“中国离子色谱开拓者”——访中国科学院生态环境研究中心牟世芬研究员

　　1975年H.Small等人成功地解决了电导检测器连续检测柱流出物的难题，创立了离子色谱法，实现了无机阴阳离子的快速分离和检测，使离子色谱(IC)作为液相色谱分析技术的一个分支快速发展起来，同年第一台商品化IC仪问世。随着国产离子色谱技术的发展，我国自主研发的第一代商品化离子色谱仪也于1984年成功推出。经历了近30年的发展，离子色谱技术随着应用需求的推动，发展势头越来越强劲。

　　牟世芬研究员在离子色谱应用基础领域潜心研究近三十载，先后承担并主持了“八五”和“九五”国家重点科技攻关课题《离子色谱研制和应用开发研究》和国际合作课题《离子色谱应用基础研究》等。在水可溶有机化合物的离子色谱法分析研究、复杂基体中痕量组分的离子色谱法分析研究以及无需柱前和柱后衍生反应的糖类化合物和氨基酸直接分析等方面的研究成果，在国际上引起同行的重视。并荣获“对离子色谱学科作出突出贡献国际奖”殊荣。

中国科学院生态环境研究中心牟世芬研究员

　　日前，笔者有幸来到中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国际重点实验室就“离子色谱技术进展、离子色谱方法标准建设以及国产离子色谱仪企业发展状况”等问题专访了牟世芬研究员。

　　离子色谱技术方兴未艾

　　访谈开篇，牟世芬研究员介绍了离子色谱的优点：“首先，离子色谱是阴离子和短碳链有机酸分析的首选方法；其次，很多化合物没有吸光基团，不适合紫外检测，用高效液相检测则需要柱前柱后衍生后才能进行紫外检测，此外还有一些化合物也没有适合的衍生试剂使其具备吸光基团，但这些化合物的极性和水溶性都强，这时离子色谱因其独特优势就能够解决此类问题，成为常规的分析化学手段之一；最后，离子色谱基本不用有机溶剂(一般有机溶剂毒性都较大)，使用过程安全环保。”

　　谈及离子色谱技术与应用现状时，牟世芬研究员谈了以下几点：

　　(1)应用范围不断拓展

　　随着市场需求不断上升和离子色谱技术的发展，离子色谱的应用领域也越来越广泛。作为近年来发展最快的分析技术之一，离子色谱的应用范围从常见阴、阳离子和有机酸，发展到过渡金属及其不同氧化态、水溶性极性有机化合物、氨基酸和糖类化合物等，已广泛应用于环境、食品、农业、能源、自来水工业、半导体工业、生物医学等众多领域的常规检测和科学研究。“国际离子色谱专家P.R.Haddad指出：生化分析将成为离子色谱今后非常有潜力的发展方向之一。离子色谱已成为一种比较成熟的分析技术，但随着新材料、新技术的出现，离子色谱仍会有很广阔的发展空间。”

　　(2)技术研发不断升级

　　色谱柱  关于离子色谱技术发展，牟世芬研究员特别强调：“离子色谱的方法选择性主要取决于固定相，也就是我们常说的色谱柱——离子色谱的‘心脏’。近年来各种色谱柱技术发展迅速，与HPLC色谱柱的主要不同是：大部分HPLC色谱柱基质为硅胶，而离子色谱色谱柱基质多为有机高聚物，适用pH范围宽，作为常规分析的方法，使用起来更方便。”

　　目前离子色谱柱研发重点集中在：新型离子交换柱填料；高效高容量柱、整体柱、快速柱和高选择性柱。

　　联用技术  IC与AAS、AFS、ICP-MS以及MS等的联用是近几年IC应用发展的另一个热点。比如IC与原子荧光联用，用于砷、汞、硒、铬等的价态和形态分析；抑制型IC与MS的联用，用于复杂基样品中痕量成分的分析，以提高方法的选择性与灵敏度。

