富集技術水中痕量有機污染物檢測應用
摘要: 為做好水中痕量有機污染物檢測，優化富集方式，分析了幾種常用的萃取方式:液液分散微萃取、渦旋輔助液液分散微萃取，對比了各種方法的優缺點，提出了高效的污染物檢測技術方法:液液分配法、固體吸附溶劑提取法、冷凍法。實際操作中，要不斷對富集技術進行改進，提升水中痕量有機污染物檢測效率，為檢測工作提供更高效、簡便、靈敏且環境友好的分析方法。
關鍵詞: 富集技術；有機物檢測；污染物檢測；技術革新
人類活動和動物生存都離不開水源，水是生物的重要組成部分，水源質量影響著世界萬物的生存發展。但是，隨著人類的發展，自然水資源和生態環境遭到了一定程度的損害，出現了嚴重的水資源污染問題。近些年，重型工業飛速發展，其主要原料從自然資源中獲取，在自然資源開采中會破壞一定范圍的生態系統，并向河流中排放一些污染物質，導致河流污染物質增加，地下水源污染加劇。日常生活中，人們將各種化學物品排放到水中，造成大范圍的水污染，導致水中生物大量繁殖、生物后代畸變等問題，因此加強對水源物質含量檢測十分必要。檢測水源中污染物質的過程較為復雜，特別是針對一些污染物質含量較少的水質檢測，測定前需要對標本進行富集處理。常用的液液萃取、固相微萃取等操作需要大量的水溶劑或脫硫操作，較為煩瑣。隨著痕量分析技術的進步，要更加重視水源樣品預處理環節，在檢測樣本富集中，要改進傳統的需要大量有機萃取劑的方法，研究新型、快速、方便的富集方法，如漩渦輔助液液分散微萃取、在線固相萃取法，這些方法收集方便，便于野外作業，是一種環境友好型的富集方式。
1 常用的萃取方式
1.1 液液分散微萃取
液液萃取技術是一種新型樣本預處理技術，于2006 年首次提出。DLLME 使用的萃取劑是將一些比較容易溶于水的溶劑分散到水中進行相應物質的萃取，使用過程中，只需要不到 100 μL 的溶劑，對于環境傷害較小，且快速、簡單，但其在最初的使用階段需要一些有毒的萃取劑輔助，因此后來推出了懸浮固化液液微萃取技術。這項技術使用了比水密度小的、毒性低的有機溶劑，萃取完成后，放進低溫環境進行固化，再進行融化檢測。在 DLLME 基礎上，2008 年，Leong等人結合 DLLME 和 LLME － SFO 建立了懸浮固化液液分散微萃取技術(DLLME － SFO)，這種方法不僅具備 DLLME 快速、富集倍數高和效率高的優點，還結合SFO，用低密度有機溶劑作萃取劑，對環境更加友好，保證了操作者的健康，擴展了 DLLME 應用范圍，但是操作步驟煩瑣。
1.2 渦旋輔助液液分散微萃取
DLLME 萃取時間明顯減少，極大提升了預處理效率。其主要原理是萃取劑在分散劑的輔助作用下增加了二者的接觸面積，同時加大了相應的溶解度。隨著技術水平的提升，減少了分散劑的使用，在渦旋混合器幫助下，將分散劑充分分散到水中，通過離心裝置將萃取劑和水分開，利用這種方法將水中化合物進行分離檢測。
1.3 萃取劑種類及體積分析
富集過程中，萃取劑種類選擇直接影響實驗最終效果，萃取劑的選擇要保證其化學特征與被檢測物質類似，保證對被檢測物質具有更好的萃取效果。在VALLME 中減小萃取劑體積的上浮相收集到的體積也減小，從而增加有機污染物的富集效率，影響效果分析。萃取劑在渦旋混合器、超聲儀和磁力攪拌器的輔助下，分散到水溶液中形成細小的液滴，均勻分布，待測物質在萃取劑和水溶液之間是一個動態平衡過程，時間越長越接近平衡，萃取到的待測物質越多。時間從溶液形成漩渦時算起，渦旋過程中萃取劑形成細小的液滴分散到水樣中，擴大接觸面積，提高富集速度，在很短時間內即可完成。
