水环境监测中现代化萃取技术的应用

2016-08-11侯桂琳郴州市环境监测站湖南郴州423000

低碳世界 2016年9期

侯桂琳（郴州市环境监测站，湖南郴州 423000）

水环境监测中现代化萃取技术的应用

侯桂琳（郴州市环境监测站，湖南郴州 423000）

固相萃取技术是近些年来发展和成熟速度最快的技术类型，其在环境污染监测工作中有着广泛的应用。固相萃取技术在处理底泥等固相物质中具有非常大的优势，但是也存在一定的局限性，其不适宜用于水中有机污染物的检测。所以，需要进一步提高水环境监测中现代化萃取技术的发展。本文以固相萃取技术在水环境监测中的应用进行分析。

水环境；监测；萃取技术

1　引言

社会经济的快速发展使得环境遭受到严重破坏，为了营造一个良好的生活环境，需要对水环境进行监测，而研究高效、快速的有机污染物监测技术已成为国际环境问题的研究热点之一。在水质监测分析中，样品预处理是分析过程中不可或缺的重要环节，有时甚至是整个检测过程的关键。在常见的样品预处理手段中，萃取技术是集萃取、提取、净化为一体的联用技术，以方便、快速等优势在环境水质监测中得到了广泛应用。

2　固相萃取技术简介

在20世纪70年代初期，固相微萃取技术被科学家提出来，这种技术的主要突出特点是能够有效降低和减少液萃取（LLE）的分离时间长、使用有毒溶剂多等缺陷，从而使有机溶剂的使用量得到了有效的提高，并对样品进行了微升级。但是，目前我国的固相微萃取技术研发还存在一定的不稳定性，在通过这种技术进行分离制备时可能会产生堵塞，同时存在回收率低的缺点。这种技术的类型特点是非溶剂型选择性萃取技术，它通过流程化的操作之后对样品进行处理，可有效地降低处理操作中所产生的应用难度。另外，固相微萃取技术实现了对不同类型样品包括气体、液体、固体各类挥发性或半挥发性物质的有效分析。随着固相微萃取技术的应用，开始趋向商品化。

固相微萃取技术在对物质分析时，时间周期较短，操作简单方便，不需要使用有机溶剂，可选择与待测组分性质相似的萃取头，缩短取样时问，较好地分离各组分，其萃取过程如图1所示；但制作固相微萃取头有一定的难度，同时萃取头容易破损，在价格上也相对昂贵；这种固相微萃取技术萃取头上的固定液因为温发高而流失，并在这个过程中吸附了其他杂质，对测定的最终结果产生一定影响。

3　固相萃取技术在水环境检测中的应用

3.1重金属离子的检测

水环境污染方面所说的重金属，主要是指Hg、Cd、Pb、Cr以及各类金属砷等生物毒性显著的重金属和具有一定毒性的一般重金属如Zn、Cu、Go、Ni、Sn等。重金属废水常见于电镀、电子和冶金等行业，随着这些行业的发展，越来越多的重金属污染物进入水体，而且因为其中的重金属污染物危害大，以及其不易降解性，被定为第1类污染物，受到人们的极大关注。下面进行具体分析：

图1　固相萃取基本流程图

一方面，在纳米四氧化三铁表面包覆二氧化硅，并以十八烷基三甲氧基硅烷进行化学修饰，用作固相萃取吸附剂富集环境水样中的痕量银离子，继之用火焰原子吸收光谱法测定，克服了因银在环境样品中含量低、FAAS灵敏度不够高、难以直接测定的问题，实现了对环境水样中痕量银离子的测定。该方法对Ag+的检出限为0.15μg/L，RSD为1.4%，富集因子达31。对河水、湖水样品中的Ag+进行检测，加标回收率在85.0～94.8%之间，方法灵敏，快捷，简便。

同时，相关学者也研究了以聚异丁烯-alt-马来酸酐和L-半胱氨酸改性硅胶固相萃取原子吸收光谱法（SPE-FAAS）测定饮用水中痕量Ag的方法，该法的检出限为1.5μg/L，RSD为2.9%，富集倍数为18.7，可成功地用于测定井水、自来水、纯净水等水样中的痕量银。

