固相微萃取技術(shù)在我國環(huán)境化學(xué)分析中的應(yīng)用探討

何愛紅

摘 要：固相微萃取在環(huán)境化學(xué)分析方面的作用顯著，隨著近年來研究工作的不斷深入與方法完善，也讓其逐漸擴(kuò)展到了食品、臨床化學(xué)、法醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。本文也將分析環(huán)境化學(xué)的技術(shù)理念，探討固相微萃取在環(huán)境樣品中的技術(shù)特征，避免在今后的化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境問題。

關(guān)鍵詞：固相微萃取技術(shù)；環(huán)境化學(xué)分析；應(yīng)用

中圖分類號：X132 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0362-02

引 言

環(huán)境化學(xué)分析是環(huán)境科學(xué)研究與環(huán)保工作中的重要手段，其研究的領(lǐng)域非常廣闊，對象復(fù)雜，技術(shù)要求較高。正因如此，在分析手段的選擇上就需要保持足夠的靈敏度與準(zhǔn)確度，從而能對復(fù)雜現(xiàn)象的組分進(jìn)行價態(tài)、狀態(tài)與結(jié)構(gòu)分析。固相微萃取技術(shù)憑借其顯著的技術(shù)優(yōu)勢，與環(huán)境化學(xué)分析實現(xiàn)了有效融合。

1 固相微萃取技術(shù)特征

固相微萃取。即solid-phasemicroextraction，在2004年正式出現(xiàn)，成為了化學(xué)領(lǐng)域的重點研究內(nèi)容。近年來該技術(shù)成為了環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域的常用技術(shù)，原因也在于其分析速度快、萃取效率與檢測靈敏度有所保障。相比于傳統(tǒng)技術(shù)，它在檢測過程中的自動化水平與使用范圍可以滿足現(xiàn)代檢測功能的要求，并具有廣闊的發(fā)展前景。

固相微萃取歐熔融石英光導(dǎo)纖維或是其它材料作為基體支持物，利用其相似相容的特點，在表面涂漬不同性質(zhì)的高分子層，并通過頂空方式來對待測物進(jìn)行提取與解析，通過一定的方式解吸附，最終進(jìn)行分離分析[1]。該技術(shù)可以進(jìn)行取樣、萃取和濃縮，可以在短時間內(nèi)達(dá)到測定的要求，也無需有機(jī)溶劑的支持，減少了對于環(huán)境的污染程度。總體來看，該技術(shù)針對的對象為有機(jī)物，按照相似者融入相同處的技術(shù)原理，對有機(jī)物進(jìn)行分析后，根據(jù)樣品基質(zhì)中對組分進(jìn)行萃取的模式進(jìn)行提煉，富集成堆后在利用固相提煉，使用色譜儀來進(jìn)行處理。從使用方法上看，其操作模式簡單，樣品在進(jìn)行萃取前不需要進(jìn)行凈化處理，不僅節(jié)省了時間，也避免了樣品的損失。而固相微萃取除了前文提到的優(yōu)勢外，熔融石英纖維還可以重復(fù)使用，保留了傳統(tǒng)萃取在技術(shù)上的優(yōu)點。

另外，該技術(shù)具有顯著的靈敏度，可以利用簡單的利器來進(jìn)行現(xiàn)場超痕量分析。該技術(shù)最早出現(xiàn)與環(huán)境樣品的監(jiān)測當(dāng)中，對微量元素分析工作起到了重要的輔助作用，另外，在固態(tài)樣品、水體和氣態(tài)樣品的檢測工作中同樣能發(fā)揮至關(guān)重要的作用。針對其技術(shù)特征，該技術(shù)也逐漸運用于生產(chǎn)與生活領(lǐng)域，在國內(nèi)外成為了主流的檢測技術(shù)。但需要注意的是，該技術(shù)雖然有著顯著優(yōu)勢，卻也存在著一定的潛在缺陷。如果在進(jìn)樣量無法保障的前提下，或是使用半環(huán)進(jìn)樣方式，則峰面積重復(fù)性會較低。此外，填料顆粒太細(xì)也會讓色譜柱產(chǎn)生堵塞。在未來的技術(shù)方案改進(jìn)中，這些內(nèi)容都需要進(jìn)一步進(jìn)行規(guī)劃[2]。

