趙丹丹(遼寧力康職業(yè)衛(wèi)生與安全技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

1 離子色譜法概述

20世紀(jì)70年代由美國(guó)物理學(xué)家H·斯莫爾等人在離子交換色譜法基礎(chǔ)上通過(guò)與高效液相色譜技術(shù)相結(jié)合而創(chuàng)造出全新型的離子色譜法(Ion Chromatography, IC)，它屬于高效液相色譜(HPIC)中的一種，主要用于分離極性或者部分弱極性化合物，是一種相當(dāng)先進(jìn)的現(xiàn)代分離應(yīng)用技術(shù)[1]。由于它分析速度快，又可大批量自動(dòng)進(jìn)樣和多組分同時(shí)分離，使檢測(cè)工作效率得到很大提高，同時(shí)在檢測(cè)靈敏度上又比其他檢測(cè)技術(shù)高，加上操作簡(jiǎn)捷方便、選擇性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品、藥品、空氣、水質(zhì)、石油化工、醫(yī)藥、生命技術(shù)、電子產(chǎn)業(yè)、生命科學(xué)等領(lǐng)域中，受到許多科研機(jī)構(gòu)、高校、政府衛(wèi)生機(jī)構(gòu)等部門的青睞和推崇。當(dāng)前我國(guó)公共衛(wèi)生安全受到前所未有的重視，離子色譜法在職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用途徑還比較單一，尚有可開(kāi)拓的發(fā)展空間。

2 離子色譜法分離機(jī)理

2.1 離子交換色譜法

離子交換色譜主要是以離子交換樹(shù)脂作為固定相，而樹(shù)脂上具有固定離子基團(tuán)及可交換的離子基團(tuán)，在被分離組分與固定相之間會(huì)發(fā)生離子交換的能力差異，離子交換色譜通過(guò)流動(dòng)相與鍵合基質(zhì)之間的離子進(jìn)行交換，從而使有機(jī)和無(wú)機(jī)陰、陽(yáng)離子實(shí)現(xiàn)分離。

2.2 流動(dòng)相離子色譜法

流動(dòng)相離子色譜法主要通過(guò)基于吸附和離子對(duì)的形成分離機(jī)理，通過(guò)被分析物在不含離子交換基團(tuán)的多孔樹(shù)脂即分析柱上所產(chǎn)生的吸附作用力，結(jié)合流動(dòng)相的組成結(jié)構(gòu)、濃度等實(shí)際情況來(lái)加入有機(jī)改進(jìn)劑和離子對(duì)試劑來(lái)對(duì)被分析物的表面活性陰離子、陽(yáng)離子和過(guò)渡金屬絡(luò)合物的分離。

2.3 離子排斥色譜法

離子排斥色譜法的分離原理主要是由Donnan排斥原理發(fā)展來(lái)的，所用分離柱一般有總體磺化的H+高容量陽(yáng)離子交換樹(shù)脂填充，H+型離子型固定相表面形成非極性Donnan膜，離解的離子會(huì)受到固定相Donnan的排斥而不被保留，只有非離子型的中性分子，如有機(jī)酸、醇類等不受Donnan排斥的影響，可以進(jìn)入該膜并有保留作用[2]。離子排斥色譜法通過(guò)空間排斥、Donnan排斥和吸附這3種作用，使某些弱極性和分離極性化合物中的碘、非電介質(zhì)和離子交換劑中的吸、斥差異性，以實(shí)現(xiàn)化合物中無(wú)機(jī)酸與弱有機(jī)酸的分離。

3 離子色譜法的優(yōu)點(diǎn)

離子色譜法在對(duì)食品、藥品中的有機(jī)酸、糖類、生物胺、氨基酸、蛋白質(zhì)等檢測(cè)上非?？焖俦憬?，它在固定相對(duì)離子選擇性的影響上更大，在陽(yáng)離子(Ca2+、Na+、Mg2+、NH4+、K+等)和陰離子(SO42-、F-、PO43-、NO2-、NO3-等)的分析時(shí)間能控制在10秒以內(nèi)。同時(shí)它的靈敏度高，被直接進(jìn)樣(25μL)、分析物濃度低至1～10μg/L，陰離子檢出限小于10μg/L等范圍內(nèi)都可以精準(zhǔn)檢測(cè)。在被測(cè)離子選擇性上可供選取的范圍也更廣，如分離柱、改變淋洗液濃度、檢測(cè)器和檢測(cè)方法等都可以通過(guò)選取適當(dāng)?shù)膶?duì)象來(lái)提高離子色譜的精準(zhǔn)性。

