近年來，双系色谱时检由於水體的统离富營養化，藍藻時常爆發，法同產生的测蓝藍藻毒素和異味等代謝產物嚴重影響了飲用水、景觀等生態環境的藻培中阴安全，成為全球關注和研究的养液阳离焦點。研究結果表明，双系色谱时检水體中氮、统离磷等營養物質的法同濃度過高是藍藻水華的成因之一，鈣等陽離子在群體微囊藻和藍藻浮渣形成過程中起重要作用。测蓝藍藻水華沉降期間會引起沉積物和上覆水中陰、藻培中阴陽離子的养液阳离變化，因此研究藍藻水華不同生長階段水體中陰、双系色谱时检陽離子的统离濃度對藍藻水華的成因分析和生長控製至關重要。

藍藻生長過程中需要的法同陰離子包括磷酸鹽（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，檢測這些陰離子經常使用連續流動分析法、分光光度法和離子色譜法等；藍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射光譜法檢測，NH₄+一般采用連續流動分析法和分光光度法檢測。連續流動分析法和分光光度法每次隻能檢測一種離子；電感耦合等離子體發射光譜法不能檢測氮的各種形態。陰、陽離子采用不同的方法檢測，具有過程複雜、檢測周期長、分析誤差大等缺點，因此建立一種能夠同時檢測藍藻生長過程中陰、陽離子的簡單快速方法非常重要。

有報道使用配置光散射檢測器的超臨界流體色譜法同時檢測幾種陰、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檢測器，具有分離度好、選擇性強、靈敏度高及抗幹擾能力強等優點，能夠快速、高效、準確定量分析多種陰、陽離子，近年來廣泛用於飲用水、汙水、自然水體、酸雨、啤酒中多種陰、陽離子的同時檢測。
筆者基於雙係統離子色譜儀，采用等度淋洗的方式，建立了藍藻培養液中7種陰離子和6種陽離子同時定量檢測的分析方法，方法簡便、快速，降低了實驗成本。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

多功能離子色譜係統：ICS-5000+型，配置雙泵DP模塊、雙電導檢測器模塊、KOHEGC500淋洗液罐、自動進樣器AS模塊和Chromeleon6.8色譜軟件，美國賽默飛世爾科技公司。超純水製備儀：Milli-Q型，電導率為18.2MΩ·cm，美國密理博公司。甲基磺酸：純度不小於99.0%，美國Sigma公司。甲醇：色譜純，美國賽默飛世爾科技公司。

陰離子混合標準儲備液：F^–質量濃度為20mg/L，Cl^–、Br^–、NO₂^–、NO₃^–、SO₄^2–質量濃度均為100mg/L，PO₄^3-質量濃度為200mg/L，美國賽默飛世爾科技公司。

陽離子混合標準儲備液：Ca²⁺質量濃度為500mg/L，NH₄⁺質量濃度為250mg/L，Mg²⁺、K⁺、Na⁺質量濃度均為200mg/L，Li⁺質量濃度為50mg/L，美國賽默飛世爾科技公司。

藍藻藻種樣品：銅綠微囊藻905和魚害微囊藻1410，中國科學院水生生物研究所淡水藻種庫。BG11培養基：具體配方見參考文獻。藍藻培養液：中國科學院水生生物研究所淡水藻種庫（FACHB）。水相濾膜：SCAA–02型，13mm×0.22μm，上海安譜實驗科技股份有限公司。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

藍藻培養液中陰、陽離子的離子色譜分析條件見表1。

1.3 樣品處理

取藍藻藻種樣品，加入適量的BG11培養基，培養條件為pH7.1～7.2，溫度25℃，光照強度25µmol/(m²·s)，光暗周期比12h∶12h，所有藍藻培養至對數生長期後用於實驗。

取藍藻培養液10mL於離心管中，以15000r/min轉速離心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小柱進行進一步淨化，除去藍藻培養液中的有機物等雜質，淨化後的樣品溶液稀釋到合適濃度後取樣5mL，上機檢測。

IC–RP小柱淨化方法：依次加入10mL甲醇、20mL水對小柱進行充分活化，再加過濾後的藍藻培養液到活化後的小柱內，棄去前3mL初濾液，收集續濾液備用。

2 結果與討論

2.1 陰離子分離條件的優化

常用的陰離子淋洗液體係主要有碳酸鹽和氫氧化物兩種。與碳酸鹽體係相比，氫氧化物體係對強保留的陰離子具有更強的洗脫能力，氫氧化物體係中以KOH溶液作為淋洗液，具有背景電導率低、噪聲小、靈敏度高和無水負峰等特點，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進行試驗，結果表明，淋洗液流量過大會使係統壓力顯著增大，各離子的保留時間明顯提前，也會降低色譜柱的使用壽命；若淋洗液流量過小，如當流量為0.8mL/min時，多個陰離子峰出現嚴重的展寬現象，導致靈敏度下降。綜合考慮各離子的分離度和響應靈敏度，最終選擇陰離子淋洗液流量為1.2mL/min。在進行色譜柱型號選擇時，試驗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（兩種色譜柱規格均為250mm×4mm）。這兩種色譜柱均可以實現7種陰離子的完全分離，但使用AS15型色譜柱時，各離子的保留時間較長，分析時間過長；且檢測同等濃度的標準溶液，使用AS15型色譜柱的響應值明顯低於AS11–HC型色譜柱；另外，AS15型色譜柱的柱容量（225μmol）明顯低於AS11–HC型色譜柱的柱容量（290μmol）。AS11–HC型色譜柱用於分離7種陰離子有明顯優勢，故本實驗選擇使用AS11–HC型色譜柱。

通過對陰離子分離的淋洗液、流量及色譜柱型號的優化，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–）的混合標準溶液色譜圖如圖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。由於硫酸具有較強的腐蝕毒性，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進行試驗，結果表明，若淋洗液流量過大則分析時間會縮短，但Na⁺與NH₄⁺的分離度大幅降低；若淋洗液流量過小，如當流量為0.6mL/min時，Mg²⁺、Ca²⁺峰出現展寬現象，導致分析靈敏度下降。最終選擇陽離子淋洗液流量為0.8mL/min。試驗比較了美國賽默飛世爾科技公司的DionexIonPacCS12A型和CS15型（規格均為250mm×4mm）兩種色譜柱，結果表明前者比後者分離度好，響應值高。因此選擇CS12A型色譜柱作為陽離子分離柱。

通過對陽離子分離的淋洗液、流量及色譜柱型號的優化，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。在優化後的色譜條件下，6種陽離子（0.5mg/LLi⁺、2.0mg/LNa⁺、2.5mg/LNH₄⁺、5.0mg/LK⁺、2.5mg/LMg²⁺、5.0mg/LC^a2+）的混合標準溶液色譜圖如圖2所示。由圖2可知，各陽離子分離良好。

相關鏈接：甲基磺酸，硫酸，微囊藻，甲醇

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