摘　要：環(huán)境監(jiān)測主要是對(duì)污染物以量化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析判斷，在監(jiān)測過程中需要對(duì)樣品中的分析物進(jìn)行分離和富集處理，而用固相微萃取法能夠簡單快速集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣與一體。本文對(duì)固相微萃取法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：固相微萃取法;環(huán)境監(jiān)測;應(yīng)用

固相微萃取法SPME(Solid-phase microextraction)是近年來國際上興起的一項(xiàng)試樣分析前處理新技術(shù)。它無需溶劑和復(fù)雜裝置，能直接從液體或氣體樣品中采集揮發(fā)或非揮發(fā)性的化合物，能與任何型號(hào)的氣相或液相色譜連用，現(xiàn)將這項(xiàng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

一、固相微萃取法的原理

固相微萃取法SPME是一種使用固相萃取的技術(shù)原理進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測的方法。固相微萃取主要針對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分析，根據(jù)有機(jī)物與溶劑之間“相似相溶”的原則，使用固相微萃取器在樣品中萃取出待測物后直接與氣相色譜或者高效液相色譜聯(lián)用，從而檢測出分析物的具體濃度。SPME與其他萃取方法的比較如下表1所示：

表1 固相微萃取法與其他萃取方法的比較結(jié)果

通過表1可看出SPME保留了其他方法所有的優(yōu)點(diǎn)，摒棄了需要柱填充物和使用溶劑進(jìn)行解析的弊病。在固相微萃取法的使用過程中，萃取器是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的核心。固相微萃取器主要由活塞帽、針筒、針頭以及石英纖維組成。涂有吸附劑的石英纖維在針頭內(nèi)部，起到保護(hù)作用的同時(shí)還可以通過活塞自由進(jìn)出，用以完成對(duì)待測物的萃取過程。

SPME主要的實(shí)驗(yàn)過程可以分為萃取和解吸兩部分，萃取過程中先將涂有萃取固相的石英纖維插入樣品基質(zhì)中進(jìn)行萃取;解吸過程是將萃取完成的石英纖維插入氣象色譜進(jìn)樣裝置的氣化室內(nèi)，通過高溫載氣將萃取物解吸出來，便于進(jìn)行氣相色譜分析。由于SPME是一個(gè)負(fù)載的傳質(zhì)過程，因此分析結(jié)果會(huì)受到涂層特性、萃取過程的溫度、濕度、時(shí)間、鹽效應(yīng)以及溶液酸堿度等影響，所以在監(jiān)測過程中需要將這些因素的差異性控制在最小的范圍內(nèi)。

二、固相微萃取法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

SPME有三種萃取方式：頂空萃取、空氣萃取和直接萃取。對(duì)揮發(fā)性特別強(qiáng)的樣品，可采取頂空或空氣萃取，對(duì)于半揮發(fā)性和不揮發(fā)性樣品，應(yīng)采取直接萃取。SPME萃取方式的選擇主要與待測物的揮發(fā)性、基質(zhì)和探針固定相涂層的性質(zhì)有關(guān)，以下就對(duì)SPME在環(huán)境監(jiān)測中的不同應(yīng)用基質(zhì)進(jìn)行具體分析：

(一)氣體監(jiān)測

在氣體環(huán)境中，由于氣態(tài)物質(zhì)本身具有良好的揮發(fā)性，因此可以將分析物快速的解析到氣相色譜柱當(dāng)中，監(jiān)測時(shí)間大大降低，并且有助于提高分析物的檢出限。如果對(duì)甲醛、有機(jī)胺類、羥酸類物質(zhì)進(jìn)行檢測時(shí)，可以利用衍生化技術(shù)(通過化學(xué)變換把化合物轉(zhuǎn)化成類似化學(xué)結(jié)構(gòu)的物質(zhì))將這些物質(zhì)轉(zhuǎn)化成非極性或者易揮發(fā)性分析物，進(jìn)一步提高分析物在萃取固定相當(dāng)中的擴(kuò)撒程度，提高固相微萃取法的靈敏度以及準(zhǔn)確度。

此外，SPME對(duì)氣體環(huán)境污染物進(jìn)行監(jiān)測的過程中，氣體的溫度與濕度對(duì)監(jiān)測結(jié)果的影響較大，例如在對(duì)空氣中的甲醛進(jìn)行檢測室，溫度的變化能夠影響到涂有聚二甲基氧烷石英纖維的萃取效果，通過實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)溫度變化值為1℃時(shí)，分析結(jié)果的偏差可以達(dá)到10%;在監(jiān)測大氣中的有機(jī)硫污染物時(shí)，當(dāng)濕度的變化為0%～76%時(shí)，固相微萃取法的分析精確度將會(huì)降低0.06%，所以在監(jiān)測過程中需要保持恒定的溫度和濕度。

