子色谱的基本原理主要是离子交换。作为固定相的离子交换树脂中的可离解离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子之间发生可逆交换。不同的离子与树脂的结合能力不同，所以被检测器分离检测。
离子色谱的固定相一般分为阳离子交换剂和阴离子交换剂。阳离子色谱常用的是带有磺酸离子交换官能团的阳离子交换树脂；在阴离子色谱中，通常使用带有季铵盐离子官能团的阴离子交换树脂。分析样品时，当洗脱液携带组分离子通过离子交换柱时，组分离子与树脂中的可交换离子发生可逆交换，最终达到平衡:
离子交换:RNH+Y-+X-=RNH+X-Y-
离子交换:RSO-Y++X+=RSO-X+Y+
离子与固定相离子官能团的结合力越弱，分配系数越小，保留时间越短。相反，分配系数大，保留时间长，使得不同的目标离子被分离。
2.2离子色谱仪简介
用于环境样品检测的离子色谱仪主要由洗脱液输送模块、自动进样模块、色谱柱、抑制器、电导检测池、数据记录和处理模块等组成。
分析样品时，自动进样器会采集水样，并通过输液泵以恒定速度送至带预保护柱的色谱柱。每一个目标成分都会被色谱柱分离，然后和洗脱液依次进入抑制器降低背景电导，然后送到电导池检测，由数据系统记录处理形成最终报告。
三种离子色谱样品的预处理方法
合适的样品前处理方法及其实施是保证待测样品准确定性定量的关键，也是大大拓展离子色谱应用和检测范围的关键。环境监测中常见的离子检测项目涉及水、气体、土壤等。虽然离子色谱具有高效、灵敏的特点，但其进样系统应为均相水溶液，对被测离子具有高分辨率和强响应性。如果样品成分复杂，干扰离子多，如工业废水、土壤提取液、废气吸收液等系统，或者标准采样采集的样品中待测成分含量过低，如检测到某些金属离子，需要对不同的样品进行适当的预处理。
3.1膜处理法
在环境监测离子色谱样品的预处理中，膜过滤是最常用的方法。一般可以用0.45μm滤膜或过滤头直接过滤水样，去除不溶性颗粒。如果仪器中有预处理模块，也可以在线处理。
3.2固相萃取
在对待测水样中的有机污染物和干扰离子进行处理时，可采用固相萃取法浓缩污染物去除基体干扰，方便、快速、准确、有效，萃取柱可重复使用。
3.3浸出方法
在处理土壤、气体吸收滤膜等固体样品时，可采用浸出法提取待测成分。在操作中，水和洗脱液可以作为浸出溶剂，通过磁力搅拌或超声波可以提高浸出效率和速度。
3.4氧化消化法
离子色谱法测定某些特定项目时，如总磷、总氮、硫化物、二氧化硫、氮氧化物等，需要对水样进行氧化消化，然后将待测成分转化为相应的稳定离子后再进行检测。在实验室中，过硫酸钾可以高温高压消解，紫外光-过氧化氢体系也可以用于消解。样品系统简单，回收率高。
4离子色谱在环境检测中的应用
20世纪70年代，斯莫尔等人[1]开始用离子色谱法测定环境中的痕量阴离子和阳离子。它具有低检测限、高灵敏度、高选择性和快速性，比高效液相色谱、气相色谱和毛细管电泳更重要。在环境检测中，离子色谱因其污染小、易维护而成为实验室检测的首选。
4.1离子色谱在环境水质检测中的应用
离子色谱是环境水质，尤其是地表水常规监测中应用最广泛的仪器之一。可直接分析氟化物、氯化物、硫酸盐、硝酸盐等大部分无机阴离子，大部分碱金属、碱土金属、铵离子。此外，水样经适当方式消解(如紫外过氧化氢消解、过硫酸钾消解等)后，可测定总磷和总氮。);硫化物经酸化吹氮吸收，过氧化氢氧化成硫酸根后即可测定。氰化物离子可以在氰化物酸化和蒸发后直接测定[2]。
4.2离子色谱在环境土壤检测中的应用
土壤中无机阴离子和阳离子的含量是环境监测的重要指标，不仅关系到水质和农业安全，还与癌症和地方病有关[3]。由于土壤成分复杂，ICP只能检测金属阳离子，而AAS、AES、SP等方法一次只能测定一种元素或一种离子，尤其是分光光度法，不仅效率低，步骤多，干扰大，而且产生大量废液，给环境造成额外负担。只有离子色谱法，通过合适的方法提取土壤样品后，可以直接将样品注入提取的水样中进行检测，同时获得一系列阴离子或阳离子数据。
4.3离子色谱在环境空气检测中的应用
随着社会的发展和人们对空气质量的日益重视，环境空气各项检测项目的重要性日益体现出来。在实际监测工作中，大气中的氟化物、硫酸盐化率、二氧化硫、氮氧化物、盐酸雾、硫酸雾、硫化氢、氨等都是常规检测项目，通过选择合适的提取方法和相应的吸收试剂，可以直接或间接测定，简单可靠，灵敏度高。
5离子色谱法与其他常用检测方法的比较
在环境样品的监测分析过程中，现行国家标准和环境标准对阴、阳离子的监测方法有多种，常见的有滴定法、碘量法、电极法、分光光度法以及ICP、AAS等。表1是常见几种阴离子常规方法所涉及的主要试剂，从中可以发现，经典方法使用的试剂复杂多样，既有酸碱，也有有机试剂、重金属试剂等，且操作步骤繁多系统误差大，这也是离子色谱最大的优势所在。
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6结论
综上所述，通过离子色谱技术在环境监测中的广泛应用，可以高效、准确地监测水环境、大气环境和土壤环境，并提供详细、可信的数据信息。离子色谱仪结构简单，易于维护，色谱柱选择丰富。与其他常见的实验方法相比，离子色谱法不需要复杂的样品制备过程，也不需要制备各种成分复杂的试剂。产生的废液成分简单可控，对环境友好，二次污染少，在当今实验室环境要求越来越严格的情况下尤为可贵。为了获得更稳定可靠的数据，有条件的实验室可以增加梯度洗脱模块和洗脱液在线生成模块。因此，将环境中离子的实验室检测与离子色谱技术相结合是非常必要和迫切的。
参考文献
[1]Small H,Steven T S,Bauman W C.Novel Ion ExchangeChromatographywithLow-ConductivityEluents[J].JChromatogr,1979,18(6):509-519.
[2]姜占元.分光光度法与离子色谱法测定饮用水中氰化物的比较[J].中国校医,2018,32(11):857-858.
[3]刘海艳,李跃鹏,姚志宏,等.离子色谱技术在土壤离子监测中的应用[J].安徽农业科学,2016,44(03):166-168.