固相微萃取法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用解析

奧來(lái)國(guó)信（北京）檢測(cè)技術(shù)有限責(zé)任公司 張媛

隨著人們生活水平和質(zhì)量的全面提升，人們對(duì)生活環(huán)境提出了更高的要求，加之科學(xué)技術(shù)發(fā)展，為環(huán)境監(jiān)測(cè)工作快速發(fā)展提供了技術(shù)支持。從目前的情況來(lái)說(shuō)，我國(guó)污染物種類比較多，廣泛滲透在空氣、土壤中，甚至水資源也受到了一定影響，含有大量的污染物質(zhì)，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式無(wú)法對(duì)這些復(fù)雜的污染物進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)精度和靈敏度有待提高，不能滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求，監(jiān)測(cè)效果不理想。導(dǎo)致該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因在于一些傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)方式一般需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的處理時(shí)間，操作比較復(fù)雜，容易造成物質(zhì)中重要成分的丟失，從而影響環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果，無(wú)法保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和完整性。將固相微萃取法運(yùn)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中，通過(guò)使用現(xiàn)代化技術(shù)，可以對(duì)各種污染物進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，效果比較理想，具有較高的使用價(jià)值。

一、固相微萃取法的概念概述

固相微萃取法作為一種全新的環(huán)境監(jiān)測(cè)方式，可以對(duì)各種監(jiān)測(cè)樣品進(jìn)行提前處理，其基礎(chǔ)在于傳統(tǒng)的固相萃取方案。新型的固相微萃取法保留了傳統(tǒng)萃取技術(shù)的基本特點(diǎn)，并且在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改革創(chuàng)新，填補(bǔ)了所有技術(shù)中的不足。傳統(tǒng)技術(shù)方式在具體應(yīng)用過(guò)程中，需要增加有機(jī)溶劑來(lái)解吸監(jiān)測(cè)樣品，而固相微萃取法無(wú)須這樣做就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有檢測(cè)樣品的萃取與解吸，之后對(duì)其濃縮和取樣處理。在使用固相微萃取法的過(guò)程中，需要把高分子涂層作為固定相，或者將纖維中含有的吸附劑作為固定相，之后通過(guò)吸收原理對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行萃取處理，從而在熱解吸過(guò)程中，利用氣相色譜樣器完成所有污染物質(zhì)的監(jiān)測(cè)工作[1]。在整個(gè)過(guò)程中，無(wú)須獲得太多的監(jiān)測(cè)樣品，只是對(duì)檢測(cè)物有著嚴(yán)格要求，操作比較便利，并且能夠做到快速監(jiān)測(cè)，其特點(diǎn)在于能夠與其他設(shè)備一同應(yīng)用，特別是在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中展現(xiàn)出了良好的使用價(jià)值。

二、固相微萃取法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用原理及優(yōu)勢(shì)

固相微萃取法是環(huán)境監(jiān)測(cè)中采用的一種全新的樣品前處理技術(shù)，涉及的工作流程有萃取、解吸、濃縮、取樣等。固相微萃取法打破了傳統(tǒng)固相萃取中需要加入補(bǔ)充物或者有機(jī)溶劑的局限性，同時(shí)也延續(xù)了傳統(tǒng)固相萃取方式的優(yōu)勢(shì)，在運(yùn)用固相微萃取法的過(guò)程中，其固定相為纖維素上高分子涂層及吸附劑，在吸附工作原理和吸收工作原理的作用下實(shí)現(xiàn)目標(biāo)組分的萃取、濃縮，之后通過(guò)氣相色譜進(jìn)樣器實(shí)現(xiàn)熱解吸。和傳統(tǒng)固相萃取技術(shù)比較，固相微萃取法有著明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這種方式對(duì)監(jiān)測(cè)物的選擇性有著較高的要求，并且所需要獲取的物質(zhì)量比較少，在實(shí)際操作中，這種方式更加便捷，監(jiān)測(cè)人員能夠隨身攜帶涂層完成樣品采集、分析等工作，并且真正做到現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)收集與分析。固相微萃取法能夠利用高效液相色譜、電泳、紫外光譜等現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)設(shè)備，保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，可以在各種環(huán)境監(jiān)測(cè)中使用[2]。通過(guò)對(duì)我國(guó)固相微萃取法發(fā)展情況的調(diào)查，這種方式在未來(lái)環(huán)境監(jiān)測(cè)中能夠得到良好的發(fā)展，應(yīng)用前景廣闊。

