空气有机污染物监测中固相微萃取技术的应用

赵国欢，甘伟威

（江门市环境监测中心站，广东江门 529000）

空气有机污染物监测中固相微萃取技术的应用

赵国欢，甘伟威

（江门市环境监测中心站，广东江门 529000）

近年来，环境问题不断加剧，空气污染倍受关注，空气有机污染物监测成为重要的监测研究问题。固相微萃取技术作为全新萃取技术在实际的污染性空气采集与污染物萃取中发挥着重要作用。介绍了空气有机污染物监测中固相微萃取技术的应用。

固相微萃取；空气有机污染物；监测；应用

空气质量问题成为现代社会人们重点关注的问题，空气中有机污染物的增多给现代人身体健康带来了巨大的威胁。污染监测成为当前研究的主题，固相微萃取技术作为一种科学的萃取技术应用于污染物监测中，能够有效发挥多种功能和作用，而且简单、易于操作，便于管理。

1 固相微萃取技术

固相微萃取技术的英文简称SPME上世纪90年代由北美洲学者Pawliszyn提出，经历了长时间的发展，逐渐成为一种样品制备新型技术。

1.1 固相微萃取设备

SPME装置主要包括：萃取头、手柄这两大结构部件，其中萃取头是主导与核心部件，萃取纤维头表面设有涂层，按照“相溶解”的思路让涂层同被检测物质有着相似的性质、厚度。萃取头通常需达到下面的标准：能够有效萃取被分析的物质，具备高效吸附能力，萃取头具有热稳定效果。污染物样本采集时，通过推手柄来让萃取头露出来，用来采样空气中的污染物。

1.2 SPME定量分析数据

固相微萃取如果处于平衡状态，可以参照下面的定量公式来计算：

n—萃取涂层中的待测物量，Kfs—被检测物质的分配系数，C0—被检测物质的最初浓度。参照以上公式，被检测物中，其中一些数量保持稳定，具体为：Kfs，Vf，Vs。

1.3 采样的方法

采样方法主要包括以下几方面。

1.3.1 顶空固相微萃取

这一萃取方法简单说就是将纤维放置于样品上方的气相内，待测物由于具有挥发的性质，这样就能萃取待测物。这属于液面之上顶空萃取的方法，能够有效逃避基体的影响，提高分析度。不同于直接萃取，此方法更适合于具有一定扩散与挥发性能的物质。

1.3.2 膜保护萃取法

纤维物质凭借选择性膜与样品分隔开来，被测的物质凭借选择性膜来逐渐附着到纤维中，样品内部的高分子化合物则将阻滞住，这样就能免于基体的影响。膜保护萃取法通常更加适合于一些不易挥发的化合物，这是因为此种萃取方法通常是循序渐进的，需要一段时间，需要被测物逐渐扩散，慢慢渗透经过膜。

1.3.3 直接固相微萃取

此萃取法就是让纤维放入样品内部，这样被测的物质就能够自样品本体转移至萃取纤维表面，直至分配平衡就能够将其拿出，来对应实施色谱分析，这一萃取法通常用在气体样本、水体样本内部多种有机化合物的萃取。

2 空气有机污染物监测中固相微萃取技术的应用

2.1 有机酸的监测

随着空气污染问题的加剧，空气系统中富含大量的有机酸，具体成分为甲酸、草酸、乙酸等，它们将为局部地区的天气、气候、环境等带来不良危害，也能腐蚀、破坏各种金属材质的设备，一些建筑工程也可能在多种有机酸污染物的侵蚀作用下发生风化、变质，带来极大的危害和不良影响，对此可以采取固相微萃取技术来支持有机污染物的监测。

2.2 卤代烃类污染物的监测

这一污染物具有一定的挥发性质，具有较强的污染性质，经常出现在大气、空气内部。现阶段，也成为空气有机污染物监测的重要对象，通常选择固体吸附剂、溶剂等来分解。对于卤代烃类污染物当前更多地选择固相微萃取方法进行监测，主要负责监测氯代烷烃，因为该物质容易挥发，具体的萃取方法为：利用SPME-GC/MS，100μm的萃取头，使其直接暴露于空气中，用来检测空气内部的污染物，为了能够最大程度上提高萃取效率，可以尝试自行制取石墨萃取头，用来监测不同地域、各个场所中的空气，监测其中有机污染物的浓度。

2.3 芳烃污染物的监测

芳烃类污染物是空气中较为常见的有机污染物，固相微萃取技术也较早地被应用于空气内部芳烃类污染物的监测，固相微萃取和GC/MS可以同步使用，用来监测大气，检查其内部的挥发性有机物。这一监测方法高效、快捷，即便没有溶剂也相对容易发挥作用，常见的监测对象包括苯、甲苯等，事实证明该萃取技术能够发挥显著的成效。