2 固相微萃取在環(huán)境化學(xué)分析中對于應(yīng)用

2.1 環(huán)境樣品分析

環(huán)境樣品的分析可以圍繞固態(tài)基質(zhì)、液態(tài)基質(zhì)與氣態(tài)基質(zhì)三個方面來展開。

固態(tài)基質(zhì)方面，在石油化工生產(chǎn)中，固相微萃取技術(shù)發(fā)揮了顯著的優(yōu)勢，而在環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域，也圍繞生產(chǎn)過程展開了技術(shù)分析，意圖通過其對環(huán)境產(chǎn)生的影響來定向分析化學(xué)污染物質(zhì)，并采取合理的調(diào)節(jié)手段。另一方面，農(nóng)藥在使用的過程中也會產(chǎn)生不同程度的水體污染與環(huán)境污染，為了避免在后續(xù)的生產(chǎn)任務(wù)中出現(xiàn)類似情況，就需要采取固相微萃取來監(jiān)測土壤中的污染物含量，防止生產(chǎn)過程對于環(huán)境的不利影響。

液態(tài)基質(zhì)則是近年來環(huán)境化學(xué)分析的重點內(nèi)容。由于水污染程度嚴(yán)重，尤其在工業(yè)生產(chǎn)中會排放大量廢棄物，這些污染物在進(jìn)入水源時必然造成水體環(huán)境的失衡，所以在水質(zhì)監(jiān)測工作結(jié)束之后，也應(yīng)該根據(jù)實際的分析結(jié)果來合理規(guī)劃萃取方案，對收集的水樣品進(jìn)行取樣監(jiān)測，避免嚴(yán)重的水體污染。另外，在環(huán)保工作當(dāng)中，有機(jī)物大量存在水體當(dāng)中，也會與水中的營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，提升營養(yǎng)含量，魚類與其它水生物也會因為區(qū)域內(nèi)的氧氣缺失問題而出現(xiàn)死亡。在固相微萃取的應(yīng)用過程中也需要注意這一方面的問題，讓有機(jī)物質(zhì)含量能夠在合理的范圍內(nèi)開展。以目前的環(huán)境化學(xué)分析工作來看，化學(xué)研究的對象通常是因為物質(zhì)排放而產(chǎn)生的環(huán)境污染，此時對于環(huán)保工作的落實程度難以保障，利用固相微萃取所起到的效果也相對顯著。

在氣態(tài)基質(zhì)的分析過程中，應(yīng)考慮到空氣污染帶來的不利影響。空氣污染不僅會在空氣中出現(xiàn)，而且會間接導(dǎo)致水體污染，最終影響固相微萃取的結(jié)果不容易達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)?？諝赓|(zhì)量檢測技術(shù)的不斷革新，也能形成相對穩(wěn)定的技術(shù)應(yīng)用方案。一般情況下固相微萃取技術(shù)是針對常見的污染源與污染物展開，例如汽車尾氣排放、燃料燃燒不充分產(chǎn)生的一氧化碳排放等，固相微萃取可以能夠?qū)@些氣態(tài)基質(zhì)進(jìn)行收集，減少工業(yè)生產(chǎn)階段所產(chǎn)生的成本消耗[3]。

