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摘?要 固相微萃取技术（SPME）是将取样、萃取、浓缩等过程结合在一个相对简单的步骤完成，不需要借助于有机萃取剂，是一种较为简单且快捷的处理技术。本文对该技术的特征进行了分析，并列举了其在环境监测中的应用成果。
关键词 固相萃取技术；基本原理；技术特征；环境监测
中图分类号 X830 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)061-0104-01
1 固相微萃取技术特征分析
1.1 固相微萃取技术基本原理
固相微萃取技术采用的是一种吸附原理，该技术将表面的涂有色谱的固定相的熔融石英纤维作为固相吸附剂对待测目标中的各种成分进行吸附，利用传质扩散等效果保证吸附平衡。主要由两个部分构成，一个是萃取头一个是微量注射器。萃取头是一根长度1cm带有涂层的熔融石英纤维，通过不锈钢管将其装置到微量注射器上。在采样的过程中利用气相色谱进样器或者液相色谱、毛细管电泳等流动相，将待测的组分从固相中采集下来，然后利用多种分析技术包括：气相色谱、液相色谱、质谱仪、电泳等检测仪完成分析，从而获得相应的检测结果。
1.2 固相微萃取技术特点分析
固相的微萃取技术体现的特点是检测耗时短，操作简单，不需要有机溶剂；选择与待测成分相似的萃取头从而缩减了进样时间，并且分离效果好；不过制作固相微萃取头难度大，容易造成损坏且成本高；萃取头上的固定液容易受到环境干扰而失效；解析进样耗时长，峰扩展加宽会出现拖尾峰的情况；随着使用次数的增加，萃取的能力将被削弱，萃取头寿命偏短。其中影响固相微萃取技术的因素有：
1）涂层质量：萃取涂层对固相微萃取技术的影响最大，选择性和灵敏度都将影响萃取效果，通常对萃取涂层的选择是针对与分析对象而定，即分析物与萃取层的相容性决定涂层。用极性涂层萃取极性化合物，非极性涂层萃取非极性化合物。涂层厚度等也是影响测量的因素，涂层的厚度大则吸附量大有利于提高灵敏度，但是待测成分对于涂层而言是扩散的过程，如果厚度大则需要达到平衡的时间长，分析速度也就慢，所以测定不同的组分则涂层也需要针对性设计。通常来说小分子或者挥发型物质才利用厚涂层完成，而大分子或者不易挥发型物质的则为薄膜涂层。
2）萃取环境温度：温度对萃取的影响也是不容忽视的，温度高则测定对象的扩散系数增加，这有利于在短时间内达到平衡，从而提高了分析的速度；但是随着温度的不断增加则会导致组分在顶空气体与涂层间的分配系数降低，最终导致其附着能力下降影响萃取的灵敏度。在进行多组分测定的时候，选择适宜的萃取温度更是尤为重要。
3）萃取的时间：萃取需要一个过程，其萃取完成的标志是达到平衡。萃取中的动力学过程需达到平衡所需要时间，这就取决于待测组分完成物质传递和扩散的速度。物质传递和扩散的速度与分子热运行相关，所以利用温度、声波、搅动、微波等增加分子热运行性能就可以促进过程加速，以此获得最佳的萃取时间，通常利用吸附量-萃取时间曲线来确定萃取时间。
2 固相微萃取技术在环境监测中的应用
固相微萃取技术从其被创造以来不断的被完善，目前已经形成了多种技术结合的综合性检测技术，其特点是设备简单、操作简单、无需溶剂、速度快等，且具有较高的灵敏度和检测限。目前其在食品、药品、毒理等研究领域获得了成功的应用，同时随着研究和试验的发展，其也在环境监测中获得了较好的效果，如在大气监测、水体监测、土壤监测等一系列环境监测。我国关于这方面的研究也在不断地发展中，下面就分析该技术在环境监测中的应用情况。
2.1 在空气环境监测中的应用
