牟世芬研究员：开创我国离子色谱应用的先河

——访中国科学院生态环境研究中心牟世芬研究员

　　【导语】中国科学院生态环境研究中心牟世芬研究员是我国离子色谱的先驱，自80年代起，牟老师便同离子色谱结下了不解之缘。三十年来，她一直在离子色谱领域潜心研究，辛勤耕耘，开创了我国离子色谱应用的先河，为我国离子色谱技术的应用、发展做出了卓越的贡献。在第十三届全国离子色谱学术报告会召开之际，本网记者有幸采访了牟世芬研究员，同我们一起分享了她的离子色谱生涯。

　

中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室 牟世芬研究员

　　陪伴全国离子色谱大会走过了26个春秋

　　牟老师作为中国离子色谱专业委员会主任委员，首先向我们谈起了全国离子色谱学术报告会的发展历史。第一届全国离子色谱学术报告会是在1984年召开的，当时参会人数不是很多，会议组织也并不完善。但每两年举办一次的全国离子色谱学术报告会从未间断过，且日趋成熟。随着近几年来，业界对离子色谱的日益关注，全国离子色谱会议规模也不断扩大，参会人数、论文数量 与内容方面都呈现明显的增长趋势。牟老师作为离子色谱专业委员会主任委员也陪伴全国离子色谱大会走过了26个春秋。

 

　　我国离子色谱的先驱者

　　当谈及是如何与离子色谱结缘时，牟老师同我们谈到：其所在中国科学院生态环境研究中心，从80年代便开始从事全国范围内酸雨项目的研究。对酸雨样品的采集，使用的是转圈布点的采集模式，一采就是几百个样品，每个样品都要检测常见阴离子与阳离子。用当时的湿化学法，对每个样品中的每个阴离子与阳离子的测定要分别用不同的方法，课题组的几个，有时需花费近一个月的时间才能做完一批样品。

　　后来通过查阅文献，牟老师发现了一种新的分析手段——离子色谱仪。离子色谱可以于一次进样将酸雨中的阴离子或者阳离子全部分析出来，不但节约分析时间，而且保证测量的精确度，大大提高工作效率。于是，牟老师所在课题组于81年率先从日本购置了一台美国Dionex公司生产的第一代离子色谱仪。后来，在1984年的一次学术报告会上，与戴安公司高层领导人结识，得知牟老师所在课题组正在使用离子色谱进行酸雨项目的研究工作后，戴安公司便与中国科学院生态环境研究中心签下了离子色谱应用基础研究合作协议，并免费提供仪器与耗材供牟老师课题组使用。从那时起，牟老师便与戴安公司建立了合作关系，也与离子色谱结下了不解之缘。

 

　  离子色谱是不可或缺的分析手段

　　接下来，牟老师分别从常见阴离子、阳离子以及某些有机物分析三方面讲述了离子色谱在分析领域的重要性。

　　阴离子分析——首推与首选的分析方法

　　牟老师介绍到，离子色谱的优势在于对常规阴离子和阳离子的分析，尤其是对常见阴离子的分析，离子色谱是首推与首选的分析方法，目前还没有任何一种分析方法能与离子色谱相媲美。国际上已经有多个权威组织的分析阴离子的标准方法采用离子色谱法，我们国内已经有四十多项标准方法用离子色谱法。

　　阳离子分析——同时连续检测多组分

　　在阳离子的分析中，对过渡金属与重金属等的分析，原子吸收是成熟而灵敏的分析方法。但对于碱金属（锂、钠、钾、铷、铯）、碱土金属（镁、钙、锶、钡）以及氨类阳离子的分析，离子色谱可于一次进样同时连续检测，灵敏度比较高。而原子吸收每测定一种金属元素，需更换一种原子化条件，不能实现样品中多组分的同时连续检测。离子色谱可以检测元素的价态与形态，而原子吸收检测的是元素的总量。

