空氣有機污染物監測中固相微萃取技術的應用

趙國歡，甘偉威

（江門市環境監測中心站，廣東江門 529000）

空氣有機污染物監測中固相微萃取技術的應用

趙國歡，甘偉威

（江門市環境監測中心站，廣東江門 529000）

近年來，環境問題不斷加劇，空氣污染倍受關注，空氣有機污染物監測成為重要的監測研究問題。固相微萃取技術作為全新萃取技術在實際的污染性空氣采集與污染物萃取中發揮著重要作用。介紹了空氣有機污染物監測中固相微萃取技術的應用。

固相微萃取；空氣有機污染物；監測；應用

空氣質量問題成為現代社會人們重點關注的問題，空氣中有機污染物的增多給現代人身體健康帶來了巨大的威脅。污染監測成為當前研究的主題，固相微萃取技術作為一種科學的萃取技術應用于污染物監測中，能夠有效發揮多種功能和作用，而且簡單、易于操作，便于管理。

1 固相微萃取技術

固相微萃取技術的英文簡稱SPME上世紀90年代由北美洲學者Pawliszyn提出，經歷了長時間的發展，逐漸成為一種樣品制備新型技術。

1.1 固相微萃取設備

SPME裝置主要包括：萃取頭、手柄這兩大結構部件，其中萃取頭是主導與核心部件，萃取纖維頭表面設有涂層，按照“相溶解”的思路讓涂層同被檢測物質有著相似的性質、厚度。萃取頭通常需達到下面的標準：能夠有效萃取被分析的物質，具備高效吸附能力，萃取頭具有熱穩定效果。污染物樣本采集時，通過推手柄來讓萃取頭露出來，用來采樣空氣中的污染物。

1.2 SPME定量分析數據

固相微萃取如果處于平衡狀態，可以參照下面的定量公式來計算：

n—萃取涂層中的待測物量，Kfs—被檢測物質的分配系數，C0—被檢測物質的最初濃度。參照以上公式，被檢測物中，其中一些數量保持穩定，具體為：Kfs，Vf，Vs。

1.3 采樣的方法

采樣方法主要包括以下幾方面。

1.3.1 頂空固相微萃取

這一萃取方法簡單說就是將纖維放置于樣品上方的氣相內，待測物由于具有揮發的性質，這樣就能萃取待測物。這屬于液面之上頂空萃取的方法，能夠有效逃避基體的影響，提高分析度。不同于直接萃取，此方法更適合于具有一定擴散與揮發性能的物質。

1.3.2 膜保護萃取法

纖維物質憑借選擇性膜與樣品分隔開來，被測的物質憑借選擇性膜來逐漸附著到纖維中，樣品內部的高分子化合物則將阻滯住，這樣就能免于基體的影響。膜保護萃取法通常更加適合于一些不易揮發的化合物，這是因為此種萃取方法通常是循序漸進的，需要一段時間，需要被測物逐漸擴散，慢慢滲透經過膜。

1.3.3 直接固相微萃取

此萃取法就是讓纖維放入樣品內部，這樣被測的物質就能夠自樣品本體轉移至萃取纖維表面，直至分配平衡就能夠將其拿出，來對應實施色譜分析，這一萃取法通常用在氣體樣本、水體樣本內部多種有機化合物的萃取。

2 空氣有機污染物監測中固相微萃取技術的應用

2.1 有機酸的監測

隨著空氣污染問題的加劇，空氣系統中富含大量的有機酸，具體成分為甲酸、草酸、乙酸等，它們將為局部地區的天氣、氣候、環境等帶來不良危害，也能腐蝕、破壞各種金屬材質的設備，一些建筑工程也可能在多種有機酸污染物的侵蝕作用下發生風化、變質，帶來極大的危害和不良影響，對此可以采取固相微萃取技術來支持有機污染物的監測。

2.2 鹵代烴類污染物的監測

這一污染物具有一定的揮發性質，具有較強的污染性質，經常出現在大氣、空氣內部。現階段，也成為空氣有機污染物監測的重要對象，通常選擇固體吸附劑、溶劑等來分解。對于鹵代烴類污染物當前更多地選擇固相微萃取方法進行監測，主要負責監測氯代烷烴，因為該物質容易揮發，具體的萃取方法為：利用SPME-GC/MS，100μm的萃取頭，使其直接暴露于空氣中，用來檢測空氣內部的污染物，為了能夠最大程度上提高萃取效率，可以嘗試自行制取石墨萃取頭，用來監測不同地域、各個場所中的空氣，監測其中有機污染物的濃度。

