固相萃取技术在我国环境化学分析中的应用分析

林沛辰

（东北师范大学，长春 130117）

社会经济高速发展，环境问题对人们的生产及生活造成影响。人们在生活品质不断改善的同时，开始重视汽车尾气、化工工业的污染问题。固相萃取技术在环境化学中的应用，有利于吸取空气中的有害物质，并且在水处理中具有一定价值。固相萃取技术将吸附剂作为定相，流动相则为萃取过程中的有机溶剂，该技术可以萃取不同种类的有机化合物，各种固相萃取技术柱产生，从而进一步满足各种处理需求。

1 固相萃取技术优点及类型

1.1 固相萃取技术优点

该技术具有简单、快捷的样品处理功能，大大缩短了预处理时间。处理过的样品储存和运输相对便捷，在试验中利于保障质量。不同类型的吸附剂和有机溶液可以处理不同类别的有机污染物，试验期间要保证其不会引发乳化现象，以提升分离效率。利用少量的有机溶剂，人们便可展开试验，试验成本较低。该技术能与其他仪器联合，展开自动化分析。

1.2 固相萃取技术类型

键合硅胶（反相）在萃取非极性和弱极性有机物时，如芳烃、多环芳烃、有机磷、多氯酚类等，有机溶剂可作为洗脱剂[1]。多空苯乙烯-二乙烯基苯共聚物（反相）适用于苯酚、苯胺、氯代苯胺和中等极性的除草剂中。石墨碳（反相）在非极性醇类和硝基苯酚中类似于除草剂，有机溶剂作为洗脱剂。离子交换树脂适合用于阴阳离子有机物的交换，如酚类、苯胺及极性衍生物。洗脱剂为相关标准的pH 水溶液。金属配合物吸附剂可以应用在金属配合物配体交换中，如苯胺衍生物、氨基酸类等，配位水溶剂作为洗脱剂。

不同类型的吸附剂利用不同的洗脱溶剂，有机溶剂配比利用相关指标的pH 水溶液和配位水溶液。硅胶柱溶剂洗脱强度和极性，一般为溶剂、质子供体以及受体相互作用的指标，常见洗脱剂为乙酸、水、甲醇等，在配伍中可利用20%甲醇联合80%氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚等[2]。

1.3 固相萃取技术联用技术

固相萃取技术与色谱技术联用可以实现样品的处理和分离，固相萃取技术作为单纯样品提取技术，可展开离线分析，也可作为其他分析仪器的进样技术展开在线分析。色谱技术具有高效分离、快速分离、快速检测等功能，能够检测复杂地质环境中的水和有机污染物。目前，固相萃取技术与色谱技术联合已经成为该领域的研究热点。我国固相萃取真空装置需要加压、抽真空，实现对有机物的处理，价格相对低廉，进口真空装置价格昂贵，而性能与国产区别不大。固相萃取技术真空装置价格低，使用相对便捷，具有同时处理、对流速控制方便、操作简单等特点。转动上盖过程中，可切换各个步骤并提取检测的成分。

2 固相萃取技术在环境化学中的应用

2.1 多环芳烃

多环芳烃为自然环境中的有机污染物，部分化合物能够对人体产生较大危害，如畸形或致癌等，多环芳烃污染物可在水中存在，含量相对低，但种类复杂，如何准确测量此类物质是化学界一直研究的课题。相比经典液体萃取方法，固相萃取技术利于节省时间，且溶剂使用量少，不易乳化。在研究淋洗剂强度和用量、有机改性剂中，增加对水中多环芳烃的萃取与回收，观察对回收效率的影响。利用美国开发的固相萃取装置，检测水中的菲、萤蒽等种类的多环芳烃[3]。研究结果显示，极性小的二氯甲烷和苯洗脱结果相对明显，回收率可以保持在84%～102%。试验中的淋洗剂指标在1.5 mL 以上时，多环芳烃的回收率将受到明显影响。在水中加入20%有机改性剂，多环芳烃的回收效果有效改善，回收率能够保持在90%～108%。

利用Nova-Pak C18分析柱Waters 液相色谱荧光检测器检测自来水的中多环芳烃，需在室温情况下，利用1 mL/min 甲醇90%配比10%的水作为流动相进行淋洗。荧光检测器在各组分中被激发，从而检测萤蒽、菲、苯并芘及茚并芘的含量。苯并芘为多环芳烃中致癌率最高的化合物，饮用水中的含量在0.01 µg/L 以下满足标准，水样中加入氯化钠后，苯并芘的回收率明显提升，电解质在水中溶解，从而改善憎水性和吸附性。相关研究显示，硅胶作为基质，C18柱键合相为苯并芘的最佳吸附剂，水中苯并芘回收率在64%。试验结果显示，各类条件满足标准后，对水样离子强度、水中苯并芘回收率进行分析，设定水样氯化钠浓度为10 g/L，此时为最佳浓度，苯并芘质量浓度在20 ～1 000 ng/L 时，苯并芘回收率并未出现明显变化，依旧处于85%～94%。

2.2 农药

氨基甲酸酯类农药是继有机磷农药后的一种新型杀虫剂和除草剂，毒性较大。为了给中毒患者临床治疗提供依据，人们利用固相萃取和高效液相色谱法分离、检测生物体液中的氨基甲酸酯农药，从而去除生物样本中蛋白质的干扰。利用国产C18柱萃取血样和药液样本中的氨基甲酸酯农药，乙酸乙酯洗脱后，将氮气提取，在其中加入50 µL 甲醇溶解。

