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固相微萃取法在环境监测中的应用

2025-02-22 81 上传者：管理员

摘要：目前受多种因素的影响，环境问题愈发受到人们的关注。为了保护人类赖以生存的家园，相关部门应加大对环境污染的治理力度，大力开展环境监测工作。随着科学技术的不断发展，固相微萃取法在环境监测领域得到了广泛普及。为了优化环境治理成效，为污染治理提供精确化的监测数据。本文围绕固相微萃取法进行了相关讨论，希望能够通过分析该方法在环境监测中的应用，为业内人士提供一定的帮助。

关键词：
固相微萃取法
水体环境
环境治理
环境监测
环境质量
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随着我国综合实力的不断发展壮大,国民的生活质量得到了明显提高,但是人们所处的环境质量却呈现出下降趋势｡在科技的支持下,应该大力开展环境监测､治理工作[1]｡由于造成环境污染的因素众多,因此,污染物会以多种形式存在于大气､土壤以及水体环境中,虽然每种污染物的含量比较低,但是污染物的形式比较多样化,这给检测工作带来了很大的难度｡在科技发展的推动下,固相微萃取法得到了不断的完善,这为环境监测工作带来了极大的帮助｡

1、固相微萃取法概述

1.1固相微萃取法的概念

虽然用于环境监测的方法具有多样性,但是相较于其他方法,固相微萃取法的特殊性比较突出｡这种方法是从固相萃取法的基础上延伸得到的,不但具有传统方法的技术优势,而且还针对传统方法中的不足进行了改进｡具体而言,这种方法利用纤维吸附剂作为固定剂,利用吸收原理萃取目标物,并对目标物进行综合分析与监测[2]｡这种方法对目标物的用量没有太多的要求,但是对监测物的要求比较严格,从整体上来看,这种方法的监测过程比较简单､快速,能够与多种仪器适配,因此可以广泛应用于多种环境监测场景中｡

1.2固相微萃取法的分类

根据固相微萃取法的实际应用情况分析,其可以细分为四种类型,在实际应用固相微萃取法时,技术工作人员可以根据应用场景选择最为合适的方法,以优化监测质量,满足日常工作要求｡

1.2.1直接萃取法

这种方法是目前比较常用的一种类型,并且从事环境监测工作的人员也应该加强对这种固相微萃取法的重视度,根据直接萃取法的应用特点合理优化工作效能[3]｡这种方法具有较大的使用范围,多用于监测气态以及液态物质｡在具体操作时,操作人员应该将固相吸附剂插入样品中以待监测｡这种方法的优势主要体现在速度方面,相比于其他萃取方法,直接萃取的速度更快｡

1.2.2顶空萃取法

这种方法的适配对象为挥发性､半挥发性物质｡在具体应用这种萃取方法进行操作时,技术人员应该先将固定吸附剂插在样品上方,然后使目标监测物质在自身挥发性的作用下进入顶空,并随之扩散到萃取涂层,这种方法的主要优势为操作耗时短[4]｡

1.2.3膜保护萃取法

这种萃取法主要适用于处理大分子量的物质｡在具体操作的过程中,工作人员依然需要先用到固相吸附剂,在将其插入目标监测物中后,可以进一步掌握到关于分析仪器的应用情况｡在该方法的支持下可以实现定量监测的目标,其优势主要体现在检测精度方面｡

1.2.4磁性微萃取法

这种方法是一种新型的固相微萃取法,在实际应用中需要利用磁性材料吸附目标监测物,借助于外部磁场对溶剂中的磁性离子进行处理,使其发生解析反应,进而实现监测任务｡

2、固相微萃取法的应用影响因素

2.1涂层

固相微萃取法要发挥效用,应以相应装置作为载体,其中最重要的部分即为萃取头｡萃取纤维层的选择是否得当会关乎萃取的选择性以及灵敏性｡如果涂层的厚度较大,吸附能力较强,则可以促使萃取的灵敏性得到进一步的提高,但是同时也需要耗费更多的时间｡针对目标监测物质的特性差异性,应该选择合适的萃取头涂层,以此可以保证物质顺利进入下一个处理阶段｡高分配系数的化合物使用薄层萃取头,而易挥发或小分子结构的目标监测物质则适合使用具有厚膜涂层的萃取头｡在选择萃取头涂层时,研究人员应该依据实际情况和性质进行综合考虑｡

