萃取技術在環境監測中的應用

徐成熙

（儀征市環境監測站江蘇儀征211400）

萃取技術在環境監測中的應用

徐成熙

（儀征市環境監測站江蘇儀征211400）

環境監測是保護環境的基礎，是監督管理的重要手段。實際使用中，環境樣品通常組分復雜、雜質較多、濃度較低且容易受到多種環境因素的影響，因此一般都需要對樣品進行前處理，才能進行下一步的環境監測分析。本文重點講述了目前在環境監測中常用的幾種萃取方法的作用機理、應用情況及優缺點。

萃取；環境監測

目前常見的樣品前處理方法主要有蒸餾、吸附、沉淀、消解、索氏萃取、液-液萃取等。這些前處理方法雖然成熟、可靠性高，但是處理時間長，操作復雜，有些則需消耗大量有機溶劑、成本較高[1]。為了克服以上前處理方法的諸多缺點，近十幾年來，發展出一些新型前處理方法。按照萃取介質狀態可以分為：（1）基于溶劑的萃取技術，如微波萃取技術、快速溶劑萃取技術、超臨界流體萃取技術、超聲萃取技術等；（2）基于吸附劑的萃取技術，如固相萃取技術，固相微萃取技術、膜萃取技術等。本文將對這些新型樣品前處理技術在環境監測中的應用進行綜述，希望可以推進萃取技術在環境監測樣品前處理中更廣泛的應用，使環境監測工作更加方便快捷，可靠準確。

1　微波萃取

微波萃取是利用微波加熱來加速萃取過程的一種方法[2]。通過調節微波加熱的相關參數，對樣品進行微波加熱，由于極性分子可迅速吸收微波的能量，因此可有效加熱目標成分，促使目標成分完成萃取和分離。極性越大，對微波能量的吸收越多，升溫越快。反之非極性溶劑不吸收微波能量，微波對其幾乎不起加熱作用。Viorica等人[3]采用微波萃取技術、GCPMS、酶聯免疫吸收法聯用的方法來測定土壤沉積物中的多氯聯苯（PCBs），與索氏萃取法相比，該方法萃取效率較高，溶劑用量大大減少，而且適合于現場樣品分析。作為一種快速的前處理技術，微波萃取的優勢在于萃取效率高，試劑用量小，適用面廣，但是也存在萃取溫度和壓力的控制復雜，微波萃取儀結構復雜、成本較高等不足之處。

2　快速溶劑萃取

快速溶劑萃取技術的本質是液固萃取，利用溶質在不同溶劑中的溶解度不同這一特性，在較高的溫度和壓力條件下，選擇溶劑，通過快速溶劑萃取儀，實現固體或半固體樣品中有機物的快速萃取。溫度越高，溶劑粘度越低，待測物解吸和溶解的動力學過程越快，從而可大大縮小萃取時間，提高萃取效率，常規使用的溫度為75℃～125℃。由于液體的沸點一般隨壓力的升高而提高，因此萃取過程中增大壓力可以提供溶劑沸點，使溶劑在高溫下仍保持液態，提高萃取效率，同時保證了萃取過程的安全性[4]。快速溶劑萃取技術的萃取效率較高，使用的萃取溶劑用量較小，但不適用于水中有機污染物的測定。

3　超臨界流體萃取

超臨界流體萃取技術是將超臨界流體作為萃取劑，萃取出某種特定成分，從而實現分離的技術[5]。超臨界流體的密度與液體相近，這使它和液體溶劑一樣具有溶解能力，另外超臨界流體的粘度又與氣體接近，這使它具有較大的擴散能力，因此超臨界萃取技術可以獲得較高的萃取效率[6]。CO2無毒，化學穩定性好，價格便宜，是超臨界萃取技術中最常用的溶劑。但超臨界流體萃取技術在實際應用中也存在一些問題，如清洗萃取裝置比較困難，且必須在無菌箱中收集萃取產物，設備一次性投資較大。

4　超聲萃取

超聲波是指頻率在20kHz～50MHz的電磁波，它是一種機械波，含有較高的能量，這些能量通過萃取液作用在目標成分上，利用超聲波的次級效應和熱效應等作用加速被萃取成分的擴散并充分與溶劑混合，從而縮短了萃取時間，提高了萃取效率[7]。在環境樣品前處理中，超聲萃取技術主要應用于土壤、沉積物及污泥等樣品中有機污染物的萃取分離。該技術具有快速、價廉、高效的特點，但樣品的粒度對超聲萃取效率有很大影響，樣品粒度越大，萃取效率越低。

5　固相萃取

固相萃取誕生于20世紀70年代，該技術利用液相色譜法的分離原理，對液體樣品進行吸附時，其中某一組分被吸附，再利用某些溶劑洗去雜質，然后進行洗脫，從而達到分離、凈化和濃縮的目的。該技術相比于傳統的液-液萃取法，具有高效、溶劑用量少、操作安全、回收率高、重現性好、便于自動化等特點，在環境、食品等諸多領域取得了長足的發展，固相萃取技術已成為目前最常用的樣品前處理方法之一，但該方法也存在樣品消耗量大，組分易損失等缺點[8]。

6　固相微萃取

固相微萃取是基于固相萃取技術發展起來的新型的、環境友好的樣品前處理技術。固相微萃取設備與色譜進樣器相似，利用涂有多聚物固定相的熔融石英纖維，從液態或氣態樣品中萃取出待測物，再將富集了待測物的纖維直接轉移到色譜儀中，解吸附后進行分離分析[9]。固相微萃取設備攜帶方便，操作簡單，無溶劑，測定快速高效，抗干擾能力強，并且具有較高的靈敏度和檢測限。但目前在環境監測工作中，固相微萃取技術主要應用于實驗室測定，還不能完全在室外現場應用。固相微萃取技術發展時間較短，很多研究還處于探索階段，相信隨著材料科學的發展和加工工藝的進一步提高，固相微萃取技術將獲得更大的發展空間。

7　結語

環境監測的樣品成分復雜，雜質較多，待測物大多被吸附在基質深層，需要利用樣品前處理技術將待測物分離出來，才能進行下一步的分析測試。本文介紹了幾種萃取技術，各有優缺點，相信隨著科學的發展和進步，這些技術將會愈加完善，在環境監測中得到更加廣泛的應用。參考文獻

[1]楊海.環境與食品安全快速檢測技術研究[D].華中科技大學,2006.

[2]Letellier,M.Budzinski,H.Microwave assisted extraction of organic compounds.Analusis,1999,27:259-270.

[3]Lopez-Avila,V.Young,R.Benedicto,J.,Extraction of organic pollutants from solid samples using microwave energy.Anal.Chem., 1995,67:2096-2102.

[4]方強,王楚強.快速溶劑萃取技術在水環境監測中的應用[J].信陽農業高等專科學校學報,2010,02:137-139.

[5]Charlotta Turner,Cecilia Sparr Eskilsson,Erland Bjorklund.Collection in analytical-scale supercritical fluid extraction[J].Journal of Chromatography A,2002,947(1):1-22.

[6]陳維杻.超臨界流體萃取的原理和應用[M].北京:化學工業出版社,1998.

[7]謝振偉,但德忠,趙燕.超聲波輔助萃取技術在樣品預處理中的應用[J].化學通報,2005,68:1-10.

[8]何春艷.新型液相微萃取技術在環境污染物分析和藥物分析中的應用[D].華中師范大學,2009.

[9]Malik A K,Kaur V,Verma N,et al.A review on solid phase micro-extraction high performance liquid chromatography as a novel tool for the analysis of toxic metalions[J].Talanta,2006,68:842-849.