固相微萃取法在環境監測中的應用解析

奧來國信（北京）檢測技術有限責任公司 張媛

隨著人們生活水平和質量的全面提升，人們對生活環境提出了更高的要求，加之科學技術發展，為環境監測工作快速發展提供了技術支持。從目前的情況來說，我國污染物種類比較多，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，傳統的監測方式無法對這些復雜的污染物進行全面監測，監測精度和靈敏度有待提高，不能滿足環境監測的要求，監測效果不理想。導致該現象出現的原因在于一些傳統的環境監測方式一般需要經過較長的處理時間，操作比較復雜，容易造成物質中重要成分的丟失，從而影響環境監測結果，無法保證監測數據的真實性和完整性。將固相微萃取法運用于環境監測中，通過使用現代化技術，可以對各種污染物進行全面監測，效果比較理想，具有較高的使用價值。

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境監測方式，可以對各種監測樣品進行提前處理，其基礎在于傳統的固相萃取方案。新型的固相微萃取法保留了傳統萃取技術的基本特點，并且在其基礎上進行改革創新，填補了所有技術中的不足。傳統技術方式在具體應用過程中，需要增加有機溶劑來解吸監測樣品，而固相微萃取法無須這樣做就可以實現對所有檢測樣品的萃取與解吸，之后對其濃縮和取樣處理。在使用固相微萃取法的過程中，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，之后通過吸收原理對監測目標進行萃取處理，從而在熱解吸過程中，利用氣相色譜樣器完成所有污染物質的監測工作[1]。在整個過程中，無須獲得太多的監測樣品，只是對檢測物有著嚴格要求，操作比較便利，并且能夠做到快速監測，其特點在于能夠與其他設備一同應用，特別是在現場監測中展現出了良好的使用價值。

二、固相微萃取法在環境監測中的應用原理及優勢

固相微萃取法是環境監測中采用的一種全新的樣品前處理技術，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固相萃取中需要加入補充物或者有機溶劑的局限性，同時也延續了傳統固相萃取方式的優勢，在運用固相微萃取法的過程中，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現目標組分的萃取、濃縮，之后通過氣相色譜進樣器實現熱解吸。和傳統固相萃取技術比較，固相微萃取法有著明顯的技術優勢，這種方式對監測物的選擇性有著較高的要求，并且所需要獲取的物質量比較少，在實際操作中，這種方式更加便捷，監測人員能夠隨身攜帶涂層完成樣品采集、分析等工作，并且真正做到現場即時收集與分析。固相微萃取法能夠利用高效液相色譜、電泳、紫外光譜等現代化監測設備，保證監測結果的準確性和有效性，可以在各種環境監測中使用[2]。通過對我國固相微萃取法發展情況的調查，這種方式在未來環境監測中能夠得到良好的發展，應用前景廣闊。

通常情況下，在使用固相微萃取法的過程中，可以將其劃分為四種類型，在日常應用中，技術工作人員可以結合使用現場的實際情況，選擇適宜的固相微萃取法，從而保證工作質量和效率，改進工作現場設施，更好地滿足環境監測要求。在使用固相微萃取法的過程中，需要保留固相微萃取法的使用優勢與特點，規避一些有機溶劑在使用過程中出現的異常狀況，有效提高工作水平和效率。

第一，直接萃取法作為當前廣泛采用的一種工作方式，相關人員比較重視現代化技術的應用，以提高工作水平和質量。直接萃取法作為當前應用比較廣泛的監測技術，適合應用于氣體或者液體物質的監測中。在具體應用時，相關人員應把固相吸附劑導入到待測樣品中，這種方式的主要優勢就是萃取效率比較高，能夠保證工作質量。

第二，頂空萃取法適合應用一些具備揮發性和半揮發性的物質監測中。在具體應用中，相關技術人員需要把固相吸附劑導入在樣品中，利用待測物質的揮發性進入到頂空，擴散在萃取各個層面，能夠有效縮短操作時間，提高工作效率。

第三，膜保護萃取法在使用過程中需要對部分分子量大的物質進行分析，在具體應用方面，相關人員應該把固相吸附劑導入到待測樣品中，可以充分了解現階段分析儀器的運行狀況，順利完成定量監測工作，提高監測工作的精度和靈敏度[3]。

第四，磁性微萃取技術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目標進行吸附處理，施加一定的外部磁場，及時、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、固相微萃取法的應用現狀