2.2温度

固相微萃取技术在环境监测中的应用效果与温度相关,且二者的影响是相互的,随着温度的上升,分子的运动速率会加快,进而会增大扩散系数,优化吸附性能｡但是,与此同时,温度的升高也可能会降低目标监测物质的分配系数,进而导致萃取量不断减少,因此应该合理控制萃取过程中的温度参数｡

2.3时间

萃取时间并不是一个定值,与目标监测物质的传质､分配系数､扩散速度等有关,如果待测物质的分配系数偏低,则会延长萃取时间,提高萃取效率｡

3、固相微萃取法在环境监测中的应用

3.1大气环境监测大气环境直接关乎大众的健康,如果大气污染严重,则会导致多种疾病的发病率升高｡以目前比较常见的雾霾为例,雾霾的发生不但会降低能见度,并且还容易使人将有害物质吸入体内,危害人类的健康｡对此,各国纷纷在大气治理方面投入了较多的精力,特别是在大气污染物､室内有机污染物监测等方面取得了一定的成绩｡固相微萃取技术是一种高效､高灵敏度的样品前处理技术,特别适用于提取分离复杂基质中的痕量挥发性有机物｡该方法在大气环境监测､室内空气及工业废气等领域都有应用,能够高效监测和分析大气中的半挥发性有机物和挥发性有机化合物｡

在利用固相微萃取法进行大气环境监测的过程中,应该遵照定量分析的思路,在前期准备阶段采集相应浓度的标准气体｡此外,混合物也包括三个限制点:第一,增强气体浓度的标准化程度;第二,使气体浓度在既定时间内保持不变;第三,如果实验有要求,则应该采集同浓度的气体混合物,并且需要合理采用温度､压强等方法进行计算,以保证气体浓度的实际值符合相关标准｡

为了利用这种技术获取大气环境监测的客观结果,应从前期采样､后期技术分析等方面对固相微萃取法进行优化｡在采样的过程中,为了得到标准气体,可以利用静态方法或者动态方法｡如果设定采集环境为室内,可以利用风扇产生的风力将样品传送到萃取涂层中,此为动态取样法｡将萃取头和其他样品相混合,基于此直接取样,此为静态取样法｡通过综合对比这两种方法可知,前者的萃取量仅为后者的65%~85%左右,并且从精密度的角度分析,前者也小于后者｡根据对大气污染物分类发现,这些污染物中如果同时存在羧酸和甲醛等,则可能会发生衍生化反应,所以分析物可能会因此产生较大程度的变化,如从极性转向非极性,从非挥发性转为挥发性｡针对这一情况,应该设法提高分析物与涂层､基质间的分配系数,以便于增加固相微萃取法的选择性,强化该法的监测灵敏度｡

3.2水体环境监测

水作为人类生存与发展的基石,不仅在人们的日常生活中发挥着不可或缺的作用,而且在各类生产活动中也起着至关重要的作用｡随着现代工业的快速发展和人类活动的不断增加,水源污染的问题日益严重,这给生态环境及人们的健康造成了巨大威胁｡因此,如何有效检测水源中的污染物,成为当前亟待解决的问题之一｡固相微萃取方法结合了固相萃取和液相色谱联用技术,具有操作简便､高效､灵敏等优点,能够精确检测出水源中的微量有害物质｡研究人员采用新型的固相微萃取模式,可以大幅缩短萃取时间,提高监测效率,同时还能有效监测水源中的杀虫剂｡在现代科学技术的推动下,固相微萃取法在现代水源污染治理及监测工作中的作用愈发突出｡

3.3土壤环境监测

土壤的形式与水､大气有较多的不同之处,相比于液态的水､气态的大气,在对土壤环境进行监测的过程中,采集的目标监测物多为固体,受制于目标监测物性质,在土壤环境监测中不可直接采取固相微萃取法进行操作,在应用该方法前应该先进行预处理｡常用以下两种方法:第一,加热样品,采用这种方式可以采集到禁锢于固体样品中的多环芳烃类化学物,在这类化合物挥发性的支持下,将其汇聚到顶空,然后利用顶空法进行萃取｡第二,利用浸取液提取样品｡将分析液倒入液相中,利用固相微萃取法进行监测｡这两种方法的优势､短处各不相同,且适用范围也有较大的差别｡另外,有学者还提出了耦合固相微萃取法,这种方法不但具有较高的安全系数､较低的毒性反应,并且投入的成本也比较少,有利于在强化环境监测工作效能的同时提高环境监测的经济效益｡