　　离子色谱在保持高灵敏度的前提下，不但能够实现连续分析，并且能够分离元素的不同价态、形态。因此在对于这类阳离子的分析，离子色谱具有一定优势。

　　有机物分析——气相色谱和液相色谱的有力补充

　　在有机化合物的分析方面，最常用的方法是气相色谱和液相色谱，但对于有些有机化合物，由于其极性及水溶性强，在C18反相柱上保留弱，难以用反相液相色谱法测定；有些有机化合物本身没有紫外或可见光吸收基团，又找不到一种适合的试剂可以与这些有机物化合物生成具紫外或可见光吸收基团的化合物，因此也不能用光度法来检测。而离子色谱用水溶液作流动相，电导或电化学检测器，对上述化合物的分析比用液相方便。如对糖类化合物与氨基酸的分析，不需要柱前与柱后衍生，以氢氧化钠与醋酸钠为淋洗液，离子交换分离，电化学检测。因此，在食品、生化、药物分析领域的应用得到快速发展。离子色谱在有机化合物的分析方面是对气相色谱和液相色谱的一个有力补充，是不可或缺的分析手段。

　　牟老师重点指出，目前离子色谱在药物领域中的应用是一个新的发展方向，且应用也越来越广泛。2010版《中国药典》中新增加了7项有关离子色谱的检测方法，这在中国药典发展史上，可谓是一个零的突破。牟老师保守的估计，今年可能会有更多的离子色谱标准方法的申请。

　　离子色谱在药物领域中尤其适用于以下两种情况的分析：一种是对于极性、水溶性强、无紫外吸收的药物，气相液相很难检测，离子色谱能够分析；另一种是对于药物制备过程的质制，采用离子色谱来分析杂质阴离子和阳离子：如果杂质离子的重现性好，则说明制备过程是重现的；反之，则说明制备过程重现性存在问题。过去，对于药物杂质控制并不严格，随着人们对生活质量要求的不断提高，对于药物杂质控制也越来越严格。离子色谱在这一方面可以提供非常重要的信息，为人类用药安全作出贡献。

　　联用技术的发展

　　离子色谱与其它光谱类、质谱类仪器的联用是近几年离子色谱应用发展的一大热点。首先是离子色谱与原子荧光的联用，由于原子荧光对某些元素灵敏度高于原子吸收，两者联用测定砷、汞、锡、铅、等的价态、形态是近几年分析化学的热点之一。离子色谱与质谱的联用，对复杂基体样品中痕量成分的分析，可有效提高方法的选择性与灵敏度，如美国 EPA关于环境样品中高氯酸盐与饮用水中溴酸盐测定的一种标准方法就是离子色谱-质谱。

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　　展望未来 离子色谱的发展趋势

　　当谈及离子色谱的具体应用时，牟老师娓娓道来。离子色谱目前已广泛应用于环境监测、疾控、水质分析、土壤本底调查、能源、核电、医药卫生、食品、、烟草、化工产品等方面，并为这些领域的研究提供最基础的数据。尤其对于环境质量评定，在提供常见阴阳离子等基本参数方面，离子色谱更是必不可少的。

　　离子色谱在经历了突飞猛进的发展后，在今年国际匹兹堡会上，又推出了一个新的里程碑，即戴安公司最新推出的毛细管离子色谱和快速离子色谱系统。毛细管离子色谱减少化学试剂用量（用淋洗液再线发生，一年只需要5.2升高纯水 ，减排）；可连续运行，减少淋洗液配制、平衡与校准时间，高的样品通量； 进样体积小（10 µL），灵敏度高，改善痕量分析；小的流量与小的样品量，方便与MS的连接 ；需要的柱填料少，可用新的更难合成而且花费比较贵的柱填料对目前难分离的化合物提供新的选择性 。

　　快速离子色谱除了与液相色谱相似用小颗粒的柱填料之外，不更换仪器，保持柱化学不改变，用比较短的分离柱也可获得比较快的速度，也有新的发展，并已经商品化。

　　对于未来离子色谱发展趋势，牟老师谈及了自己的几点想法：

　　第一，首先是向绿色化学的方向发展，即研制新的柱填料，提高柱效、改善选择性；少用化学试剂，减排。

　　第二，使用方便，仪器可以连续工作，不停机；

　　第三，功能强大、使用方便的软件，实现真正网络化管理，便于数据资源的查询及共享。

 