以工业废气监测中的应用为例，采用固相微萃取技术和
GC/MS联用的模式，实践证明是一种高效且灵敏的方法，对于工业废气的定性和定量检测获得了较好的效果。研究人员利用该方法连续测定工业废气中的有机污染组分的浓度，同时可以测定出多达75种污染组分，包括了烷烃类、烯烃、醇醛类、酮类、芳香烃类的测量，证明其测量结果较为准确，奠定了固相微萃取技术在空气检测中的应用基础。后来研究人员进一步利用SPME-GC/FID联用的技术，测定了聚合工艺中产生的挥发性脂肪胺，包括甲胺、乙胺、二甲胺等组分的精确测量，将其与短时间暴露值和8小时平均值进行了对比，其结果也达到了相应标准要求。
2.2 水体环境的检测
利用固相微萃取技术检测水体环境的也在实践中获得了成功，目前应用较多的是顶空固相微萃取和GC/MC联用来对水环境进行监控，测定水中的有机物和重金属含量。其中研究人员利用该技术同时测定了我国某区域水系中的乙草胺、丁草胺等浓度。其中浓度测量的结果可以满足环境监测的标准。还有研究人员利用
SPME-GC/ICP/MS联用的技术，对开放海域、河流等进行了海水甲基汞、无机汞的测量，进一步发现船厂附近和封闭式码头的甲基汞含量偏高，其浓度水平高于开放海域中甲基汞的含量；而无机汞的浓度也是大幅度的超出了外部开放海域的指标。测定的结果可以表明，固相微萃取技术在水环境监测中表现出灵敏度高的优势，不仅可以测量数值杂质的浓度，也可测量其具体的存在形式。
另外，研究采用新型的大容量固定萃取装置和热解吸/气相色谱联测技术。对饮用水源的中的多环芳烃进行检测，测定的对象为萘、菲、笨等。过程是先用微型磁性转子和新型的固相微萃取装置进入到含有萘、联苯、菲的溶液或者水源取样中，并将其置于磁力搅拌装置上，以固定的速度进行搅拌，在室温下进行1.5 h萃取，然后将固相萃取装置取出，除去表面的水分，置入到热解吸仪的衬管中进行加热，脱附5分钟，然后置入到色谱分析仪中。对试验结果进行分析，证明此方法的线性效果好，检出限低，精度高等优势。
2.3 土壤环境监测
固相微萃取技术测定土壤和沉积物中的目标组分的浓度，从而监测土壤中的有机物污染物的降解、转化等过程。如对代谢物降解过程的监测，研究人员利用SPME-GC/MS技术联测多环芳烃的降解过程。发现芴菲芘在细菌的作用下降解的过程中一共形成了十多种痕量代谢产物，其中包括芴的降解产物，而其他两种也会相应产生代谢产物。测定结果表明，利用固相微萃取技术与GC/MS联用的测量，可以快速的测定这些代谢产物的浓度改变，由此会帮助了解土壤中有机物降解的过程，从而评估其对环境的污染情况。
3 结束语
技术的不断进步与发展，让固相微萃取技术也不断的进步。随着离子交换涂层技术和生物亲和力涂层的不断推出，已经将固相微萃取技术直接结合到原子吸收设备、电感耦合等离子设备、火花放电设备等装置上，从而让固相微萃取技术的应用拓展到了环境样本的无机分析领域；还有随着选择性更高的印记分子固定相、对有机溶液更高的稳定性的聚合涂层材料的研发，可以让SPME为前处理技术的集成分析方法拓展更加广阔的运用空间，分析功能也随之提高。
参考文献
[1]曾丹丹,陈宏,黄国方,廖建萌,罗林.固相微萃取技术在挥发性有机物分析中的应用研究进展[J].广东化工,2009,08.
[2]汪雨龙,高远莉,王培培,李秀娟.固相微萃取在农药残留分析中的应用[J].中国科技论文在线,2011,12.
[3]庞建峰.固相微萃取技术及其在环境样品分析中的应用[J].环境科学导刊,2010,05.
[4]郑炯,唐会周.鲜榨锦橙汁香气成分的固相微萃取-气质联用分析[J].食品科学,2011,06.
