王鑫 ，徐凱 ，法蕓

（1.山東省核工業(yè)二四八地質(zhì)大隊分析測試中心，山東青島266041；2.山東中煙工業(yè)有限責任公司，青島卷煙廠卷包車間，山東青島266100；3.中國科學院青島生物能源與過程研究所生物基材料重點實驗室，山東青島266101）

1 前言

水體中可溶性無機碳（DIC）存在 四 種 形 式 ：CO2、HCO3-、H2CO3、CO32-，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化，且主要受水體PH值的影響。但是生活在水體中的微藻只能吸收利用CO2和HCO3-[1]。二氧化碳可以自由擴散進入細胞進而為微藻細胞的光合作用所利用；碳酸氫根離子既可以直接轉(zhuǎn)運也可間接轉(zhuǎn)運到細胞中為微藻細胞所利用[2]。

HCO3-對水體中生物有重要的作用，竇艷艷等[3]研究了碳酸氫根緩解高營養(yǎng)負荷下苦草(Vallisneria natans)脅迫的作用，證明了水體HCO3——DIC增加可以緩解富營養(yǎng)化對沉水植物的脅迫作用。Maberly等學者的研究顯示，大多數(shù)沉水植物可以適應低CO2環(huán)境的原因，是由于其可以利用HCO3——DIC，典型沉水植物苦草、菹草(Potamogeton crispus)和馬來眼子菜(Potamogeton malaianus)等[4]。

目前，碳酸氫根的測定方法主要有滴定法[5]、比色法[6]、色譜法[7]、電極法[8]以及其他方法[9]。目前的測定方法雖有一定的應用范圍，但是對于其快速靈敏的定量測定仍有一定的差距，為此我們提出了一種非抑制性快速定量測定藍藻培養(yǎng)液中碳酸氫根的離子色譜法。

一般情況下，離子色譜在測定陰離子方法中都需要抑制器對其進行抑制。而測定碳酸氫根離子，淋洗出來的HCO3-離子與H+結(jié)合產(chǎn)生H2CO3由于其揮發(fā)性，不能進行定量測定。雖然之前有用陰離子色譜柱（AS15、AS16、AS17）對其進行檢測，但都不能進行定量。基于此原因，采用非抑制性離子色譜，探索性地采用OptimixC18/SCX陽離子交換柱，用稀釋1000倍除碳酸氫鈉的母液作為淋洗液，從而扣除基體的干擾，成功實現(xiàn)了定量檢測藍藻培養(yǎng)中碳酸氫根的測定，結(jié)果表明：該方法前處理簡單、選擇性好、靈敏度高，適用于藻類細胞培養(yǎng)液中碳酸氫根的測定。

表1 標準溶液的質(zhì)量濃度（單位：mg/L）

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

離子色譜儀：ICS-5000型多功能離子色譜系統(tǒng)，包括雙泵(DP)模塊、電導檢測器（CD）/色譜(DC)模塊、自動進樣器(AS)模塊；Chromeleon 6.8色譜軟件操作，美國Thermo Scientific公司；

Milli-Q Advantage A10超純水制備儀；

碳酸氫鈉（GR，天津市科密歐試劑有限公司）。

2.2 樣品處理

鹽脅迫后每隔24 h取樣2 mL藍藻培養(yǎng)液，以6000 r/min速度離心5分鐘，取上清液。將上清液稀釋5倍后取約3 mL溶液用0.22 μm水相濾膜過濾。

2.3 色譜條件

色譜柱：Optimix C18/SCX；流動相：5.0 mM甲基磺酸。流速為0.2 mL/min，等度洗脫；進樣體積：50 μL，柱溫：30 ℃；電導檢測。

2.4 標準曲線的繪制

用稀釋1000倍除碳酸氫鈉的藍藻母液配制500 mg/L碳酸氫鈉標準儲備液，然后用其配成表2中不同濃度標準溶液，按2.3節(jié)的色譜條件進樣分析，以峰面積y(nC×min)為縱坐標，以質(zhì)量濃度x(mg/L)為橫坐標，繪制標準曲線。

2.5 重復性和回收率實驗

取配制好的 20、100、500 mg/L 的碳酸氫鈉標準溶液4 mL于三支4 mL離心管中，先各取1.5 mL進行色譜分析，各重復8次進樣。

將剩余的碳酸氫鈉標準溶液以6000 r/min速度離心5分鐘，取上清液。將上清液稀釋5倍后取約3 mL溶液用0.22 μm水相濾膜過濾后，取濾液進行色譜分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 色譜柱的選擇

碳酸氫根和碳酸根離子的電導率在無機陰離子中屬于最低的，所以我們用強背景電導的淋洗液，用Optimix C18/SCX強陽離子交換柱讓其產(chǎn)生負的色譜峰，選擇完全基線分離的柱子進行進一步的檢測和定量。

選擇用Optimix C18/SCX強陽離子交換柱色譜柱分離，5.0 mM甲基磺酸作淋洗液，用電導檢測，碳酸氫鈉基線分離。如圖1所示。

3.2 方法的評價

圖1 碳酸氫鈉的色譜圖（1-葡萄糖，2-葡萄糖酸）

圖2 標準混合物和四種樣品的色譜圖。

表2 方法的評價數(shù)據(jù)

將表1所列混合標準溶液依次進樣，以峰面積Y為縱坐標、標準溶液的質(zhì)量濃度X(mg/L)為橫坐標進行線性回歸，測得的線性相關(guān)系數(shù)為0.99946。選擇表1中4、6、10號標準溶液連續(xù)進樣8次，測得相對標準偏差均小于1.00%。將濃度為 4、6、10號標準液加入樣品，按照2.2樣品處理方法平行處理，測得平均回收率范圍是101.15%-111.10%。上述實驗所得線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)、相對標準偏差、回收率、檢測限等均列于表2。

3.3 實際樣品分析

將4個不同反應時間藍藻培養(yǎng)液樣品按照2.2所述方法進行前處理，樣品中碳酸氫鈉得到了較好分離，峰形尖銳。圖2為測定4個實際樣品的離子色譜圖。

4 結(jié)論

本文建立了非抑制性陽離子色譜法測定藍藻培養(yǎng)液中碳酸氫根的含量。該方法操作簡單，靈敏度較高，重現(xiàn)性和相關(guān)性好。為不同體系中碳酸氫根的研究提供了有效的分析方法。