2.3 芳烴污染物的監測

芳烴類污染物是空氣中較為常見的有機污染物，固相微萃取技術也較早地被應用于空氣內部芳烴類污染物的監測，固相微萃取和GC/MS可以同步使用，用來監測大氣，檢查其內部的揮發性有機物。這一監測方法高效、快捷，即便沒有溶劑也相對容易發揮作用，常見的監測對象包括苯、甲苯等，事實證明該萃取技術能夠發揮顯著的成效。

SPME-GC/MS能夠有效監測出空氣內部的有機污染物，具體監測出苯、萘等，也可以憑借吸附性技術，通過石墨吸附劑棒固相微萃取設備的吸附功能來充分吸附所需監測的物質，也就是空氣中的芳烴類化合物。例如：可以選擇HS-SPMEGC萃取頭來檢測一些特殊公共場所，如：車輛聚集區域、人流聚集區域等空氣內的有機污染物，具體的監測極限值通常為0.4μg～2μg/m3。

一些特殊的空氣污染物，例如：揮發性的污染物則應嘗試將幾種萃取監測技術結合起來，例如：固相微萃取、氣相色譜法等聯合使用，用來監測大氣內部的揮發性污染物，其中能夠敏感地識別多種芳烴類有機化合物，例如：甲苯、二甲苯、十一烷等。

SPME是一項高效萃取技術，適合用于空氣有機污染物的監測，監測具有高效性、合理性。然而，這一萃取方法具有一定的局限性，其成本較高，需要投入大量的資金，這就需要對萃取設備進行全新的探索，可以嘗試自行制造萃取設備，用來監測大氣內部的有機污染物，這樣就能減少成本投入，也達到經濟實惠的效果，并能充分有效地利用。此領域的研究專家通常自行研制固相微萃取設備來萃取污染物，達到監測的目的，其中用到了各種采樣方法，例如：頂空氣相色譜法等能夠達到對污染物的有效監測。

現代技術的深入發展，SPME也得到了深入地研究和發展，更多人開始對空氣內部的污染物、有機物等通過采樣等來進行監測，其中芳烴類有機物的監測普遍流行，成為一個重要的監測對象。

2.4 半揮發有機物檢測

所謂的半揮發性有機物具體指的是，沸點較高的物質，一般會達到70～300℃，蒸氣壓達到10.1Pa，半揮發有機物可以在氣相與空氣內部固態顆粒物間產生平衡，重要的半揮發有機物，例如多環芳烴、殺蟲劑。

對于特殊地域空間的空氣，例如：煉鋼廠附近，通常選擇聚氨酯泡沫塑料管來負責聚集此區域的空氣，同時，將固體廢棄顆粒聚集起來，形成樣品采集，再經索氏抽提，利用特定物質清洗再濃縮處理，采用頂空固相微萃取方法來獲得所需的相關參數，能夠確保回收到83%的檢測物。

3 空氣有機污染物監測的未來發展趨勢

現代科技的不斷發展，萃取技術也正在朝著全新的方向發展，該技術具有采樣、濃縮、萃取等功能，因此固相微萃取技術也勢必有著更好的發展前途，特別是由于萃取土層的研究、生產，以及SPME技術正在逐漸走向完善，其他纖維性涂層有著更為廣闊的適用范圍，具有更強的靈敏度，勢必會成為固相微萃取技術未來發展的一大趨勢。固相微萃取纖維相對脆弱需要特別精心操作，各類纖維物質有著自身的溫度范圍，即便處于高溫狀態下，也能有效獲得涂層狀態。實驗操作過程中，個別的纖維如果多次反復萃取將出現溶脹問題，給實驗帶來不良影響，對此有必要研制出性質相對穩定的纖維層。

4 結束語

固相微萃取技術作為一項先進的萃取技術已經在空氣有機污染物監測過程中得以應用，收到良好監測效果，隨著現代萃取技術的進一步發展，以及其他現代技術的引進，這一技術勢必會有更為廣闊的發展前景。

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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

趙國歡（1983—），男，廣東江門人，工程師，主要從事環境監測分析工作。