[5]李文超,王永花,孙成,杨绍贵.分子印迹技术与固相微萃取技术联用的研究进展[J].环境化学,2011,09.
关键词 固相萃取技术；基本原理；技术特征；环境监测
中图分类号 X830 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)061-0104-01
1 固相微萃取技术特征分析
1.1 固相微萃取技术基本原理
固相微萃取技术采用的是一种吸附原理，该技术将表面的涂有色谱的固定相的熔融石英纤维作为固相吸附剂对待测目标中的各种成分进行吸附，利用传质扩散等效果保证吸附平衡。主要由两个部分构成，一个是萃取头一个是微量注射器。萃取头是一根长度1cm带有涂层的熔融石英纤维，通过不锈钢管将其装置到微量注射器上。在采样的过程中利用气相色谱进样器或者液相色谱、毛细管电泳等流动相，将待测的组分从固相中采集下来，然后利用多种分析技术包括：气相色谱、液相色谱、质谱仪、电泳等检测仪完成分析，从而获得相应的检测结果。
1.2 固相微萃取技术特点分析
固相的微萃取技术体现的特点是检测耗时短，操作简单，不需要有机溶剂；选择与待测成分相似的萃取头从而缩减了进样时间，并且分离效果好；不过制作固相微萃取头难度大，容易造成损坏且成本高；萃取头上的固定液容易受到环境干扰而失效；解析进样耗时长，峰扩展加宽会出现拖尾峰的情况；随着使用次数的增加，萃取的能力将被削弱，萃取头寿命偏短。其中影响固相微萃取技术的因素有：
1）涂层质量：萃取涂层对固相微萃取技术的影响最大，选择性和灵敏度都将影响萃取效果，通常对萃取涂层的选择是针对与分析对象而定，即分析物与萃取层的相容性决定涂层。用极性涂层萃取极性化合物，非极性涂层萃取非极性化合物。涂层厚度等也是影响测量的因素，涂层的厚度大则吸附量大有利于提高灵敏度，但是待测成分对于涂层而言是扩散的过程，如果厚度大则需要达到平衡的时间长，分析速度也就慢，所以测定不同的组分则涂层也需要针对性设计。通常来说小分子或者挥发型物质才利用厚涂层完成，而大分子或者不易挥发型物质的则为薄膜涂层。
2）萃取环境温度：温度对萃取的影响也是不容忽视的，温度高则测定对象的扩散系数增加，这有利于在短时间内达到平衡，从而提高了分析的速度；但是随着温度的不断增加则会导致组分在顶空气体与涂层间的分配系数降低，最终导致其附着能力下降影响萃取的灵敏度。在进行多组分测定的时候，选择适宜的萃取温度更是尤为重要。
3）萃取的时间：萃取需要一个过程，其萃取完成的标志是达到平衡。萃取中的动力学过程需达到平衡所需要时间，这就取决于待测组分完成物质传递和扩散的速度。物质传递和扩散的速度与分子热运行相关，所以利用温度、声波、搅动、微波等增加分子热运行性能就可以促进过程加速，以此获得最佳的萃取时间，通常利用吸附量-萃取时间曲线来确定萃取时间。
2 固相微萃取技术在环境监测中的应用
固相微萃取技术从其被创造以来不断的被完善，目前已经形成了多种技术结合的综合性检测技术，其特点是设备简单、操作简单、无需溶剂、速度快等，且具有较高的灵敏度和检测限。目前其在食品、药品、毒理等研究领域获得了成功的应用，同时随着研究和试验的发展，其也在环境监测中获得了较好的效果，如在大气监测、水体监测、土壤监测等一系列环境监测。我国关于这方面的研究也在不断地发展中，下面就分析该技术在环境监测中的应用情况。
2.1 在空气环境监测中的应用
以工业废气监测中的应用为例，采用固相微萃取技术和