4 離子色譜法在我國(guó)職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)工作中的應(yīng)用現(xiàn)狀

由于離子色譜法在我國(guó)研究和應(yīng)用的起步較晚，目前該技術(shù)被廣泛用在食品衛(wèi)生、微生物發(fā)酵工業(yè)、刑事偵查學(xué)和法醫(yī)學(xué)上，而在我國(guó)職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)工作應(yīng)用中還處于較低水平，導(dǎo)致該技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)沒(méi)有得到充分凸顯。主要原因有兩方面：一方面是職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)工作如工作場(chǎng)所空氣質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域可使用的檢測(cè)技術(shù)很多，而我國(guó)目前又過(guò)分依賴分光光度法、原子光譜法、個(gè)別有電化學(xué)法等傳統(tǒng)方法，其他可選的技術(shù)手段也很多，離子色譜法只是其中之一。另一方面離子色譜法應(yīng)用研究還未形成系統(tǒng)全面的檢測(cè)方法體系，雖然我國(guó)也相繼出臺(tái)了一系列如《工作場(chǎng)所空氣中有毒物質(zhì)的測(cè)定》之類的對(duì)離子色譜法的應(yīng)用規(guī)范，但在技術(shù)革新力度上還需要做出進(jìn)一步的努力和研究[3]。

5 離子色譜法在職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)工作中的應(yīng)用

5.1 離子色譜法樣品的處理

首先，科學(xué)提取離子色譜法樣品。通常而言，其樣品主要包括了氣體和固體兩種類型[4]。其中，在提取氣體樣品時(shí)，主要采取的是氣體吸收的方式，和其他方法對(duì)比來(lái)說(shuō)其具有操作便捷、效率高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其原理主要在于充分吸收氣體樣品中的可溶性成分，并利用離子色譜檢測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)該成分性質(zhì)進(jìn)行分析與測(cè)定，以實(shí)現(xiàn)氣體樣品提取檢測(cè)的目的。在提取固體樣品時(shí)主要采取的是加速劑萃取，其原理在于加熱和加壓被提取的固體，同時(shí)控制溫度在50～200℃，壓力在10.3～13.8MPa，并保持一段時(shí)間，隨后就可以將固體樣品有效且高效的提取出來(lái)。其次，需要合理排除基體干擾。提取完畢物質(zhì)樣品后，還要求工作人員能夠排除基體干擾，以保證實(shí)際檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。通?？梢圆捎脻B析、過(guò)濾以及超濾這幾種方法來(lái)進(jìn)行。例如，在對(duì)樣品中的顆粒物進(jìn)行提取時(shí)，能夠采用過(guò)濾法來(lái)排除顆粒物的干擾，主要是使用0.22或0.45μm孔徑的濾膜來(lái)實(shí)施過(guò)濾。

5.2 離子色譜法在工作場(chǎng)所空氣中有毒物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

由于離子色譜法在我國(guó)職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)中普及度還未比得上歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，以美國(guó)為例，上個(gè)世紀(jì)90年代就已出臺(tái)了離子色譜法分析手冊(cè)，對(duì)離子色譜法的應(yīng)用范圍做了規(guī)范，如氯乙酸、甲酸、有機(jī)砷、二氧化碳等化合物在車間內(nèi)的測(cè)定規(guī)范和測(cè)定方法。在我國(guó)，離子色譜法多用于食品、藥品等檢測(cè)上，對(duì)空氣中有毒物質(zhì)檢測(cè)方法使用離子色譜法的占比只有5.9%，遠(yuǎn)低于國(guó)外的16.3%[5]。而國(guó)內(nèi)嚴(yán)重依賴的分光光度法由于采樣不方便、使用有毒物質(zhì)多、人工操作繁瑣且耗時(shí)多、樣品保留時(shí)間短等缺點(diǎn)導(dǎo)致職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)工作效率低下。因此開(kāi)發(fā)離子色譜法技術(shù)應(yīng)用在工作場(chǎng)所空氣中有毒物質(zhì)檢測(cè)具有重要意義。目前應(yīng)用離子色譜法檢測(cè)工作場(chǎng)所空氣中有毒物質(zhì)的操作具體分為幾種：針對(duì)工作場(chǎng)所空氣中蒸氣態(tài)碘，通過(guò)堿性碳管采集樣本，碘蒸氣和堿反應(yīng)生成碘離子，用NaHCO3溶液吸活性炭上的碘離子后進(jìn)樣，經(jīng)離子色譜分離后用電導(dǎo)檢測(cè)器可檢測(cè)出空氣中蒸氣態(tài)碘的含量。而針對(duì)空氣中二氧化硫、二氧化氮的測(cè)定，通過(guò)吸收液三乙醇胺和過(guò)氧化氫的化學(xué)反應(yīng)生成SO42-、NO3-、NO2-后通過(guò)離子色譜法定量。對(duì)于空氣中的甲酸和乙酸，通過(guò)活性炭管采集樣本，以硼酸鈉為淋洗液后經(jīng)過(guò)陰離子分離柱經(jīng)電導(dǎo)器檢測(cè)出空氣中的甲酸和乙酸含量。

