張水榮

（大理白族自治州生態(tài)環(huán)境局祥云分局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南 大理白族自治州 672100）

作為現(xiàn)代儀器分析中的一項(xiàng)技術(shù)，離子色譜技術(shù)的應(yīng)用能夠針對(duì)生態(tài)環(huán)境起到全方位精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的作用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的連續(xù)監(jiān)測(cè)。為了確保該技術(shù)在生態(tài)環(huán)境測(cè)定中為監(jiān)測(cè)人員提供可靠的參考依據(jù)，明確技術(shù)步驟，切實(shí)圍繞技術(shù)應(yīng)用問題提出改進(jìn)對(duì)策，以期在離子色譜技術(shù)輔助下妥善處理環(huán)境污染問題。

1 離子色譜技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值

1.1 促進(jìn)多領(lǐng)域協(xié)調(diào)發(fā)展

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中，離子色譜技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值較為突出，其中最為關(guān)鍵的是，此項(xiàng)技術(shù)的合理運(yùn)用可以促進(jìn)多領(lǐng)域協(xié)調(diào)發(fā)展。因其歸屬于現(xiàn)代儀器分析范疇，在實(shí)際應(yīng)用階段，除了應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測(cè)，還能在土壤環(huán)境、工業(yè)企業(yè)環(huán)境中進(jìn)行高效應(yīng)用，從而促使工業(yè)領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域建立協(xié)調(diào)的共生關(guān)系，貼合新時(shí)代綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念[1]。

1.2 維護(hù)生態(tài)環(huán)境安全

生態(tài)環(huán)境保護(hù)作為踐行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的重要事項(xiàng)，若能充分應(yīng)用離子色譜技術(shù)，針對(duì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，將有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染問題，也能為有關(guān)部門有序開展環(huán)境治理工作提供寶貴的參考數(shù)據(jù)，自此實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的安全有效維護(hù)。

2 離子色譜技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用范圍

2.1 大氣生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)

離子色譜技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中，可以將其應(yīng)用在大氣生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中。因空氣質(zhì)量多危及民眾健康，故而采用離子色譜技術(shù)對(duì)大氣環(huán)境中的二氧化硫、氯化氫以及氮氧化物進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)定，可掌握大氣中各種污染源濃度，而后對(duì)照大氣質(zhì)量指數(shù)，判定當(dāng)前大氣環(huán)境的達(dá)標(biāo)率。自然保護(hù)區(qū)在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中，需要將二氧化硫濃度控制在0.05 mg/m3以下，而住宅區(qū)則在0.15 mg/m3以下，工業(yè)區(qū)大氣環(huán)境中富含的二氧化硫不宜高于0.25 mg/m3。在參照各種污染源濃度控制標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行合理評(píng)估時(shí)，離子色譜技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)濃度值的準(zhǔn)確測(cè)定。此處以大氣生態(tài)環(huán)境中氯化氫作為測(cè)定對(duì)象，闡述此項(xiàng)技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用步驟[2]。

首先，需要提前準(zhǔn)備好技術(shù)應(yīng)用所需儀器與設(shè)備，包括每分鐘采樣流量為1 L以內(nèi)的空氣采樣器、25 mL與75 mL不同規(guī)格的沖擊式吸收瓶、離子色譜儀、10 mL注射器、0.45 μm乙酸纖維微孔濾膜等，而后使用洗液對(duì)吸收瓶等儀器進(jìn)行沖洗，將電導(dǎo)率控制在1 μs/cm以下；其次，準(zhǔn)備充分后應(yīng)當(dāng)對(duì)空氣進(jìn)行采樣，并在濾膜作用下獲取空氣樣本，保持長(zhǎng)達(dá)45 min的連續(xù)采樣。在采樣后應(yīng)當(dāng)按照標(biāo)準(zhǔn)步驟對(duì)樣本進(jìn)行保管，并將其放入實(shí)驗(yàn)室，等待離子色譜儀的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。其中還需確定色譜條件，如100 μL的進(jìn)樣體積，29.5 ℃至0.5 ℃的柱溫，每分鐘1 mL的流速，之后需要制定氯化物標(biāo)準(zhǔn)溶液，結(jié)合（圖1）所示的操作流程，繪制對(duì)應(yīng)的“氯離子濃度－峰面積曲線圖”；最后，需要參照計(jì)算公式求取大氣中氯化氫濃度（ρ）。

圖1 大氣中氯化氫采樣示意圖

其中ρ1與ρ2、ρ0、Vn、nHcl、ncl－分別指代的是具塞比色管試樣制備試料的氯離子濃度（第一支與第二支）、空白試樣試料氯離子濃度、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣樣本體積、氯化氫與氯離子的摩爾質(zhì)量（36.45 g/mol與35.45 g/mol）。計(jì)算后則對(duì)照空氣中氯化氫濃度標(biāo)準(zhǔn)，確定當(dāng)前采樣區(qū)域大氣環(huán)境的氯化氫達(dá)標(biāo)情況，必要時(shí)可以在離子色譜技術(shù)輔助下，為氯化氫凈化工作指明改進(jìn)方向。