通常情況下，在使用固相微萃取法的過(guò)程中，可以將其劃分為四種類型，在日常應(yīng)用中，技術(shù)工作人員可以結(jié)合使用現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇適宜的固相微萃取法，從而保證工作質(zhì)量和效率，改進(jìn)工作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施，更好地滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)要求。在使用固相微萃取法的過(guò)程中，需要保留固相微萃取法的使用優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，規(guī)避一些有機(jī)溶劑在使用過(guò)程中出現(xiàn)的異常狀況，有效提高工作水平和效率。

第一，直接萃取法作為當(dāng)前廣泛采用的一種工作方式，相關(guān)人員比較重視現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用，以提高工作水平和質(zhì)量。直接萃取法作為當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的監(jiān)測(cè)技術(shù)，適合應(yīng)用于氣體或者液體物質(zhì)的監(jiān)測(cè)中。在具體應(yīng)用時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)把固相吸附劑導(dǎo)入到待測(cè)樣品中，這種方式的主要優(yōu)勢(shì)就是萃取效率比較高，能夠保證工作質(zhì)量。

第二，頂空萃取法適合應(yīng)用一些具備揮發(fā)性和半揮發(fā)性的物質(zhì)監(jiān)測(cè)中。在具體應(yīng)用中，相關(guān)技術(shù)人員需要把固相吸附劑導(dǎo)入在樣品中，利用待測(cè)物質(zhì)的揮發(fā)性進(jìn)入到頂空，擴(kuò)散在萃取各個(gè)層面，能夠有效縮短操作時(shí)間，提高工作效率。

第三，膜保護(hù)萃取法在使用過(guò)程中需要對(duì)部分分子量大的物質(zhì)進(jìn)行分析，在具體應(yīng)用方面，相關(guān)人員應(yīng)該把固相吸附劑導(dǎo)入到待測(cè)樣品中，可以充分了解現(xiàn)階段分析儀器的運(yùn)行狀況，順利完成定量監(jiān)測(cè)工作，提高監(jiān)測(cè)工作的精度和靈敏度[3]。

第四，磁性微萃取技術(shù)作為一種新型的固相微萃取方式，在綜合使用中，需要借助部分磁性材料對(duì)目標(biāo)進(jìn)行吸附處理，施加一定的外部磁場(chǎng)，及時(shí)、全面地處理溶劑中的磁性粒子，更好地滿足工作的具體要求。

三、固相微萃取法的應(yīng)用現(xiàn)狀

在對(duì)有機(jī)物濃度監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，如果采用固相微萃取法，則所需時(shí)間相對(duì)較短，并且能夠?qū)τ袡C(jī)物的形態(tài)、分布情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步了解環(huán)境質(zhì)量情況，通過(guò)采取有效的措施對(duì)污染源進(jìn)行處理。固相微萃取法作為當(dāng)前廣泛采用的一種環(huán)境監(jiān)測(cè)方式，被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，可以充分發(fā)揮固相微萃取法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

首先，萃取頭層涂料的混合作為固相微萃取法應(yīng)用的關(guān)鍵流程，目前只有少部分產(chǎn)品含有涂層，并且產(chǎn)品涂層種類較為單一，在諸多有機(jī)物檢測(cè)過(guò)程中容易受到一定限制，所以對(duì)萃取涂層進(jìn)行具體分析，尤其是對(duì)于部分成分比較特殊的涂層進(jìn)行認(rèn)真分析是非常重要的。只有進(jìn)行全面的分析和調(diào)查，才能將固相微萃取法的使用價(jià)值充分發(fā)揮出來(lái)，促進(jìn)固相微萃取法更好地發(fā)展。