　　小型化  DR离子色谱、毛细管离子色谱以及微芯片离子色谱等小型化离子色谱仪，也是国际离子色谱最新发展的热点，但是国内还很少涉及。　　

牟世芬研究员出席IICS2003会议并与离子色谱创始人Hamish Small进行交流

　　免化学试剂的离子色谱和虚拟柱  “美国戴安公司最新推出的免化学试剂的离子色谱(RFIC-EG和RFIC-ER)，RFIC-EG只用水在线产生高纯度的淋洗液，可以用等浓度泵作梯度淋洗，使方法发展非常方便；由于只有纯水通过泵，减少了泵的污染，延长泵的使用寿命。RFIC-ER是淋洗在线自动再生，一次配制的4L淋洗液可以连续用4周，只需要作一次校准曲线。RFIC技术全面提高了离子色谱的效率，使分析工作者抽出时间与精力作更深更广的研究工作。”

　　“国际离子色谱专家P.R.Haddad非常推崇可以进行色谱条件筛选的‘虚拟柱’软件，其利用计算机模拟的方法，模拟出一个合适的条件，给予色谱工作者可行的建议，避免了不必要的尝试，极大提高了工作效率。”

　　离子色谱方法标准发展中的几个问题

　　“标准方法应该具有通用性、准确性，大家可根据方法的文本作出正确的结果。与国外的标准方法比较，我们的离子色谱标准方法写得比较简单，适用范围比较笼统, 色谱柱商品型号不明确、一般不推荐使用质谱联用等问题，不利于标准方法的有效广泛使用。”

　　1、“标准方法”机遇须把握

　　“以往分析常见阴阳离子的标准方法主要采用湿化学分析方法，费时、费力、试剂用量大、灵敏度差，给分析检测工作带来很多不便。如1981年时我们课题组接到一个环境酸雨和大气监测的样品分析任务，一批就有200多个，需要分析每个样品中常见阴阳离子的样品。每个离子都需要单独的方法。当时我就建议引进了一台离子色谱，我们小组一周就搞定了这样‘浩大’的工程。”

　　“目前，我们的很多‘标准方法’亟待采用新的分析手段去制定或者修订以适应分析检测发展的需求，由于离子色谱方法的突出优点和广泛使用，近年已经有近30个标准方法采用离子色谱方法。如饮用水消毒副产物中致癌物溴酸盐的检测，奶制品中硝酸与亚硝酸的测定，蜂蜜中掺假糖浆的测定等。无疑，今后将有更多的标准方法采用离子色谱法。”

　　2、“标准方法”认识有差异

　　牟世芬研究员认为目前国人对方法标准的认识上存在明显差异：最重要的是方法正确可信，具备同等实验条件的实验室根据标准方法的文本，可以做出正确的结果。要明确“国标”和“行标”的区别：“国标”是最基本的要求，要求方法能够重现，大家都能够遵守即可；而“行标”的水平可以是比较高的、企业标准应该更严格、更高。其次，国家现在制定方法标准很慎重，制定条件比较严格，所有色谱条件都很明确，但为避免某些公司对产品的垄断，标准方法中不明确色谱柱商品名。但是就如前面提到的离子色谱的固定相是决定选择性的主要因素，对某些化合物的检测，色谱柱难以通用，色谱条件很难重现。如果色谱柱的填料不同，就很难重现同样条件的实验结果，有可能出现假阳性。例如面粉中“增劲剂”的检测，如果色谱条件处理不好，很容易得到假阳性结果。这就必须要求和质谱联用，但是国内方法标准制定暂不推荐使用质谱联用方法，因为条件有限的基层监测站没有这样的实验条件。

　　“国际上制定的离子色谱标准中适用范围、样品前处理和色谱条件都很明确，但我国标准方法对适用范围的规定比较广。如我们与疾病控制中心合作制定乳制品方法标准时，检测了三百多个样品，涵盖三十几种乳制品。但在具体实施应用中仍对个别的乳制品不适合。”