2 高效的污染物檢測技術
2.1 液液分配法
液液萃取法是較為傳統的，也是最為常見的一種萃取法，基本原理是使用兩種互不相容溶劑中的溶質分配規則，實現分離和濃縮效果。污染物溶質在兩相中的分配受到溫度和時間等因素的影響，對實驗設備和分析儀器要求不高，適用于實驗室的實驗條件，但是需要消耗較多溶質，實驗過程中可能會產生有毒物質。液液分配法萃取是利用被測量物體在不同溶劑中會發生不同程度的溶解，根據相應的溶解度變化，將被測量的污染物質進行多次溶劑分配，通過多次溶劑分配將其中的物質提取出來。這種方法成本較低，操作簡單，操作過程中不會產生有毒物質和二次污染物質，適用于實驗室富集操作，通常用于提取在溶液中不易揮發的物質。
2.2 固體吸附溶劑提取法
固相萃取法是 20 世紀常用的一種富集方法，其簡單的操作和較高的效率成為官方檢測方法。固相微萃取法是在原有的萃取方法上進行改進，富集過程中，并不是一次性將被檢測物質完全提取，而是利用樣本和固相涂層之間的一種平衡，達到被檢測物質和溶劑分離效果，同樣也是利用擴散原理。這種檢測方法較為簡單，萃取所需時間較短，能夠在一定程度下實現自動化操作。
固相吸附溶劑提取法使用簡單的裝置，在裝置周圍安裝固體吸附劑玻璃管道，當樣品通過層疊玻璃水柱時，樣品中的有機物質會被吸附劑吸附留下，在后期處理過程中，利用適當含量的潛劑將固體吸附劑中吸附的有機物淋洗出來。這種操作方法常使用的吸附劑有活性炭、硅膠、樹脂等，其中活性炭是一種廣泛使用的物質，性價較高，可以達到預期的吸附效果。在新型處理方法中，經常使用的一種物質是樹脂，不同種類的樹脂適用于不同類型的化合物，對于大孔樹脂而言，其主要是由網狀結構組成。不同類型樹脂有不同的吸附性能，在測定水中痕量有機物時，xAD—2． 4、xAD －7. 87、Tenax 及國產 GDx 樹脂應用較多。xAD 一 2． 4是苯乙烯和二乙烯苯的共聚物，表面為非極性；xAD －7． 8 是丙烯酸酯的聚合物，表面為極性；Tenax 為聚2. 6 一二苯基對苯醚，它和 GDx 樹脂大多用于易揮發性有機物的富集。大孔樹脂吸附富集痕量有機物的優點是吸附容量大，而樹脂用量小，每次只需 l ～ 2 g，可以再生使用，再生后性能不變。
2.3 冷凍法
在充分冷卻的情祝下，部分水凍結成緊固的冰，而一些在低溫下能很好溶解的有機物則全部留在未被凍結的剩余液體中。一般采用冰鹽浴得到 －12℃的低溫即可滿足樣品處理要求，該方法的優點是水樣量和化合物結構都不會影響回收率，揮發性物質不會損失，一次冷凍即可完全回收水中微克/升或更低濃度的有機物。
3 結語
在富集技術研究中，有機污染物處理需要對現有技術進行改造，建立一種新型的富集方法，使用過程中，簡化使用步驟，減少有毒物質產生，提升靈敏度。在富集方法分析中，要關注萃取劑種類、使用過程中所需的劑量、萃取時間等因素，將這種方法應用于環境水污染有機物檢測中，具有很強的實用性。實際操作使用中，要不斷對相應的富集技術進行改進，提升對水中其他痕量有機污染物的檢測效率，為水中有機污染物檢測提供更高效、簡便、靈敏且環境友好的分析方法。
文章來源：梁國欣.富集技術水中痕量有機污染物檢測應用[J].黑龍江環境通報,2020,33(02):20-21.