其次，從環(huán)境監(jiān)測(cè)角度分析，實(shí)驗(yàn)室分析階段固相微萃取法在具體應(yīng)用中會(huì)面臨一些困難，如果測(cè)量組分的監(jiān)測(cè)環(huán)境和自然條件下的環(huán)境有明顯差異，則容易揮發(fā)的有機(jī)物濃度將會(huì)下降，所以室外現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)定的精準(zhǔn)性和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的精準(zhǔn)性之間有著一定差別。固相微萃取法發(fā)展原位技術(shù)已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)，尤其是在野外現(xiàn)場(chǎng)采用固相微萃取法進(jìn)行原位操作，能夠?qū)ξ廴疚锓N的類和濃度進(jìn)行科學(xué)測(cè)定[4]。

最后，海水中含有大量的離子有機(jī)物，污染物濃度相對(duì)偏高，但是實(shí)際能夠檢測(cè)出的物質(zhì)比較少，會(huì)給海水中的物質(zhì)測(cè)定帶來(lái)一定影響。通過(guò)使用固相微萃取法，能夠?qū)⑹箚?wèn)題得到全面處理，但是在具體應(yīng)用中，應(yīng)該對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境情況有一定認(rèn)識(shí)，并進(jìn)行具體分析。只有對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境有充分的了解，在使用固相微萃取法的過(guò)程中，才能夠保證監(jiān)測(cè)工作快速完成，有效地改善海洋生態(tài)環(huán)境。

四、固相微萃取法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

氣候環(huán)境對(duì)人類的發(fā)展有著直接影響，如果在社會(huì)發(fā)展中對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視度不高，容易造成生態(tài)環(huán)境的污染，無(wú)法為人們正常生活與發(fā)展提供良好的環(huán)境。加強(qiáng)對(duì)氣候環(huán)境的保護(hù)，是實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。環(huán)境監(jiān)測(cè)可以及時(shí)找到生態(tài)環(huán)境中潛藏的污染問(wèn)題，各個(gè)部門應(yīng)該給予此工作高度重視。當(dāng)前，環(huán)境監(jiān)測(cè)工作主要是根據(jù)大氣、土壤、水環(huán)境等內(nèi)容進(jìn)行，讓固相微萃取法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中已實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

（一）在大氣環(huán)境中的應(yīng)用

從目前的情況來(lái)看，在開(kāi)展大氣環(huán)境質(zhì)量工作時(shí)加強(qiáng)對(duì)大氣污染物的監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)找到存在的大氣污染問(wèn)題，采取相關(guān)措施進(jìn)行處理，減少生活、生產(chǎn)中污染物的排放。在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中，相關(guān)人員將監(jiān)測(cè)區(qū)域根據(jù)要求劃分為多個(gè)層級(jí)，具體為兩個(gè)方面，一個(gè)是室外大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)，另一個(gè)是室內(nèi)空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)。對(duì)于室外大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)，當(dāng)前技術(shù)人員比較注重污染物監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定工作方案，保證環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量。在實(shí)際工作中，技術(shù)人員采用固相微萃取法對(duì)大氣中的污染物成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中，VOCs氣體是對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重影響的成分，在固相微萃取法的作用下，可精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)樣品中污染物濃度。當(dāng)前，技術(shù)人員在實(shí)際工作中，根據(jù)壓強(qiáng)、濕度、溫度等指標(biāo)進(jìn)行濃度分析，提高大氣中污染物的監(jiān)測(cè)精度。對(duì)于室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)，與室外大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)比較，此工作的重要性不言而喻，因?yàn)槿藗冊(cè)谑覂?nèi)生活的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)室外，如果室內(nèi)空氣質(zhì)量無(wú)法保證，必然會(huì)影響工作效率和質(zhì)量的提高。當(dāng)前，技術(shù)人員在室內(nèi)采用固相微萃取法時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況，加快氣體流動(dòng)，提高采樣水平，對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)[5]。例如，近幾年我國(guó)對(duì)大氣環(huán)境污染的研究力度比較大，研究人員對(duì)空氣污染成分進(jìn)行了具體劃分，進(jìn)一步分析這些污染物對(duì)人體的影響。當(dāng)前，空氣污染可能會(huì)造成胎兒畸形的概率升高，并且給人體呼吸系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中，對(duì)于一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行具體分析，檢測(cè)氣體中的污染物質(zhì)。在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中，監(jiān)測(cè)成分包含揮發(fā)性有機(jī)酸、苯類物質(zhì)等，通過(guò)對(duì)氣體中污染物成分的探究，找到大氣中的污染物。

