近年來，由于水體的富營養(yǎng)化，藍(lán)藻時(shí)常爆發(fā)，產(chǎn)生的藍(lán)藻毒素和異味等代謝產(chǎn)物嚴(yán)重影響了飲用水、景觀等生態(tài)環(huán)境的安全，成為全球關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。研究結(jié)果表明，水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的濃度過高是藍(lán)藻水華的成因之一，鈣等陽離子在群體微囊藻和藍(lán)藻浮渣形成過程中起重要作用。藍(lán)藻水華沉降期間會(huì)引起沉積物和上覆水中陰、陽離子的變化，因此研究藍(lán)藻水華不同生長階段水體中陰、陽離子的濃度對(duì)藍(lán)藻水華的成因分析和生長控制至關(guān)重要。

藍(lán)藻生長過程中需要的陰離子包括磷酸鹽（PO₄^3-）、硝酸鹽(NO₃^-)、亞硝酸鹽(NO₂^-)、硫酸鹽(SO₄^2-)、氯離子(C_l^-)和氟離子(F^-)等，檢測這些陰離子經(jīng)常使用連續(xù)流動(dòng)分析法、分光光度法和離子色譜法等；藍(lán)藻生長需要的陽離子包括鈉(Na⁺)、鉀(K⁺)、鎂(Mg²⁺)、鈣(Ca²⁺)和銨根(NH⁴⁺)離子等，Na⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺通常采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法檢測，NH₄+一般采用連續(xù)流動(dòng)分析法和分光光度法檢測。連續(xù)流動(dòng)分析法和分光光度法每次只能檢測一種離子；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法不能檢測氮的各種形態(tài)。陰、陽離子采用不同的方法檢測，具有過程復(fù)雜、檢測周期長、分析誤差大等缺點(diǎn)，因此建立一種能夠同時(shí)檢測藍(lán)藻生長過程中陰、陽離子的簡單快速方法非常重要。

有報(bào)道使用配置光散射檢測器的超臨界流體色譜法同時(shí)檢測幾種陰、陽離子，但該法無法分離硝酸鹽和亞硝酸鹽。離子色譜法使用離子交換柱和電導(dǎo)檢測器，具有分離度好、選擇性強(qiáng)、靈敏度高及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠快速、高效、準(zhǔn)確定量分析多種陰、陽離子，近年來廣泛用于飲用水、污水、自然水體、酸雨、啤酒中多種陰、陽離子的同時(shí)檢測。
筆者基于雙系統(tǒng)離子色譜儀，采用等度淋洗的方式，建立了藍(lán)藻培養(yǎng)液中7種陰離子和6種陽離子同時(shí)定量檢測的分析方法，方法簡便、快速，降低了實(shí)驗(yàn)成本。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

多功能離子色譜系統(tǒng)：ICS-5000+型，配置雙泵DP模塊、雙電導(dǎo)檢測器模塊、KOHEGC500淋洗液罐、自動(dòng)進(jìn)樣器AS模塊和Chromeleon6.8色譜軟件，美國賽默飛世爾科技公司。超純水制備儀：Milli-Q型，電導(dǎo)率為18.2MΩ·cm，美國密理博公司。甲基磺酸：純度不小于99.0%，美國Sigma公司。甲醇：色譜純，美國賽默飛世爾科技公司。

陰離子混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：F^–質(zhì)量濃度為20mg/L，Cl^–、Br^–、NO₂^–、NO₃^–、SO₄^2–質(zhì)量濃度均為100mg/L，PO₄^3-質(zhì)量濃度為200mg/L，美國賽默飛世爾科技公司。

陽離子混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：Ca²⁺質(zhì)量濃度為500mg/L，NH₄⁺質(zhì)量濃度為250mg/L，Mg²⁺、K⁺、Na⁺質(zhì)量濃度均為200mg/L，Li⁺質(zhì)量濃度為50mg/L，美國賽默飛世爾科技公司。

藍(lán)藻藻種樣品：銅綠微囊藻905和魚害微囊藻1410，中國科學(xué)院水生生物研究所淡水藻種庫。BG11培養(yǎng)基：具體配方見參考文獻(xiàn)。藍(lán)藻培養(yǎng)液：中國科學(xué)院水生生物研究所淡水藻種庫（FACHB）。水相濾膜：SCAA–02型，13mm×0.22μm，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。IC–RP小柱：DionexOnGuardⅡRP型柱，容量為1mL，美國賽默飛世爾科技公司。

1.2 色譜條件

藍(lán)藻培養(yǎng)液中陰、陽離子的離子色譜分析條件見表1。

1.3 樣品處理

取藍(lán)藻藻種樣品，加入適量的BG11培養(yǎng)基，培養(yǎng)條件為pH7.1～7.2，溫度25℃，光照強(qiáng)度25µmol/(m²·s)，光暗周期比12h∶12h，所有藍(lán)藻培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長期后用于實(shí)驗(yàn)。