2.2 水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用離子色譜技術(shù)時(shí)，還需要加強(qiáng)對(duì)水體環(huán)境的合理監(jiān)測(cè)。從傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)分析，常需要依據(jù)水源的差異性為其搭配對(duì)應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，這很容易造成水環(huán)境監(jiān)測(cè)成本的增加。而離子色譜技術(shù)在水體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的有效應(yīng)用，既能提高監(jiān)測(cè)時(shí)效性，又能縮減投入成本，且此項(xiàng)技術(shù)具備易于操作的優(yōu)勢(shì)?？紤]到水體污染會(huì)影響我國(guó)可用水源儲(chǔ)量，因此，需要在離子色譜技術(shù)導(dǎo)向下，對(duì)水樣中的離子、極性化合物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為了獲取可靠的水樣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)注重預(yù)處理事項(xiàng)的落實(shí)，如利用膜處理或者溶劑萃取等預(yù)處理手段，保證水樣中的氯離子、硫酸離子、氧氮化合物離子得到有效分析，通常僅需半小時(shí)即可促進(jìn)陰離子的順利分離。除此之外，還要監(jiān)測(cè)水體生態(tài)環(huán)境的酸堿度。根據(jù)學(xué)者盧彥宏[3]等人的相關(guān)研究，硫酸根離子在離子色譜技術(shù)下出峰時(shí)間為12.84 min，氯離子為4.92 min，所產(chǎn)生的水體離子監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)值偏差不大，驗(yàn)證了此項(xiàng)技術(shù)的監(jiān)測(cè)結(jié)果精度更高，且不易在監(jiān)測(cè)中污染水體環(huán)境，具體測(cè)定結(jié)果見（表1）。在表格反饋的數(shù)據(jù)結(jié)果中，表明在對(duì)水體環(huán)境中離子的監(jiān)測(cè)期間，并不會(huì)產(chǎn)生較大的偏差，離子色譜技術(shù)可行性更強(qiáng)。

表1 水體樣本中離子濃度測(cè)定與峰高分析情況

2.3 土壤生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)

土壤是人類發(fā)展中的重要資源，離子色譜技術(shù)在土壤生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中亦發(fā)揮著顯著作用。土壤一旦遭受污染，會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。從相關(guān)研究中得知土壤環(huán)境最常遇到的是有機(jī)物污染，如農(nóng)田種植中殘留在土壤中的農(nóng)藥成分等，此外還包括酸性物質(zhì)、堿性物質(zhì)。實(shí)際上，土壤中富含鈣離子、鎂離子、碘離子，且以陽(yáng)離子為主體。在土壤生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中，通過離子色譜技術(shù)采集土樣，對(duì)土壤離子進(jìn)行合理分析，而后判定土壤中的離子成分是否符合土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。若出現(xiàn)離子超標(biāo)現(xiàn)象，需要采取有效措施改良土壤。以土壤中氟離子的測(cè)定為研究對(duì)象，運(yùn)用離子色譜技術(shù)，可以先行選擇氫氧化鉀等堿性洗液，其濃度可設(shè)定在每升30 nmol左右，保證每分鐘1.2 mL的流量速度，自此獲取土樣中氟離子實(shí)際測(cè)定情況。而在測(cè)定土壤中污染離子（鉻離子）的具體含量時(shí)，可以使用氯化鉀堿性溶液，其濃度為每升0.3 mol/L，保持長(zhǎng)達(dá)20 min的持續(xù)采集，即可在此項(xiàng)技術(shù)助力下提高樣本采集效率，也能保證測(cè)定后能夠把控土壤生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)。經(jīng)過對(duì)土樣的精準(zhǔn)采集與科學(xué)分析，可知曉離子含量，對(duì)照土壤質(zhì)量規(guī)范確定土壤環(huán)境是否存在污染風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 工業(yè)企業(yè)監(jiān)測(cè)

結(jié)合學(xué)者翟曉磊[4]等人的研究成果，離子色譜技術(shù)還可應(yīng)用在工業(yè)企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)中。工業(yè)企業(yè)在其生產(chǎn)階段常涉及污水排放、廢氣排放等事項(xiàng)，且對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量存在深遠(yuǎn)影響。因此，以此項(xiàng)技術(shù)監(jiān)測(cè)工業(yè)企業(yè)生態(tài)環(huán)境，能夠及時(shí)了解工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的環(huán)保情況。若監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)污染物超標(biāo)現(xiàn)象，需要利用脫硝脫硫裝置、廢氣凈化裝置，重新降低工業(yè)企業(yè)污染物排放量，繼而貼合環(huán)保理念完成工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)。