在對有機物濃度監測的過程中，如果采用固相微萃取法，則所需時間相對較短，并且能夠對有機物的形態、分布情況進行監測，進一步了解環境質量情況，通過采取有效的措施對污染源進行處理。固相微萃取法作為當前廣泛采用的一種環境監測方式，被應用于各個領域，可以充分發揮固相微萃取法的應用優勢。

首先，萃取頭層涂料的混合作為固相微萃取法應用的關鍵流程，目前只有少部分產品含有涂層，并且產品涂層種類較為單一，在諸多有機物檢測過程中容易受到一定限制，所以對萃取涂層進行具體分析，尤其是對于部分成分比較特殊的涂層進行認真分析是非常重要的。只有進行全面的分析和調查，才能將固相微萃取法的使用價值充分發揮出來，促進固相微萃取法更好地發展。

其次，從環境監測角度分析，實驗室分析階段固相微萃取法在具體應用中會面臨一些困難，如果測量組分的監測環境和自然條件下的環境有明顯差異，則容易揮發的有機物濃度將會下降，所以室外現場實地測定的精準性和實驗室測量的精準性之間有著一定差別。固相微萃取法發展原位技術已經成為一種必然趨勢，尤其是在野外現場采用固相微萃取法進行原位操作，能夠對污染物種的類和濃度進行科學測定[4]。

最后，海水中含有大量的離子有機物，污染物濃度相對偏高，但是實際能夠檢測出的物質比較少，會給海水中的物質測定帶來一定影響。通過使用固相微萃取法，能夠將使問題得到全面處理，但是在具體應用中，應該對海洋生態環境情況有一定認識，并進行具體分析。只有對海洋生態環境有充分的了解，在使用固相微萃取法的過程中，才能夠保證監測工作快速完成，有效地改善海洋生態環境。

四、固相微萃取法在環境監測中的應用

氣候環境對人類的發展有著直接影響，如果在社會發展中對環境保護的重視度不高，容易造成生態環境的污染，無法為人們正常生活與發展提供良好的環境。加強對氣候環境的保護，是實現人類可持續發展的關鍵。環境監測可以及時找到生態環境中潛藏的污染問題，各個部門應該給予此工作高度重視。當前，環境監測工作主要是根據大氣、土壤、水環境等內容進行，讓固相微萃取法在環境監測中已實現廣泛應用。

（一）在大氣環境中的應用

從目前的情況來看，在開展大氣環境質量工作時加強對大氣污染物的監測，能夠及時找到存在的大氣污染問題，采取相關措施進行處理，減少生活、生產中污染物的排放。在大氣環境監測過程中，相關人員將監測區域根據要求劃分為多個層級，具體為兩個方面，一個是室外大氣環境監測，另一個是室內空氣環境監測。對于室外大氣環境監測，當前技術人員比較注重污染物監測，根據監測結果確定工作方案，保證環境監測質量。在實際工作中，技術人員采用固相微萃取法對大氣中的污染物成分進行監測，其中，VOCs氣體是對大氣環境造成嚴重影響的成分，在固相微萃取法的作用下，可精準監測樣品中污染物濃度。當前，技術人員在實際工作中，根據壓強、濕度、溫度等指標進行濃度分析，提高大氣中污染物的監測精度。對于室內空氣質量監測，與室外大氣環境監測比較，此工作的重要性不言而喻，因為人們在室內生活的時間遠遠超過室外，如果室內空氣質量無法保證，必然會影響工作效率和質量的提高。當前，技術人員在室內采用固相微萃取法時，需要根據實際情況，加快氣體流動，提高采樣水平，對室內空氣質量進行精準監測[5]。例如，近幾年我國對大氣環境污染的研究力度比較大，研究人員對空氣污染成分進行了具體劃分，進一步分析這些污染物對人體的影響。當前，空氣污染可能會造成胎兒畸形的概率升高，并且給人體呼吸系統造成嚴重影響。在大氣環境監測過程中，對于一定濃度的標準氣體進行具體分析，檢測氣體中的污染物質。在大氣環境監測中，監測成分包含揮發性有機酸、苯類物質等，通過對氣體中污染物成分的探究，找到大氣中的污染物。