（二）在土壤環(huán)境中的應(yīng)用

在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中，相關(guān)人員非常注重固相微萃取法的應(yīng)用，因?yàn)橥寥雷陨頌楣腆w樣品，在環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中，相關(guān)人員可以采用預(yù)先處理的方式，通過(guò)加熱處理，把土壤中的揮發(fā)性物質(zhì)分離出來(lái)，之后采用頂空萃取方式測(cè)量出揮發(fā)的有機(jī)物成分，保證工作效率與質(zhì)量。在具體操作中，這種方式只適合應(yīng)用于部分揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測(cè)，對(duì)于部分無(wú)法揮發(fā)的污染物監(jiān)測(cè)，相關(guān)人員需要結(jié)合具體情況制定具體的操作方案，把分析液導(dǎo)入到容器中，及時(shí)吸附土壤中的有機(jī)物。通過(guò)分析把土壤中的成分進(jìn)行分離處理，深入了解土壤的污染情況，制訂治理計(jì)劃。采用微處理方式可以精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)土壤中污染物成分，相關(guān)人員在開(kāi)展土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的過(guò)程中，可利用有機(jī)溶劑把土壤中的污染物分離處理，之后采取固相微萃取法提高檢測(cè)工作質(zhì)量和效率。在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)對(duì)污染物進(jìn)行分類，精準(zhǔn)測(cè)量土壤中的污染物成分。在實(shí)際工作中，相關(guān)人員需要注重對(duì)多環(huán)芳烴、有機(jī)含氯農(nóng)藥等污染物的監(jiān)測(cè)，之后根據(jù)土壤硬度和黏度等相關(guān)數(shù)據(jù)，改善工作質(zhì)量，提高測(cè)量工作的準(zhǔn)確性。例如，相關(guān)人員在測(cè)定土壤中污染物成分的過(guò)程中，一般會(huì)選用二氯甲烷溶液作為試劑，對(duì)土壤中的成分進(jìn)行具體分析，及時(shí)確定出土壤中的污染物。

（三）在水環(huán)境中的應(yīng)用

在水環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)過(guò)程中，相關(guān)工作人員要提高污染物監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量，廣泛采用的工作方式有兩個(gè)，一個(gè)是直接萃取法，另一個(gè)是頂空萃取法。在日常工作中，相關(guān)人員需要對(duì)水體樣品中的污染物成分有充分的認(rèn)識(shí)，在采用固相微萃取法的過(guò)程中，可以提出針對(duì)性的改進(jìn)意見(jiàn)，從而提高環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量和水平。相關(guān)人員應(yīng)該全面提高自身專業(yè)水平和能力，更好地完成水環(huán)境中污染物的監(jiān)測(cè)。從目前的情況來(lái)看，相關(guān)人員在進(jìn)行水體污染物監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，采用的技術(shù)方案有三種。第一，利用SPME-CE技術(shù)可以對(duì)水體中的有機(jī)污染物成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種方式在具體應(yīng)用中表現(xiàn)出較強(qiáng)的靈敏性，要求相關(guān)人員給予高度重視，提高自身工作水平，為企業(yè)更好地發(fā)展制定科學(xué)的工作方案。第二，芯片PDMS，在萃取過(guò)程中，需要在相關(guān)測(cè)量設(shè)備作用下對(duì)水土污染物中的污染物成分進(jìn)行檢測(cè)。第三，SPME-GC技術(shù)，也就是對(duì)工業(yè)廢水中的污染物成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)。現(xiàn)階段，環(huán)境監(jiān)測(cè)工作人員在實(shí)際工作中需要結(jié)合工作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和應(yīng)用場(chǎng)景，選擇對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，從而提高工作質(zhì)量和水平，獲取理想的工作成果。