SPME-GC/MS能够有效监测出空气内部的有机污染物，具体监测出苯、萘等，也可以凭借吸附性技术，通过石墨吸附剂棒固相微萃取设备的吸附功能来充分吸附所需监测的物质，也就是空气中的芳烃类化合物。例如：可以选择HS-SPMEGC萃取头来检测一些特殊公共场所，如：车辆聚集区域、人流聚集区域等空气内的有机污染物，具体的监测极限值通常为0.4μg～2μg/m3。

一些特殊的空气污染物，例如：挥发性的污染物则应尝试将几种萃取监测技术结合起来，例如：固相微萃取、气相色谱法等联合使用，用来监测大气内部的挥发性污染物，其中能够敏感地识别多种芳烃类有机化合物，例如：甲苯、二甲苯、十一烷等。

SPME是一项高效萃取技术，适合用于空气有机污染物的监测，监测具有高效性、合理性。然而，这一萃取方法具有一定的局限性，其成本较高，需要投入大量的资金，这就需要对萃取设备进行全新的探索，可以尝试自行制造萃取设备，用来监测大气内部的有机污染物，这样就能减少成本投入，也达到经济实惠的效果，并能充分有效地利用。此领域的研究专家通常自行研制固相微萃取设备来萃取污染物，达到监测的目的，其中用到了各种采样方法，例如：顶空气相色谱法等能够达到对污染物的有效监测。

现代技术的深入发展，SPME也得到了深入地研究和发展，更多人开始对空气内部的污染物、有机物等通过采样等来进行监测，其中芳烃类有机物的监测普遍流行，成为一个重要的监测对象。

2.4 半挥发有机物检测

所谓的半挥发性有机物具体指的是，沸点较高的物质，一般会达到70～300℃，蒸气压达到10.1Pa，半挥发有机物可以在气相与空气内部固态颗粒物间产生平衡，重要的半挥发有机物，例如多环芳烃、杀虫剂。

对于特殊地域空间的空气，例如：炼钢厂附近，通常选择聚氨酯泡沫塑料管来负责聚集此区域的空气，同时，将固体废弃颗粒聚集起来，形成样品采集，再经索氏抽提，利用特定物质清洗再浓缩处理，采用顶空固相微萃取方法来获得所需的相关参数，能够确保回收到83%的检测物。

3 空气有机污染物监测的未来发展趋势

现代科技的不断发展，萃取技术也正在朝着全新的方向发展，该技术具有采样、浓缩、萃取等功能，因此固相微萃取技术也势必有着更好的发展前途，特别是由于萃取土层的研究、生产，以及SPME技术正在逐渐走向完善，其他纤维性涂层有着更为广阔的适用范围，具有更强的灵敏度，势必会成为固相微萃取技术未来发展的一大趋势。固相微萃取纤维相对脆弱需要特别精心操作，各类纤维物质有着自身的温度范围，即便处于高温状态下，也能有效获得涂层状态。实验操作过程中，个别的纤维如果多次反复萃取将出现溶胀问题，给实验带来不良影响，对此有必要研制出性质相对稳定的纤维层。

4 结束语

固相微萃取技术作为一项先进的萃取技术已经在空气有机污染物监测过程中得以应用，收到良好监测效果，随着现代萃取技术的进一步发展，以及其他现代技术的引进，这一技术势必会有更为广阔的发展前景。

[1] 吴采樱，等编著.固相微萃取[M].北京：化学工业出版社，2011.

[2] 刘长武，翟广书，买光熙，等.固相萃取技术的原理及进展[J].农业环境与发展，2003，（1）.

[3] 张艳，姚喆，宁占武，等.热解析-固相微萃取-气相色谱法测定空气样品中挥发性有机化合物[J].环境工程学报，2007，1（7）：87-90.

[4] 何铁伦，任凤莲，高汨.自制固相微萃取装置-气相色谱法测定空气中痕量苯[J].环境科学与技术，2006，29（4）：44-46.

[5] 方瑞斌，张琨玲.新固相微萃取-气相色谱法分析大气中芳烃物质[J].分析化学，1998，（8）：1029-1032.

Application of Solid-phase Microextraction in Airborne Organic Pollutants Monitoring

Zhao Guo-huan，Gan Wei-wei

In recent years，environmental problems are becoming more and more serious.Air pollution has been paid more and more attention.Airborne organic pollutants monitoring has become an important research problem.Solid phase microextraction（SPME）is a new extraction technique，which plays an important role in practical air pollution collection and contaminant extraction.The application of solid phase microextraction（SPME）in airborne organic pollutants monitoring was analyzed.

solid phase microextraction；airborne organic pollutants；monitoring；application

X831

A

1003-6490（2016）11-0035-02

2016-10-15

赵国欢（1983—），男，广东江门人，工程师，主要从事环境监测分析工作。