2.2 衍生化方法應(yīng)用

嚴(yán)格意義上看，衍生化技術(shù)并不是直接發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，而是一種利用化學(xué)變換將化合物轉(zhuǎn)換成為類似化學(xué)結(jié)構(gòu)物質(zhì)的過程。一般情況下，特定的化合物在參與到衍生反應(yīng)的過程中，其化學(xué)成分、熔點、沸點、聚集態(tài)都會產(chǎn)生變化，如果檢測物質(zhì)難以被檢測，也可以對其進(jìn)行處理，生成可以被監(jiān)測的物質(zhì)。要進(jìn)行衍生化方法需要滿足一定的要求，不僅要對反應(yīng)條件要求較低，還需要快速、定量進(jìn)行，才能與樣品進(jìn)行有效的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)查無也能有利于色譜監(jiān)測與分離。固相微萃取技術(shù)可以直接針對原物質(zhì)而展開，也可以針對衍生物萃取提出，從而對檢驗工作進(jìn)行管理和控制，保障化學(xué)反應(yīng)不會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。例如甲醛衍生物普遍存在，通過固相微萃取將甲醛含量控制在規(guī)定范圍內(nèi)，就可以顯著降低其對生態(tài)環(huán)境的不利影響。

2.3 生物樣品檢測

固相微萃取在生物樣品檢測中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在藥物的生產(chǎn)過程當(dāng)中，將藥物生產(chǎn)所需要的原料轉(zhuǎn)換為需要的形式，可以避免在反應(yīng)階段出現(xiàn)原料浪費的情況。實際上，生物眼皮同樣需要萃取原料，利用析出反應(yīng)的原理提取原料中的某種物質(zhì)，避免在反應(yīng)中出現(xiàn)其它物質(zhì)的生成?？傮w來看，藥品生產(chǎn)環(huán)節(jié)所使用的原料復(fù)雜，固相微萃取技術(shù)在應(yīng)用前也需要目標(biāo)明確，確定反應(yīng)所適合的環(huán)境，防止在反應(yīng)期間因為環(huán)境不適合所導(dǎo)致的雜質(zhì)情況。對于這一類差異性的影響，需要考慮不同階段化合物對于溫度的差異性需求，在適當(dāng)?shù)臅r期進(jìn)行升溫處理，將溫度控制在合理范圍內(nèi)，對于萃取環(huán)境的控制具有顯著作用。

2.4 農(nóng)藥檢測

固相微萃取在農(nóng)藥檢測方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對食物的農(nóng)藥殘留檢測，包括殺蟲劑等各類有機(jī)物在內(nèi)的農(nóng)藥均可以被檢測出，對于不同類型的有機(jī)物還能提供多樣化的檢測方式。例如氨基甲酸內(nèi)農(nóng)藥的檢測難度較大，且缺少熱穩(wěn)定性與揮發(fā)性，直接檢測中，樣品含量偏低的情況普遍存在，且分離難度不斷加大。對于食品化學(xué)成分的分析需要利用固相微萃取來提升分離的效率與靈敏度。在監(jiān)測過程中，需要考慮到分離檢測技術(shù)與復(fù)雜機(jī)制當(dāng)中的痕量成分對于準(zhǔn)確度的要求，尤其是農(nóng)藥成分和現(xiàn)代色譜分離對于靈敏度的影響。因此，固相微萃取的技術(shù)研究可以實現(xiàn)多樣品的同時高通量分析，技術(shù)優(yōu)勢顯而易見。

3 結(jié) 語

固相微萃取作為現(xiàn)代分離測定的重要手段，其萃取度、靈敏性的優(yōu)勢讓其成為了分離和定項方面的首選技術(shù)，被利用到化學(xué)成分檢測分析的多個方面。在未來的研究工作當(dāng)中，還可以推動在其它行業(yè)的檢測分析技術(shù)提升，為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考和借鑒，并進(jìn)行技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

[1]劉瑞華，李 旭.環(huán)境化學(xué)分析中固相微萃取技術(shù)的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2016（7）：240.

[2]李文超，王永花，孫 成，等.分子印跡技術(shù)與固相微萃取技術(shù)聯(lián)用的研究進(jìn)展[J].環(huán)境化學(xué)，2011，30（9）：1663～1671.

[3]王曉樂，王 凱，賈金平，等.基于固相微萃取技術(shù)的GC-MS法快速檢測地溝油[J].分析試驗室，2014（2）：153～157.

收稿日期：2018-9-12