　　“标准方法的验证困难，由于经费有限，很难有5个以上的单位采用实际样品并从前处理开始作一整套方法验证。这种状况显然影响标准方法的权威性。”

　　国产离子色谱仪任重道远

　　谈及国产离子色谱仪现状时，牟世芬研究员似乎有点无奈：“坦白地讲，目前国内离子色谱仪还处于低水平重复阶段，但是这并不意味着国产离子色谱仪企业就没有发展前途。我们需要大力支持国产仪器的研发与生产。”

　　1、“潜在问题”不容忽视

　　牟世芬研究员认为国产离子色谱仪存在的主要问题仍是分离柱，合成柱填料试剂的纯度不够，影响离子交换树脂基核的交粘度，导致国内离子色谱柱的柱效和使用寿命都不理想。厦门大学胡荣宗教授研发的抑制器，技术已经比较完善，但是遗憾地是实现批量化生产方面还弱一些。

　　泵的国产化也遇到一定困难，离子色谱的流动相一般为酸、碱、盐、有机溶剂、络合剂，因此要求与流动相接触的部件，包括阀门、管道、泵、接头、柱管等都不能用金属材料，必须全部采用PEEK材料。但由于我国精密加工工艺暂时还达不到要求，实现PEEK材料粉末压成型并拥有较高的硬度和密度还有一定难度。所以PEEK材料大部分还是靠进口，但是进口PEEK材料价格很高，导致仪器加工成本也提高了。而且PEEK材料的加工工艺与金属材料不同，需要深入研究。

　　2、“企业联盟”势在必行

　　“国内离子色谱仪企业由于产品定位低，并且竞争多采用‘价格战’而不是‘质量战’，所以利润甚微，以至于对研发、应用、售后服务的投入也不多。由于研发投入不够，缺乏新技术和新产品，这势必影响企业的长远发展。这些方面应引起国内离子色谱仪企业的重视与加强，否则将进入恶性循环。”

　　针对此现状，牟世芬研究员建议：“期望国内离子色谱仪企业建立‘企业联盟’，实现企业之间的优势互补，为资源的优化配置创造条件，再加上国家政府机构的资助，就可以汇百家力量集中攻关，建立良好的大环境。如果实施过程中需要我做什么工作，我定当全力支持。”

　　3、“重点扶持”不可或缺

　　牟世芬研究员认为：“目前国产离子色谱柱填料研发定位还是正确的。像兰州化物所陈立仁研究员等研制的气相色谱柱就很不错，据了解他们正准备‘进军’离子色谱柱，对此我们应该重点支持。”

　　“国产离子色谱仪企业如果想有更大的发展，就要力争打‘品牌战’和‘服务战’。当然这必须得到国家支持，否则一些国产小企业是没有这样的实力。因为离子色谱是一种常规分析手段，市场的需求量非常大。如果国产仪器企业对此不重视，今后国内中低端仪器市场将有可能被国外公司抢占，从而导致国内分析仪器整个行业将面临枯萎的可能。”

　　“值得一提的是，青岛盛瀚与普仁公司在这方面做的不错，不仅能批量生产、保证质量，而且还非常注重离子色谱技术研发。国家应该大力扶持这样的国产企业，以振兴自主研发的国产仪器行业。”　　

笔者与牟世芬研究员合影留念

后记

　　访谈即将结束之际，牟世芬研究员告诉笔者，虽然她已经退休，但是依然非常关注离子色谱方法标准工作的实施与普及工作，“只要需要我去做的工作，我将竭尽全力去为国内离子色谱方法标准建设贡献自己的微薄之力。”此外，牟世芬研究员将不断探索离子色谱在生命科学领域的应用。三十年孜孜不倦地耕耘、扎实地研究、执着地创新，牟世芬研究员对离子色谱事业的“执着与追求”，令笔者敬佩不已。

　　采访编辑：刘娜

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牟研究员，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，中国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4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“对离子色谱学科作出突出贡献国际奖”，2001、2005年先后两次获CAIA一等奖。