（四）固相微萃取法應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的前景

現(xiàn)階段，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了固相微萃取技術(shù)的更好發(fā)展，在固相微萃取法的作用下，能夠更好地滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)要求，促進(jìn)環(huán)境監(jiān)測(cè)水平和質(zhì)量的提高，擁有良好的發(fā)展前景。由于在使用固相微萃取法過(guò)程中，能夠精準(zhǔn)萃取涂層樣品，并且涂層在具體應(yīng)用中能夠配合不同的設(shè)備，使用范疇比較廣泛，操作更加便利。在使用固相微萃取法時(shí)，無(wú)須使用有機(jī)溶劑，所應(yīng)用的樣品量相對(duì)較少，能夠反復(fù)應(yīng)用在樣品采樣中，給監(jiān)測(cè)人員工作順利進(jìn)行提供支持[6]。監(jiān)測(cè)人員通過(guò)該涂層，能夠?qū)悠肪唧w情況具體分析，對(duì)于一些比較復(fù)雜的環(huán)境污染問(wèn)題，能夠給讓環(huán)境監(jiān)測(cè)人員全面地了解環(huán)境情況，及時(shí)調(diào)整過(guò)工作計(jì)劃，提高環(huán)境監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度。

五、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，固相微萃取法具有一定的特殊性，在具體使用中有著明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅具有傳統(tǒng)萃取方式的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，并且使用固相微萃取法所需資金較少、安全性較高，所以在環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用廣泛。通過(guò)對(duì)固相微萃取法應(yīng)用情況的調(diào)查，不同層面能夠獲得對(duì)應(yīng)的涂層，對(duì)固相微萃取法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用起到了促進(jìn)作用，為了保證監(jiān)測(cè)質(zhì)量，在設(shè)備上提供更多的支持，可以保證環(huán)境監(jiān)測(cè)工作有序進(jìn)行。

相關(guān)鏈接

1.萃取過(guò)程——具有吸附涂層的萃取纖維暴露在樣品中進(jìn)行萃取

2.解吸過(guò)程— —將以完成萃取過(guò)程的萃取器針頭插入氣相色譜進(jìn)樣裝置的氣化室內(nèi)，使萃取纖維暴露在高溫載氣中，并使萃取物不斷地被解吸下來(lái)，進(jìn)入后序的氣相色譜分析。

固相微萃取法 - 裝置 固相微萃取裝置外型如一只微量進(jìn)樣器，由手柄（holder）和萃取頭或纖維頭（fiber）兩部分構(gòu)成，萃取頭是一根1㎝長(zhǎng)，涂有不同吸附劑的熔融纖維，接在不銹鋼絲上，外套細(xì)不銹鋼管（保護(hù)石英纖維不被折斷），纖維頭在鋼管內(nèi)可伸縮或進(jìn)出，細(xì)不銹鋼管可穿透橡膠或塑料墊片進(jìn)行取樣或進(jìn)樣。手柄用于安裝或固定萃取頭，可永遠(yuǎn)使用。

固相微萃取法分類-直接萃取

直接萃取方法中，涂有萃取固定相的石英纖維被直接插入到樣品基質(zhì)中，目標(biāo)組分直接從樣品基質(zhì)中轉(zhuǎn)移到萃取固定相中。在實(shí)驗(yàn)室操作過(guò)程中，常用攪拌方法來(lái)加速分析組分從樣品基質(zhì)中擴(kuò)散到萃取固定相的邊緣。對(duì)于氣體樣品而言，氣體的自然對(duì)流已經(jīng)足以加速分析組分在兩相之間的平衡。但是對(duì)于水樣品來(lái)說(shuō)，組分在水中的擴(kuò)散速度要比氣體中低3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，因此須要有效的混勻技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)樣品中組分的快速擴(kuò)散。比較常用的混勻技術(shù)有：加快樣品流速、晃動(dòng)萃取纖維頭或樣品容器、轉(zhuǎn)子攪拌及超聲。