在此項(xiàng)技術(shù)實(shí)操環(huán)節(jié)，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)把握好以下兩項(xiàng)要點(diǎn)：（1）控制化學(xué)物質(zhì)濃度，對(duì)于離子色譜技術(shù)監(jiān)測(cè)中使用的化學(xué)物質(zhì)，應(yīng)當(dāng)保持化學(xué)物質(zhì)濃度的一致性，并利用離子色譜儀自動(dòng)校準(zhǔn)功能，增加工業(yè)企業(yè)周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果的精確性；（2）加強(qiáng)離子色譜儀的維護(hù)，在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)很容易受監(jiān)測(cè)條件的變化以及監(jiān)測(cè)時(shí)機(jī)的把控度的影響，造成離子色譜儀監(jiān)測(cè)下的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)生偏差，尤其是峰面積。要求相關(guān)人員需要利用洗液定期清洗色譜柱，并且避免與其他物品一起清洗。隨著離子色譜技術(shù)在工業(yè)企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的大范圍應(yīng)用，能夠?qū)I(yè)企業(yè)環(huán)境的改良設(shè)計(jì)指明新思路。

3 離子色譜技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中實(shí)際應(yīng)用的注意事項(xiàng)

3.1 溫度參數(shù)的控制

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中，應(yīng)當(dāng)規(guī)范離子色譜技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用技術(shù)步驟。監(jiān)測(cè)人員在實(shí)驗(yàn)室采用此項(xiàng)技術(shù)對(duì)上述不同區(qū)域生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，只有準(zhǔn)確把握相關(guān)注意事項(xiàng)，才能增加監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可靠性。從相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)：溫度參數(shù)與此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用成果具有密切關(guān)聯(lián)。若溫度條件控制不到位，極易造成基線不穩(wěn)的后果，也會(huì)破壞離子色譜儀性能的穩(wěn)定性。因此，技術(shù)人員在實(shí)操環(huán)節(jié)需要控制好溫度參數(shù)。一方面，應(yīng)當(dāng)完善實(shí)驗(yàn)室溫度條件，盡量避免實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)溫度波動(dòng)的情況。若初次開展樣品檢測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)室溫度偏低，后續(xù)出現(xiàn)升溫現(xiàn)象，理應(yīng)在離子色譜技術(shù)進(jìn)樣分析前，以空調(diào)裝置控溫。另一方面，控制好樣本溫度，樣本溫度與實(shí)驗(yàn)室溫度要保持一致，以減小檢驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差。另外，在溫度參數(shù)中也要優(yōu)化柱溫，依據(jù)固定液極限溫度控制柱溫。若對(duì)高沸點(diǎn)樣本進(jìn)行檢驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)搭配低柱溫。為了提升組分分離均衡性，可以利用高速傳質(zhì)速率方式，促進(jìn)柱溫的有效變化。因低柱溫多影響基線穩(wěn)定性，故常主張以低柱溫為控溫標(biāo)準(zhǔn)，但柱溫偏低，亦會(huì)引起寬峰形[5]。所以，在柱溫控制上，應(yīng)當(dāng)以組分順利分離作為低柱溫確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。此外，還可以選用帶有溫度補(bǔ)償功能的電導(dǎo)檢測(cè)器，便于隨時(shí)結(jié)合離子色譜分析流程調(diào)節(jié)溫度。技術(shù)人員在應(yīng)用離子色譜技術(shù)時(shí)，務(wù)必實(shí)現(xiàn)溫度參數(shù)的優(yōu)化控制。

3.2 氣泡因素的影響

在離子色譜技術(shù)應(yīng)用中，如若存在氣泡，即輸液系統(tǒng)中有氣泡，很容易降低基線穩(wěn)定性，并對(duì)離子峰形及其峰面積指標(biāo)產(chǎn)生重要影響。一旦未能及時(shí)清除氣泡，會(huì)造成測(cè)定數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。所以，相關(guān)人員在應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)時(shí)，需要及早清除氣泡。實(shí)際研究中適用性較強(qiáng)的氣泡處理輔助手段多包含下述兩項(xiàng)：第一項(xiàng)是在使用洗液清洗儀器時(shí)，應(yīng)當(dāng)觀察是否存在殘留氣泡，并且避免持久使用一種洗液。在稀釋洗液時(shí)使用的水源，也要杜絕氣泡的形成；第二項(xiàng)是加強(qiáng)氣泡排出操作。對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的氣泡，應(yīng)在樣本分析前以廢液閥門開啟的方式予以去除。與此同時(shí)，還要利用長(zhǎng)達(dá)三分鐘的降壓操作方式助力氣泡的快速清除。另外，在氣泡得到妥善處理后，還需要將廢液閥門擰緊，以免實(shí)驗(yàn)中降低數(shù)據(jù)精度。

4 結(jié)論

綜上所述，在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中，離子色譜技術(shù)確實(shí)具備顯著的應(yīng)用價(jià)值，且適用范圍廣泛。但需注意的是，為了獲取可靠的技術(shù)成果，應(yīng)當(dāng)綜合把控技術(shù)應(yīng)用流程，并加強(qiáng)預(yù)處理環(huán)節(jié)質(zhì)量的有效控制。在未來的實(shí)踐應(yīng)用場(chǎng)景中，也要制定標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)規(guī)范，指引有關(guān)人員在詳細(xì)技術(shù)應(yīng)用步驟中，高精度監(jiān)測(cè)生態(tài)環(huán)境。