（二）在土壤環境中的應用

在土壤環境監測中，相關人員非常注重固相微萃取法的應用，因為土壤自身為固體樣品，在環境監測過程中，相關人員可以采用預先處理的方式，通過加熱處理，把土壤中的揮發性物質分離出來，之后采用頂空萃取方式測量出揮發的有機物成分，保證工作效率與質量。在具體操作中，這種方式只適合應用于部分揮發性有機物的監測，對于部分無法揮發的污染物監測，相關人員需要結合具體情況制定具體的操作方案，把分析液導入到容器中，及時吸附土壤中的有機物。通過分析把土壤中的成分進行分離處理，深入了解土壤的污染情況，制訂治理計劃。采用微處理方式可以精準監測土壤中污染物成分，相關人員在開展土壤環境監測工作的過程中，可利用有機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工作質量和效率。在土壤環境監測過程中，相關人員應對污染物進行分類，精準測量土壤中的污染物成分。在實際工作中，相關人員需要注重對多環芳烴、有機含氯農藥等污染物的監測，之后根據土壤硬度和黏度等相關數據，改善工作質量，提高測量工作的準確性。例如，相關人員在測定土壤中污染物成分的過程中，一般會選用二氯甲烷溶液作為試劑，對土壤中的成分進行具體分析，及時確定出土壤中的污染物。

（三）在水環境中的應用

在水環境污染物監測過程中，相關工作人員要提高污染物監測工作質量，廣泛采用的工作方式有兩個，一個是直接萃取法，另一個是頂空萃取法。在日常工作中，相關人員需要對水體樣品中的污染物成分有充分的認識，在采用固相微萃取法的過程中，可以提出針對性的改進意見，從而提高環境監測質量和水平。相關人員應該全面提高自身專業水平和能力，更好地完成水環境中污染物的監測。從目前的情況來看，相關人員在進行水體污染物監測的過程中，采用的技術方案有三種。第一，利用SPME-CE技術可以對水體中的有機污染物成分進行監測，這種方式在具體應用中表現出較強的靈敏性，要求相關人員給予高度重視，提高自身工作水平，為企業更好地發展制定科學的工作方案。第二，芯片PDMS，在萃取過程中，需要在相關測量設備作用下對水土污染物中的污染物成分進行檢測。第三，SPME-GC技術，也就是對工業廢水中的污染物成分進行監測。現階段，環境監測工作人員在實際工作中需要結合工作現場實際情況和應用場景，選擇對應的監測技術，從而提高工作質量和水平，獲取理想的工作成果。

（四）固相微萃取法應用于環境監測的前景

現階段，隨著我國科學技術的快速發展，帶動了固相微萃取技術的更好發展，在固相微萃取法的作用下，能夠更好地滿足環境監測要求，促進環境監測水平和質量的提高，擁有良好的發展前景。由于在使用固相微萃取法過程中，能夠精準萃取涂層樣品，并且涂層在具體應用中能夠配合不同的設備，使用范疇比較廣泛，操作更加便利。在使用固相微萃取法時，無須使用有機溶劑，所應用的樣品量相對較少，能夠反復應用在樣品采樣中，給監測人員工作順利進行提供支持[6]。監測人員通過該涂層，能夠對樣品具體情況具體分析，對于一些比較復雜的環境污染問題，能夠給讓環境監測人員全面地了解環境情況，及時調整過工作計劃，提高環境監測精準度。

五、結束語

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勢，不僅具有傳統萃取方式的優勢與特點，并且使用固相微萃取法所需資金較少、安全性較高，所以在環境監測中應用廣泛。通過對固相微萃取法應用情況的調查，不同層面能夠獲得對應的涂層，對固相微萃取法在環境監測中的應用起到了促進作用，為了保證監測質量，在設備上提供更多的支持，可以保證環境監測工作有序進行。

相關鏈接

1.萃取過程——具有吸附涂層的萃取纖維暴露在樣品中進行萃取

2.解吸過程— —將以完成萃取過程的萃取器針頭插入氣相色譜進樣裝置的氣化室內，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，進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樣器，由手柄（holder）和萃取頭或纖維頭（fiber）兩部分構成，萃取頭是一根1㎝長，涂有不同吸附劑的熔融纖維，接在不銹鋼絲上，外套細不銹鋼管（保護石英纖維不被折斷），纖維頭在鋼管內可伸縮或進出，細不銹鋼管可穿透橡膠或塑料墊片進行取樣或進樣。手柄用于安裝或固定萃取頭，可永遠使用。

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中，目標組分直接從樣品基質中轉移到萃取固定相中。在實驗室操作過程中，常用攪拌方法來加速分析組分從樣品基質中擴散到萃取固定相的邊緣。對于氣體樣品而言，氣體的自然對流已經足以加速分析組分在兩相之間的平衡。但是對于水樣品來說，組分在水中的擴散速度要比氣體中低3-4個數量級，因此須要有效的混勻技術來實現樣品中組分的快速擴散。比較常用的混勻技術有：加快樣品流速、晃動萃取纖維頭或樣品容器、轉子攪拌及超聲。