GC/MS联用的模式，实践证明是一种高效且灵敏的方法，对于工业废气的定性和定量检测获得了较好的效果。研究人员利用该方法连续测定工业废气中的有机污染组分的浓度，同时可以测定出多达75种污染组分，包括了烷烃类、烯烃、醇醛类、酮类、芳香烃类的测量，证明其测量结果较为准确，奠定了固相微萃取技术在空气检测中的应用基础。后来研究人员进一步利用SPME-GC/FID联用的技术，测定了聚合工艺中产生的挥发性脂肪胺，包括甲胺、乙胺、二甲胺等组分的精确测量，将其与短时间暴露值和8小时平均值进行了对比，其结果也达到了相应标准要求。
2.2 水体环境的检测
利用固相微萃取技术检测水体环境的也在实践中获得了成功，目前应用较多的是顶空固相微萃取和GC/MC联用来对水环境进行监控，测定水中的有机物和重金属含量。其中研究人员利用该技术同时测定了我国某区域水系中的乙草胺、丁草胺等浓度。其中浓度测量的结果可以满足环境监测的标准。还有研究人员利用
SPME-GC/ICP/MS联用的技术，对开放海域、河流等进行了海水甲基汞、无机汞的测量，进一步发现船厂附近和封闭式码头的甲基汞含量偏高，其浓度水平高于开放海域中甲基汞的含量；而无机汞的浓度也是大幅度的超出了外部开放海域的指标。测定的结果可以表明，固相微萃取技术在水环境监测中表现出灵敏度高的优势，不仅可以测量数值杂质的浓度，也可测量其具体的存在形式。
另外，研究采用新型的大容量固定萃取装置和热解吸/气相色谱联测技术。对饮用水源的中的多环芳烃进行检测，测定的对象为萘、菲、笨等。过程是先用微型磁性转子和新型的固相微萃取装置进入到含有萘、联苯、菲的溶液或者水源取样中，并将其置于磁力搅拌装置上，以固定的速度进行搅拌，在室温下进行1.5 h萃取，然后将固相萃取装置取出，除去表面的水分，置入到热解吸仪的衬管中进行加热，脱附5分钟，然后置入到色谱分析仪中。对试验结果进行分析，证明此方法的线性效果好，检出限低，精度高等优势。
2.3 土壤环境监测
固相微萃取技术测定土壤和沉积物中的目标组分的浓度，从而监测土壤中的有机物污染物的降解、转化等过程。如对代谢物降解过程的监测，研究人员利用SPME-GC/MS技术联测多环芳烃的降解过程。发现芴菲芘在细菌的作用下降解的过程中一共形成了十多种痕量代谢产物，其中包括芴的降解产物，而其他两种也会相应产生代谢产物。测定结果表明，利用固相微萃取技术与GC/MS联用的测量，可以快速的测定这些代谢产物的浓度改变，由此会帮助了解土壤中有机物降解的过程，从而评估其对环境的污染情况。
3 结束语
技术的不断进步与发展，让固相微萃取技术也不断的进步。随着离子交换涂层技术和生物亲和力涂层的不断推出，已经将固相微萃取技术直接结合到原子吸收设备、电感耦合等离子设备、火花放电设备等装置上，从而让固相微萃取技术的应用拓展到了环境样本的无机分析领域；还有随着选择性更高的印记分子固定相、对有机溶液更高的稳定性的聚合涂层材料的研发，可以让SPME为前处理技术的集成分析方法拓展更加广阔的运用空间，分析功能也随之提高。
参考文献
[1]曾丹丹,陈宏,黄国方,廖建萌,罗林.固相微萃取技术在挥发性有机物分析中的应用研究进展[J].广东化工,2009,08.
[2]汪雨龙,高远莉,王培培,李秀娟.固相微萃取在农药残留分析中的应用[J].中国科技论文在线,2011,12.
[3]庞建峰.固相微萃取技术及其在环境样品分析中的应用[J].环境科学导刊,2010,05.
[4]郑炯,唐会周.鲜榨锦橙汁香气成分的固相微萃取-气质联用分析[J].食品科学,2011,06.
[5]李文超,王永花,孙成,杨绍贵.分子印迹技术与固相微萃取技术联用的研究进展[J].环境化学,2011,09.