Spherisob5um ODS 柱（150 mm×20 mmid）HO1050HPLC/HP1040 二极管矩阵器对体液样本进行检测，主要检测其中的灭多虫、速灭威、西维因、敌草隆等农药成分[4]。流动相中甲醇与水的比例为60:40，流动速度为0.2 mL/min，检测波长为（220±20）mm、（210±4）mm、（230±5）mm，平均回收率高于60%，标准差设定为1.2%～15.5%，变异系数为9.84%～24.85%，检出尿中的灭多虫、巴沙指标为40 ～200 ng，其他有害物质指标为20 ～40 ng。有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫聚酯类农药为国内常见的三种农药，在生产、运输、使用过程中容易发生中毒和环境污染问题，中毒事件发生率较高。固相萃取、净化等检测方法可以应用在部分农药检测中，人们可以同时运用固相萃取、气相色谱分析多类农药，这对临床急救、毒物分析具有重要作用，以便诊断有机农药成分。

利用国产GDX-403、C18固相小柱提取环境样品和生物检测中常见的三类农药，其中含有6 种有机磷和4 种氨基甲酸酯。制备的水样和血样溶液流速设定在2 mL/min，添加于GDX-403、C18固相小柱中，在5 ～ 10 mL 蒸馏水中洗涤小柱，将水中的杂质和色素去除，并利用3 mL 氨仿洗脱柱中农药，收集洗脱液，并在80℃空气中挥发，将残渣融合在50 µL 甲醇中。样本分别进入GC/NPD、GC/FPD 中分析。利用OV-1 毛细管柱（25.00 m×0.32 mm）HP5890A GC/NPD 检测不同种类的氨基甲酸酯农药。进样口温度为260℃，实验室温度为280℃，程序温度为120℃，并逐渐以10℃/min 的速度升温，直至达到260℃。利用SE-54 毛细管柱（25.00 m×0.25 mm）Tracor585GC/FPD 检测6 种有机磷农药，设定进样口温度为260℃，检测室温度为280℃，程序升温为150℃，在5℃/min 的速度下逐渐升温，直至温度为240℃。

利用SE-54毛细管柱（25.00 m×0.25 mm）Tracor585GC/ECD 检测不同种类的除虫菊酯农药，进样口温度为280 ℃，检测室温度为300 ℃，柱温度为260℃，自血液样本中提取不同种类的农药，获得以下平均回收率和标准差，有机磷农药为49.5%～97.3%、2.54 ～6.58，氨基甲酸酯农药为75.2%～99.5%、2.03 ～3.31。利用GDX-403 和C18固相柱提取水中的农药，其回收率差异不明显，与二者相比，SE-54 毛细管柱回收率更高。

利用自制Florisil 固相萃取色谱法，检测空气和扬尘中的痕量甲磺隆，利用0.1 mol/L Na2CO3溶液采集空气中的甲磺隆，并加入一定量的二氯甲烷展开萃取。萃取液利用N2风干，再次加入一定量的二氯甲烷对残渣进行溶解，溶液在Florisil 固相中萃取，甲醇作为洗脱剂。利用Waters 液相色谱、紫外线测器展开分析。流动相中的甲醇与水的比例为85:15，流动速度设定为1 mL/min，进样量设定为20 µL，检测器波长设定为235 nm，此检测方式的最小检测量为10-9g，线性范围处于0.25 ～500 ng，回收率处于80.5%～106.1%，误差控制在2.3%～8.4%。

2.3 多氯有机化合物

常规环境水样的微量有机物检测中，根据污染物的挥发性和高温稳定性，人们可以选择GC 或者HPLC 展开分析，样本需经过分离、富集等处理，比如利用液-液萃取和蒸馏萃取等方式。操作相对繁杂，需要消耗大量时间，耗时占整个分析过程的三分之二，它并非实验室误差的源头。人们可以利用固相萃取方法来解决以上问题，该技术方式相对简单，消耗的成本较低，使用效率较高，利于分离和富集不同样本。

利用SPE 和GC/ECD 离线技术对水体中的多氯有机化合物进行分析，C18柱富集1 L 水样PCOCs 流速处于1 L/h，在结束时利用N2风干，二氯甲烷和正己烷以1:1 的比例进行洗脱，流速控制在2 mL/min，洗脱液在水流酸钠脱水后进行蒸发，将溶液蒸发为 0.5 mL，加入一定量壬烷，使溶液剂量为200 µL，利用N2缓慢吹成100 µL。增加五氯甲苯、十氯联苯，利用HP-5 毛细管柱（30.00 m×0.25 µm）GC/ECD 对水中的多种PCOCs 化合物进行分析。其中含有6 种活性较强的致癌物质与多种有机氯农药，浓度变化指标处于0.1 ～6.0 ng/L，回收率控制在60%以上。进样口温度设定在220℃，检测室温度控制在280℃，程序以60℃为基准，每分钟增加12℃，将温度提升为160℃，再以8℃/min 升温到280℃，分流停止样本进入后，进样量为1 µL，载气指标为He，流速控制在 2.0 mL/min，柱压为10 Pa。

3 结论

固相萃取技术操作简单、便捷，利用的溶剂量较小，可以与其他器械联用，从而提升检测效率。现阶段，该技术已经应用在我国环境空气检测、水质检测、土质检测中，可以检测芳烃、农药、卤代烃等多种污染物。在临床中，该技术可以有效应用于药物中毒和毒物检测，价值较大。该技术具备较大的开发空间，可以检测多种有机物。未来要不断拓展研究深度，充分发挥该技术在环境化学检测中的作用。