另外一方面，以聚异丁烯-alt-马来酸酐和L-半胱氨酸改性硅胶为固相萃取剂，建立SPE-FAAS测定饮用水中痕量Cu的方法。在最佳实验条件下，改性硅胶对 Cu2+吸附容量为0.36mg/g，方法检出限为1.3μg/L，富集倍数25，加标回收率在98～110%。有时也可以采用新型姜黄素修饰的硅胶吸附剂，并以它为固相萃取吸附剂富集、分离饮用水中痕量的Fe3+、Cu2+离子，ICP-AES法测定。采用静态吸附法研究了实验条件，Fe3+、Cu2+离子的检出限分别为0.119μg/ml和0.015μg/ml，相对标准偏差均小于5.0%。

3.2农药残留的检测

农药对水的污染，尤其是对水源以及饮用水的污染，对人体健康构成直接威胁。有机磷、氨基甲酸酯类和菊酯类农药等为我国大陆生产和使用最多的农药品种，并通过各种途径污染水源。因此，探索建立水中多种有机农药快速、灵敏、准确的分析方法十分必要。

（1）采用PLS固相萃取小柱富集水中的 DDT、林丹、敌敌畏、马拉硫磷、对硫磷等23种有机氯、有机磷农药，用1∶1的乙酸乙酯二氯甲烷洗脱，采用气相色谱-质谱联用仪测定，结果在0.2～1.0mg/L浓度范围内，各组分检测响应值与浓度呈良好线性关系，相关系数均大于0.997。检出限为0.3～6.4ng/L，加标回收率为70.0～118.0%，RSD为4.5～12.3%。

（2）采用石墨化碳-氨基复合型柱对水样进行固相萃取后，使用DB-1701P型弹性石英毛细管柱分离，以气相色谱-质谱法测定水中13种有机磷农药（敌敌畏、速灭磷等），检出限在0.26～2.2μg/L之间，平均回收率为94.4～100.8%，RSD为4.17～14.73%。

（3）用甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁腈分别作为功能单体、交联剂和引发剂，合成新型的高选择性材料，并将此吸附材料用做固相萃取的吸附剂，建立了同时检测饮用水中两种磺酰脲类除草剂-苯磺隆、氯磺隆农药残留的方法，结果表明，在0.1～5.0mg/L的范围内线性关系良好，检出限分别为0.74μg/ml和0.81μg/L，RSD分别为1.30%和2.10%，回收率分别为70.1～80.2%和76.5～106.0%。

3.3有机污染物的检测

有机污染物具有一定的生物累积性和“三致”作用，甚至有些痕量有机物（痕量有机物指在环境介质中含量低达10～9g的化合物，如POPs，EDCs等）的危害都是很大的，因此，不断地寻求痕量、超痕量污染物的监测方法是当今有机污染物监测的重要任务。同时，随着经济社会的快速发展以及对环境监测工作高效率的迫切需要，研究高效、快速的有机污染物监测技术已成为国际环境问题的研究热点之一。

（1）采用聚二甲基硅氧烷涂层的萃取头，建立了固相微萃取与GC-MS联用测定水体中16种多环芳烃的快速分析方法。方法的检测限为0.006～0.008ng/mL，线性范围为0.01～50ng/mL，线性相关系数0.9815～0.9982，RSD＜10%。也可以采用中空纤维膜液相微萃取取代传统固相萃取对地表水中多环芳烃进行检测，实际检测结果与固相萃取比较基本一致，有效地克服了地表径流多环芳烃分析中的采样难题，并获得令人满意的检测结果。

（2）以溶胶凝胶技术合成的聚合物为固相萃取材料，对水样中的雌激素进行萃取富集，与高效液相色谱在线联用测定水样中 3种雌激素（己烯雌酚、己烷雌酚、双烯雌酚）痕量残留，检出限、加标回收率、RSD等均满足检测要求。同时，也可以采用WatersWAX固相萃取小柱富集净化，建立大体积固相萃取浓缩-超高效液相色谱串联质谱法快速测定11种常见全氟化合物的方法。方法操作简单，快速，自动实现对水中全氟化合物的测定。

（3）用OasisHLB固相萃取柱，气质联用技术，对水体中9种药品及个人护理用品（水杨酸、萘普生、布洛芬、对乙酰氨基酚、降固醇酸、三氯生、双氯酚酸、酮洛芬和双酚A）定量分析，选用三甲基氢氧化硫为衍生化试剂，以2，3.4-锑丙酸为内标定量，方法操作简便，灵敏可靠。

（4）通过固相萃取技术富集，毛细管色谱柱分离，质谱检测器检测，完成了18种酚类化合物的测定，回收率范围在81～113%，RSD（n=10）范围为1.3～9.4%，最低检出浓度范围为0.5～1μg/L，能够满足饮用水中痕量酚类化合物的分析要求。