4、固相微检测技术在应用中的注意要点

4.1保证采样质量

固相微萃取技术是一种广泛应用于环境监测､化学分析和生物制药领域的前沿技术｡这种技术方法十分注重科学调控采样速度,以保证样品的质量和代表性｡在环境监测中,应该首先保证采样工作的规范性和准确性｡如果未按照规范标准采样或者监测环境有异,都有可能引发采样质量不达标的问题,为了提高采样质量,应该在采集样品的过程中做好污染防治工作｡另外,在环境监测工作开展过程中,应该根据既有规定以及标准的采样内容完成采样任务,特别是在人工采集样品的过程中,如果工作人员不重视采样规定,很可能会导致样品在初期阶段受到污染,不利于保障后续监测结果的准确性｡因此,为了全面优化采样质量,应该从制度的角度出发,通过建立健全采样制度,从而提高样品的采集质量｡另外,行业内部也应该加强培训交流,以提高从业人员的专业技术水平和对标准化检测流程的认知与执行力度｡

4.2满足检测试验的标准化要求

部分操作人员为了提高检测效率,可能会过度增加填料量和试验液体处理总量,但这可能会影响液体的流速,最终破坏检测效果的准确性､客观性｡另外,试验过程缺乏客观性也可能会影响到检测结果的准确性和可靠性｡为了解决这些问题,相关部门及工作人员应该严格按照标准化的试验流程进行规划,充分了解样品的特性､选择合适的设备和填料,确保所有的步骤均遵循标准化规程｡

4.3合理优化固相微萃取的检测方式

目前,固相微萃取方法在环境监测领域的应用日益广泛,该技术方法主要依赖固相微萃取仪实现对环境样品中目标化合物的有效分离与富集｡针对不同的化合物,相关操作人员应该根据检测目标物质设定精细化的实验条件｡在气体检测方面,应该重视样品调控工作｡在检测工作推进的过程中,一些站点为了追求更高的试验精准性,会在操作程序方面猛下功夫,如提高程序的复杂度等｡对此,尤其是在标准实验室中进行检测时,应该避免因为程序复杂而引发不必要的连锁反应,防止本末倒置｡另外,在制定检查流程时,还应该以检测单位的实情为基础,评估检测工作的实际开展效果,并对检测工作计划进行优化调整,以达到环境监测的常规要求｡

5、结语

综上所述,固相微萃取法在环境监测中具有较为显著的应用优势,其不仅囊括了传统萃取方法的优势,并且还在此基础上减少了投资成本､增加了操作安全系数,这为物质研究工作的推进奠定了坚实的基础｡目前,为了治理环境污染问题,环保部门以及部分企业都在环境监测方面投入了较多的精力,并且在环境监测中广泛运用了固相微萃取法,相关部门以及企业应该在环境监测过程中根据实际监测要求选择合适的固相微萃取法,并在应用该方法的过程中注意有关要点,为掌握周围的污染现状､制定并落实防治措施提供可靠的依据｡

参考文献:

[1]杜洁,孙鹏超,张梦露,等.多孔氮化硼掺杂聚吡咯-2,3,3-三甲基吲哚固相微萃取涂层的制备及多环芳烃的检测[J].色谱,2023(9):789-798.

[2]林美,洪臣熙.固相萃取超高效液相色谱-串联质谱法测定淡水鱼中的丁香酚残留[J].海峡预防医学杂志,2023(4):63-65.

[3]陈优,肖方景,谢民生,等.基于CiteSpace的水环境中汞的研究现状及趋势分析[J].环境生态学,2024(4):117-124.

[4]刘媛,刘海灵,王香凤,等.固相微萃取技术在环境污染物分析领域的研究进展[J].分析仪器,2023(2):1-9.

文章来源:张中桥.固相微萃取法在环境监测中的应用[J].黑龙江环境通报,2025,38(02):142-144.