摘 要 固相微萃取技術(shù)（SPME）是將取樣、萃取、濃縮等過(guò)程結(jié)合在一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的步驟完成，不需要借助于有機(jī)萃取劑，是一種較為簡(jiǎn)單且快捷的處理技術(shù)。本文對(duì)該技術(shù)的特征進(jìn)行了分析，并列舉了其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用成果。

關(guān)鍵詞 固相萃取技術(shù)；基本原理；技術(shù)特征；環(huán)境監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào) X830 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)061-0104-01

1 固相微萃取技術(shù)特征分析

1.1 固相微萃取技術(shù)基本原理

固相微萃取技術(shù)采用的是一種吸附原理，該技術(shù)將表面的涂有色譜的固定相的熔融石英纖維作為固相吸附劑對(duì)待測(cè)目標(biāo)中的各種成分進(jìn)行吸附，利用傳質(zhì)擴(kuò)散等效果保證吸附平衡。主要由兩個(gè)部分構(gòu)成，一個(gè)是萃取頭一個(gè)是微量注射器。萃取頭是一根長(zhǎng)度1cm帶有涂層的熔融石英纖維，通過(guò)不銹鋼管將其裝置到微量注射器上。在采樣的過(guò)程中利用氣相色譜進(jìn)樣器或者液相色譜、毛細(xì)管電泳等流動(dòng)相，將待測(cè)的組分從固相中采集下來(lái)，然后利用多種分析技術(shù)包括：氣相色譜、液相色譜、質(zhì)譜儀、電泳等檢測(cè)儀完成分析，從而獲得相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果。

1.2 固相微萃取技術(shù)特點(diǎn)分析

固相的微萃取技術(shù)體現(xiàn)的特點(diǎn)是檢測(cè)耗時(shí)短，操作簡(jiǎn)單，不需要有機(jī)溶劑；選擇與待測(cè)成分相似的萃取頭從而縮減了進(jìn)樣時(shí)間，并且分離效果好；不過(guò)制作固相微萃取頭難度大，容易造成損壞且成本高；萃取頭上的固定液容易受到環(huán)境干擾而失效；解析進(jìn)樣耗時(shí)長(zhǎng)，峰擴(kuò)展加寬會(huì)出現(xiàn)拖尾峰的情況；隨著使用次數(shù)的增加，萃取的能力將被削弱，萃取頭壽命偏短。其中影響固相微萃取技術(shù)的因素有：

1）涂層質(zhì)量：萃取涂層對(duì)固相微萃取技術(shù)的影響最大，選擇性和靈敏度都將影響萃取效果，通常對(duì)萃取涂層的選擇是針對(duì)與分析對(duì)象而定，即分析物與萃取層的相容性決定涂層。用極性涂層萃取極性化合物，非極性涂層萃取非極性化合物。涂層厚度等也是影響測(cè)量的因素，涂層的厚度大則吸附量大有利于提高靈敏度，但是待測(cè)成分對(duì)于涂層而言是擴(kuò)散的過(guò)程，如果厚度大則需要達(dá)到平衡的時(shí)間長(zhǎng)，分析速度也就慢，所以測(cè)定不同的組分則涂層也需要針對(duì)性設(shè)計(jì)。通常來(lái)說(shuō)小分子或者揮發(fā)型物質(zhì)才利用厚涂層完成，而大分子或者不易揮發(fā)型物質(zhì)的則為薄膜涂層。

2）萃取環(huán)境溫度：溫度對(duì)萃取的影響也是不容忽視的，溫度高則測(cè)定對(duì)象的擴(kuò)散系數(shù)增加，這有利于在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡，從而提高了分析的速度；但是隨著溫度的不斷增加則會(huì)導(dǎo)致組分在頂空氣體與涂層間的分配系數(shù)降低，最終導(dǎo)致其附著能力下降影響萃取的靈敏度。在進(jìn)行多組分測(cè)定的時(shí)候，選擇適宜的萃取溫度更是尤為重要。

3）萃取的時(shí)間：萃取需要一個(gè)過(guò)程，其萃取完成的標(biāo)志是達(dá)到平衡。萃取中的動(dòng)力學(xué)過(guò)程需達(dá)到平衡所需要時(shí)間，這就取決于待測(cè)組分完成物質(zhì)傳遞和擴(kuò)散的速度。物質(zhì)傳遞和擴(kuò)散的速度與分子熱運(yùn)行相關(guān)，所以利用溫度、聲波、攪動(dòng)、微波等增加分子熱運(yùn)行性能就可以促進(jìn)過(guò)程加速，以此獲得最佳的萃取時(shí)間，通常利用吸附量-萃取時(shí)間曲線來(lái)確定萃取時(shí)間。

2 固相微萃取技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

固相微萃取技術(shù)從其被創(chuàng)造以來(lái)不斷的被完善，目前已經(jīng)形成了多種技術(shù)結(jié)合的綜合性檢測(cè)技術(shù)，其特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、無(wú)需溶劑、速度快等，且具有較高的靈敏度和檢測(cè)限。目前其在食品、藥品、毒理等研究領(lǐng)域獲得了成功的應(yīng)用，同時(shí)隨著研究和試驗(yàn)的發(fā)展，其也在環(huán)境監(jiān)測(cè)中獲得了較好的效果，如在大氣監(jiān)測(cè)、水體監(jiān)測(cè)、土壤監(jiān)測(cè)等一系列環(huán)境監(jiān)測(cè)。我國(guó)關(guān)于這方面的研究也在不斷地發(fā)展中，下面就分析該技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用情況。