　　国产离子色谱的发展任重而道远

　　当谈起国产离子色谱仪器的发展现状时，牟老师表示近几年有比较大的发展，从事研制并已经可以提供商品仪器的厂家有近10个，而且可以提供离子色谱的核心部件—-分离柱与抑制器。

　　需要国家的大力支持，国内企业联合是趋势

　　与其他分析仪器相同，进口仪器已经占据了国内市场的70%以上。国内离子色谱厂家多是中小型厂家，无论是在资金还是技术方面都有点力不从心。面对技术攻关，国产离子色谱离不开国家的大力扶持。有了资金，企业才能招揽精英，人力财力兼备，才能更快地研发出新的产品，掌握新的技术。

　　牟老师说到：“目前国内离子色谱企业，产品性能不够高，竞争任有打‘价格战’的方式，这是很悲哀的事情。”国产仪器缺乏新技术，加上对自身技术保密，固步自封，难以取得更长远的发展。只有国产仪器一起联手，实现企业之间的优势互补，再加上国家的资金投入，未来才能发展的更快、更好。

 

　　采取两步走战略

　　针对我国离子色谱今后的发展趋势，牟老师提出了两步走战略：

　　第一步，切勿好高骛远。需先将中低端的仪器做好，能解决常规分析问题，做到仪器性能稳定、检测结果准确，并为用户提供优质的售后服务。

　　通过依靠现有的资金、技术做好中低端产品，不能一味追求高端研发。比如对市场占有率低于20%的电化学检测器与柱后衍生部件，研发需花费大量精力与资金，得不偿失。首先要占领中低端产品市场，积累一定的资金与经验后，再去做进一步提高，才是长远之计。

　　目前，全国县市设有几千个监测站，各大专院校的教学实验室都是一个相当巨大的市场，如果国产仪器能将自己的仪器做到稳定、可靠，那一定会将这个大市场占领，发挥国产仪器的潜能。

　　第二步，做好柱填料与抑制器。离子色谱仪的核心技术是色谱柱与抑制器，色谱柱与抑制器是离子色谱的最重要的必不可少的耗材，不可以完全靠进口。目前国内色谱柱的性能尚可，但不稳定，可能与填料采用的试剂纯度不够有关，影响离子交换树脂基核的交粘度，导致色谱柱的稳定性和使用寿命不理想。因此，在这方面国内离子色谱和相关的色谱柱厂家还需要加倍努力。

 

　　最后，牟老师十分遗憾地说道：虽然自己做了三十多年的离子色谱，但是感觉自己却没有值得表彰的成绩，因为国产离子色谱发展水平没有跟上国外的脚步，与国外相比相差的太远。牟老师也表示非常希望能为国产离子色谱作出自己的一份贡献，只要国产离子色谱需要自己，自己一定会尽力。

 

　　附录：牟世芬研究员简介

　　牟世芬，中国科学院生态环境研究中心研究员，博士生导师，享受国务院政府特殊津贴。现任中国分析仪器学会、中国色谱学会和北京色谱学会常务理事，离子色谱专业委员会主任委员，《色谱》、《分析仪器》、《环境污染治理技术与设备》等杂志编委。1963年毕业于中国科学技术大学化学系。 1963-1969年在中国科学技术大学化学系任教；1969年至今，在中国科学院从事研究工作。自1980年以来主要从事离子色谱应用基础研究。发表论 文300余篇，其中近100篇发表在国际SCI刊物上，专著6本。1987年获中国科学院科技进步二等奖，1999年被授予中科院“巾帼建功先进个人”称 号，1999年获得“对离子色谱学科发展作出突出贡献国际奖”，2001、2005年先后两次获中国分析测试协会科学技术（CAIA）一等奖，2003 年获中华人民共和国国家科学技术奖，国家自然科学二等奖。