取藍(lán)藻培養(yǎng)液10mL于離心管中，以15000r/min轉(zhuǎn)速離心5min。取上清液過0.22μm水相濾膜，初步除去懸浮顆粒物。采用IC–RP小柱進(jìn)行進(jìn)一步凈化，除去藍(lán)藻培養(yǎng)液中的有機(jī)物等雜質(zhì)，凈化后的樣品溶液稀釋到合適濃度后取樣5mL，上機(jī)檢測。

IC–RP小柱凈化方法：依次加入10mL甲醇、20mL水對(duì)小柱進(jìn)行充分活化，再加過濾后的藍(lán)藻培養(yǎng)液到活化后的小柱內(nèi)，棄去前3mL初濾液，收集續(xù)濾液備用。

2 結(jié)果與討論

2.1 陰離子分離條件的優(yōu)化

常用的陰離子淋洗液體系主要有碳酸鹽和氫氧化物兩種。與碳酸鹽體系相比，氫氧化物體系對(duì)強(qiáng)保留的陰離子具有更強(qiáng)的洗脫能力，氫氧化物體系中以KOH溶液作為淋洗液，具有背景電導(dǎo)率低、噪聲小、靈敏度高和無水負(fù)峰等特點(diǎn)，因此選擇使用KOH溶液作為7種陰離子分離的淋洗液。分別選擇淋洗液流量為0.8、1.0、1.2、1.4mL/min進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，淋洗液流量過大會(huì)使系統(tǒng)壓力顯著增大，各離子的保留時(shí)間明顯提前，也會(huì)降低色譜柱的使用壽命；若淋洗液流量過小，如當(dāng)流量為0.8mL/min時(shí)，多個(gè)陰離子峰出現(xiàn)嚴(yán)重的展寬現(xiàn)象，導(dǎo)致靈敏度下降。綜合考慮各離子的分離度和響應(yīng)靈敏度，最終選擇陰離子淋洗液流量為1.2mL/min。在進(jìn)行色譜柱型號(hào)選擇時(shí)，試驗(yàn)比較了美國賽默飛世爾科技公司的DionexIonPacAS11–HC型和DionexIonPacAS15型兩種色譜柱的分離效果（兩種色譜柱規(guī)格均為250mm×4mm）。這兩種色譜柱均可以實(shí)現(xiàn)7種陰離子的完全分離，但使用AS15型色譜柱時(shí)，各離子的保留時(shí)間較長，分析時(shí)間過長；且檢測同等濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用AS15型色譜柱的響應(yīng)值明顯低于AS11–HC型色譜柱；另外，AS15型色譜柱的柱容量（225μmol）明顯低于AS11–HC型色譜柱的柱容量（290μmol）。AS11–HC型色譜柱用于分離7種陰離子有明顯優(yōu)勢，故本實(shí)驗(yàn)選擇使用AS11–HC型色譜柱。

通過對(duì)陰離子分離的淋洗液、流量及色譜柱型號(hào)的優(yōu)化，最終選擇的分離條件：以23mmol/LKOH溶液為淋洗液，淋洗液流量為1.2mL/min，色譜柱為DionexIonPacAS11–HC型柱（250mm×4mm，美國賽默飛世爾科技公司）。在優(yōu)化的色譜條件下，7種陰離子（0.2mg/LF^–，1.0mg/LCl^–，1.0mg/LNO₂^–，1.0mg/LSO₄^2–，1.0mg/LBr^–，1.0mg/LNO₃^–，2.0mg/LPO₄^3–）的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖如圖1所示。由圖1可知，各陰離子分離良好。

2.2 陽離子分離條件的優(yōu)化

常用的陽離子淋洗液主要有硫酸溶液和甲基磺酸溶液。由于硫酸具有較強(qiáng)的腐蝕毒性，故選擇較為安全的甲基磺酸溶液作為陽離子分離的淋洗液。分別選擇淋洗液流量為0.6、0.8、1.0、1.2mL/min進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，若淋洗液流量過大則分析時(shí)間會(huì)縮短，但Na⁺與NH₄⁺的分離度大幅降低；若淋洗液流量過小，如當(dāng)流量為0.6mL/min時(shí)，Mg²⁺、Ca²⁺峰出現(xiàn)展寬現(xiàn)象，導(dǎo)致分析靈敏度下降。最終選擇陽離子淋洗液流量為0.8mL/min。試驗(yàn)比較了美國賽默飛世爾科技公司的DionexIonPacCS12A型和CS15型（規(guī)格均為250mm×4mm）兩種色譜柱，結(jié)果表明前者比后者分離度好，響應(yīng)值高。因此選擇CS12A型色譜柱作為陽離子分離柱。

通過對(duì)陽離子分離的淋洗液、流量及色譜柱型號(hào)的優(yōu)化，最終選擇的分離條件：以20mmol/L甲基磺酸溶液為淋洗液，淋洗液流量為0.8mL/min，色譜柱為DionexIonPacCS12A型柱。在優(yōu)化后的色譜條件下，6種陽離子（0.5mg/LLi⁺、2.0mg/LNa⁺、2.5mg/LNH₄⁺、5.0mg/LK⁺、2.5mg/LMg²⁺、5.0mg/LC^a2+）的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖如圖2所示。由圖2可知，各陽離子分離良好。

相關(guān)鏈接：甲基磺酸，硫酸，微囊藻，甲醇

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