2.1 在空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

以工業(yè)廢氣監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用為例，采用固相微萃取技術(shù)和

GC/MS聯(lián)用的模式，實(shí)踐證明是一種高效且靈敏的方法，對(duì)于工業(yè)廢氣的定性和定量檢測(cè)獲得了較好的效果。研究人員利用該方法連續(xù)測(cè)定工業(yè)廢氣中的有機(jī)污染組分的濃度，同時(shí)可以測(cè)定出多達(dá)75種污染組分，包括了烷烴類、烯烴、醇醛類、酮類、芳香烴類的測(cè)量，證明其測(cè)量結(jié)果較為準(zhǔn)確，奠定了固相微萃取技術(shù)在空氣檢測(cè)中的應(yīng)用基礎(chǔ)。后來(lái)研究人員進(jìn)一步利用SPME-GC/FID聯(lián)用的技術(shù)，測(cè)定了聚合工藝中產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪胺，包括甲胺、乙胺、二甲胺等組分的精確測(cè)量，將其與短時(shí)間暴露值和8小時(shí)平均值進(jìn)行了對(duì)比，其結(jié)果也達(dá)到了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 水體環(huán)境的檢測(cè)

利用固相微萃取技術(shù)檢測(cè)水體環(huán)境的也在實(shí)踐中獲得了成功，目前應(yīng)用較多的是頂空固相微萃取和GC/MC聯(lián)用來(lái)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，測(cè)定水中的有機(jī)物和重金屬含量。其中研究人員利用該技術(shù)同時(shí)測(cè)定了我國(guó)某區(qū)域水系中的乙草胺、丁草胺等濃度。其中濃度測(cè)量的結(jié)果可以滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。還有研究人員利用

SPME-GC/ICP/MS聯(lián)用的技術(shù)，對(duì)開(kāi)放海域、河流等進(jìn)行了海水甲基汞、無(wú)機(jī)汞的測(cè)量，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)船廠附近和封閉式碼頭的甲基汞含量偏高，其濃度水平高于開(kāi)放海域中甲基汞的含量；而無(wú)機(jī)汞的濃度也是大幅度的超出了外部開(kāi)放海域的指標(biāo)。測(cè)定的結(jié)果可以表明，固相微萃取技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中表現(xiàn)出靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，不僅可以測(cè)量數(shù)值雜質(zhì)的濃度，也可測(cè)量其具體的存在形式。

另外，研究采用新型的大容量固定萃取裝置和熱解吸/氣相色譜聯(lián)測(cè)技術(shù)。對(duì)飲用水源的中的多環(huán)芳烴進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)定的對(duì)象為萘、菲、笨等。過(guò)程是先用微型磁性轉(zhuǎn)子和新型的固相微萃取裝置進(jìn)入到含有萘、聯(lián)苯、菲的溶液或者水源取樣中，并將其置于磁力攪拌裝置上，以固定的速度進(jìn)行攪拌，在室溫下進(jìn)行1.5 h萃取，然后將固相萃取裝置取出，除去表面的水分，置入到熱解吸儀的襯管中進(jìn)行加熱，脫附5分鐘，然后置入到色譜分析儀中。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，證明此方法的線性效果好，檢出限低，精度高等優(yōu)勢(shì)。

2.3 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)

固相微萃取技術(shù)測(cè)定土壤和沉積物中的目標(biāo)組分的濃度，從而監(jiān)測(cè)土壤中的有機(jī)物污染物的降解、轉(zhuǎn)化等過(guò)程。如對(duì)代謝物降解過(guò)程的監(jiān)測(cè)，研究人員利用SPME-GC/MS技術(shù)聯(lián)測(cè)多環(huán)芳烴的降解過(guò)程。發(fā)現(xiàn)芴菲芘在細(xì)菌的作用下降解的過(guò)程中一共形成了十多種痕量代謝產(chǎn)物，其中包括芴的降解產(chǎn)物，而其他兩種也會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。測(cè)定結(jié)果表明，利用固相微萃取技術(shù)與GC/MS聯(lián)用的測(cè)量，可以快速的測(cè)定這些代謝產(chǎn)物的濃度改變，由此會(huì)幫助了解土壤中有機(jī)物降解的過(guò)程，從而評(píng)估其對(duì)環(huán)境的污染情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，讓固相微萃取技術(shù)也不斷的進(jìn)步。隨著離子交換涂層技術(shù)和生物親和力涂層的不斷推出，已經(jīng)將固相微萃取技術(shù)直接結(jié)合到原子吸收設(shè)備、電感耦合等離子設(shè)備、火花放電設(shè)備等裝置上，從而讓固相微萃取技術(shù)的應(yīng)用拓展到了環(huán)境樣本的無(wú)機(jī)分析領(lǐng)域；還有隨著選擇性更高的印記分子固定相、對(duì)有機(jī)溶液更高的穩(wěn)定性的聚合涂層材料的研發(fā)，可以讓SPME為前處理技術(shù)的集成分析方法拓展更加廣闊的運(yùn)用空間，分析功能也隨之提高。

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