(二)液體監(jiān)測

現(xiàn)階段SPME已經(jīng)廣泛應(yīng)用于江、河、湖、海以及飲用水中有機(jī)污染物的監(jiān)測。對(duì)于液體基質(zhì)的監(jiān)測通常采用直接萃取法和頂空萃取法，直接萃取方法中，涂有萃取固定相的石英纖維直接與樣品基質(zhì)相接處，然后萃取出分析物。為了能夠確保分析物更加快速的擴(kuò)散到石英纖維的萃取固定相中，可以在整個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中不斷地?cái)嚢鑱砑铀俜治鑫锏臄U(kuò)散速度。還可以通過混勻技術(shù)加速液態(tài)樣品中分析物的擴(kuò)散速度。目前常見的混勻技術(shù)包括加快樣品流速、晃動(dòng)萃取纖維頭、樣品容器、轉(zhuǎn)子攪拌以及超聲波攪拌等。此外，使用混勻技術(shù)除了能夠加快分析物在萃取固定相中的擴(kuò)散速度之外，還能夠有效地減小萃取固定相外壁形成的液膜保護(hù)鞘，以便提高萃取分析的準(zhǔn)確度。

頂空萃取主要分以下兩個(gè)環(huán)節(jié)，首先將液相中的分析物擴(kuò)撒到氣相當(dāng)中，然后使用固相微萃取器進(jìn)行萃取分析。使用頂空萃取法可以有效的避免分析物受到其他高分子物質(zhì)以及不揮發(fā)性物質(zhì)的污染，而且萃取的速度要遠(yuǎn)大與直接萃取法，因此頂空萃取與直接萃取相比，平衡時(shí)間將會(huì)大大減少。使用固相微萃取法對(duì)液體進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，需要注意根據(jù)萃取涂層以及萃取方式的不同選擇與之相適應(yīng)的后續(xù)檢測裝置，而且對(duì)于一些極性、熱不穩(wěn)定性或者不易進(jìn)行萃取的分析物，可以通過衍生化技術(shù)，將其轉(zhuǎn)化成非極性、易揮發(fā)性分析物。

(三)固體監(jiān)測

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，SPME對(duì)于土壤等固態(tài)基質(zhì)，例如沉積物、土壤當(dāng)中，多氯聯(lián)苯、氯苯、無機(jī)汞鹽、酚類、石油烴類、有機(jī)錫類以及有機(jī)氯農(nóng)藥殘留量的監(jiān)測都有非常明顯的效果。例如有機(jī)氯農(nóng)藥大量殘留在土壤當(dāng)中，或者存留的時(shí)間較長，會(huì)通過揮發(fā)擴(kuò)散到周圍的空氣當(dāng)中造成大氣污染，并且還會(huì)隨著雨水滲入到地表造成地表水和地下水污染。如果人們直接飲用這些污染的水以及食物后，就會(huì)造成有機(jī)氯農(nóng)藥中毒，嚴(yán)重情況下還會(huì)危及人們的生體健康。使用SPME對(duì)于不同分析物需要尋找相對(duì)應(yīng)的取樣方法，例如在進(jìn)行土壤中多環(huán)芳烴污染物時(shí)可以使用頂空萃取法，在待測樣品中加入少量的丙酮與水的混合液，其中的極性分子能夠取代有機(jī)污染物在突然中的活性位點(diǎn)，從而可以很好地將其從土壤基質(zhì)中萃取出來。而且丙酮的揮發(fā)可以幫助多環(huán)芳烴污染物更加快速等擴(kuò)散到涂有萃取固相的石英纖維，，提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，從以往的經(jīng)驗(yàn)分析，使用固相微萃取法的最低檢出限可以達(dá)到0.1㎎/㎏。固相微萃取法在環(huán)境檢測中的應(yīng)用，檢測限可以達(dá)到ng/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差小于10%，有較寬的線性范圍，而且回收率高達(dá)90%以上。由此可見固相微萃取法在環(huán)境監(jiān)察當(dāng)中有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

三、結(jié)束語

綜上所述，本文主要研究了固相微萃取法SPME的實(shí)驗(yàn)原理以及與其他萃取方法相比的特點(diǎn)，并且重點(diǎn)分析了SPME在氣態(tài)、液態(tài)以及固態(tài)污染物的監(jiān)測中的應(yīng)用，由于SPME試驗(yàn)操作簡便、效果明顯、靈敏度高、回收率好，而且不使用任何有機(jī)溶劑，避免了對(duì)環(huán)境造成二次污染，因此在環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中可以進(jìn)行大面積的推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 穆肅.固相微萃取-毛細(xì)管氣相色譜法測定水中有機(jī)污染物[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2006年03期.

[2] 申書昌,付雙,劉睿.固相微萃取-氣相色譜法測定氨芐青霉素中丙酮和異丙醇?xì)埩袅縖J].化學(xué)工程師,2006年04期.

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”