5.3 做好離子色譜法樣品提取工作

在實(shí)際職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)工作中，離子色譜法樣品提取主要來(lái)源于固體和氣體兩大類。在固體樣品提取中主要使用加速劑萃取法，通過(guò)將被提取固體物經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的加熱(50～200℃)和加壓(10.3～13.8MPa)后快速提取出固體樣品。而對(duì)于氣體樣品提取上是通過(guò)氣體吸收，即將氣體樣品中可溶性成分經(jīng)過(guò)吸收液吸收再通過(guò)離子色譜法檢測(cè)技術(shù)測(cè)定可溶性成分性質(zhì)[6]。樣品的提取質(zhì)量關(guān)系到樣品檢測(cè)的準(zhǔn)確性。而在樣品處理前，還首先要保證離子色譜儀器的條件符合標(biāo)準(zhǔn)。一是開(kāi)機(jī)后運(yùn)行極限必須穩(wěn)定為直線且不能漂移，保持在零點(diǎn)左右的穩(wěn)定期。二是做空白對(duì)照的溶液必須符合標(biāo)準(zhǔn)，自行配制標(biāo)準(zhǔn)溶液或者采購(gòu)國(guó)家認(rèn)可生產(chǎn)的溶液均可。

5.4 加大對(duì)高性能色譜柱的研制和應(yīng)用

高性能色譜柱因?yàn)槠涓咝Ц呷萘?、抗污染性?qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)分析復(fù)雜樣品或組分保留特性差別很大的樣品上具有很高的精準(zhǔn)性，因此可以加強(qiáng)高性能色譜柱的研制和應(yīng)用。一是擴(kuò)大離子色譜的使用領(lǐng)域，在pH:0～14范圍內(nèi)對(duì)抗生素、核酸、蛋白質(zhì)、糖、氨基酸及生物肽等進(jìn)行分析檢測(cè)。二是豐富高效性能色譜柱的功能，如在保留常規(guī)色譜柱的所有功能基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)同時(shí)具有陰、陽(yáng)離子交換功能或同時(shí)具有離子交換功能和反向保留機(jī)理等。三是為擴(kuò)大離子色譜柱的使用壽命和應(yīng)用范圍要努力開(kāi)發(fā)特殊離子交換材料，才能保證離子色譜柱能夠經(jīng)受有機(jī)溶劑的作用，提升有機(jī)兼容性和抗污染性。

5.5 創(chuàng)新使用新型離子色譜法技術(shù)手段

離子色譜法在試劑上的選用一定程度上會(huì)影響職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)的精準(zhǔn)度，如傳統(tǒng)方法中使用化學(xué)試劑常常使樣品受到干擾和污染，或者因?yàn)槿軇┑呐渲脧?fù)雜導(dǎo)致操作人員出現(xiàn)誤差等，這些因素都影響職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)的準(zhǔn)確性。而離子色譜法通過(guò)電解氫氧根淋洗液和電解抑制器的引入，使得H2O成為唯一的使用試劑，可以避免以上不利因素，也可簡(jiǎn)化離子色譜法操作程序，大大提升檢測(cè)精確度。此外整體式固定相的使用也使檢測(cè)方式具有更好的質(zhì)量傳遞性能和低壓特性，加上與其他先進(jìn)檢測(cè)手段聯(lián)合使用，使離子色譜法在職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)工作中的應(yīng)用前景更加廣泛，在新使用領(lǐng)域也將取得新的突破。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前離子色譜法在我國(guó)職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)中的應(yīng)用還未達(dá)到國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家普及的水平，它具有顯著優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用前景，職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)工作相關(guān)人員應(yīng)充分重視，不斷創(chuàng)新開(kāi)拓其技術(shù)研究，促進(jìn)離子色譜法技術(shù)在職業(yè)衛(wèi)生檢測(cè)工作領(lǐng)域不斷發(fā)展。