环境样品前处理技术及其应用摘要：环境分析样品前处理技术是环境分析化学的重要组成部分，是当代环境分析的一个前沿课题。

文章综述了传统的前处理方法以及前处理方法在环境分析中的意义，环境分析样品前处理新技术的原理、特点、应用和研究进展。

关键词：环境分析；前处理；新技术；应用近年来，环境污染事件频发，环境问题已经成为全世界关注的焦点。

目前，环境中污染物的分析检测越来越受到重视。

一个完整样品分析方法的建立须包括分析目的确定、分析方法选择、样品釆集、样品前处理、样品测定、数据处理以及分析结果报告步骤。

样品前处理过程是整个分析过程的关键。

所谓样品前处理是指从复杂样品基质中提取、净化、分离、浓缩待测目标分析物的过程，使被测组分转化成可测定的形式以进行定性、定量分析检测。

同时样品前处理又是整个分析过程中最耗时、劳动强度要求最高、对分析方法精密度和准确度影响最大的步骤。

因此，样品前处理技术的应用在分析化学研究中起着举足轻重的作用，而且样品前处理新技术与方法的探索与研究已成为当代分析化学的重要课题与发展方向之一。

目前，一些传统的样品前处理技术如沉淀分离、索式萃取、液-液萃取、离子交换分离、蒸傾、离心等方法仍然被分析工作者所采用，但这些传统的样品前处理技术萃取效率低、操作步骤复杂、处理时间冗长、且大量使用有毒有害有机溶剂，污染环境的同时影响操作人员的身体健康。

因此要不断发展新型样品前处理技术。

1 前处理方法在环境分析中的意义环境分析和监测是环境科学研究的最基本的手段。

从某种意义上讲，环境化学、环境科学的发展水平有赖于环境分析化学的进展。

通常，环境分析试样具有以下一些特点：(1)样品来源广泛；(2)样品组成复杂；(3)样品中分析对象的含量低；(4)样品的稳定性差。

鉴于环境分析试样的以上特点，一个完整的样品分析大致包括样品采集、样品处理、分析测定、数据处理、报告结果等五个步骤。

统计结果表明，上述步骤所需时间各占全部分析时间的百分率为：样品采集 6.0 %；样品处理61.0 % ；分析测定 6.0 %；数据处理与报告27.0 % 。

其中，样品处理所需的时间最长，约占整个分析时间的三分之二。

通常完成一个样品的测试只需几分钟至几十分钟，而样品的预处理却要消耗几小时甚至几十小时。

对于组成复杂的环境样品，繁琐的前处理步骤显然不能满足分析的需要。

快速、简便、自动化的前处理技术不仅可以省时、省力，而且可以减少由于不同人员的操作及样品多次转移带来的误差，对避免使用大量溶剂及减少对环境的污染也有深远的意义。

因此，探索和研究新的前处理技术和方法，已成为环境分析领域里一个非常有意义的前沿课题[1，2]。

2 环境分析前处理新技术、新方法及其应用[1-3]2.1 固相萃取法(Solid Phase Extraction，SPE)固相萃取法是基于被处理试液中待测组分、基体物质、其它成分与固定相填料之间作用力大小的差异而令其彼此分离的。

SPE 是样品在两相之间的分配，即在固相( 吸附剂) 和液相( 溶剂)之间的分配，其保留或洗脱的机制取决于被分析物与吸附剂表面的活性基团，以及被分析物与液相之间的分子间作用力。

该方法不仅可用于“清洗”样品、除去干扰物质，而且还可以使组分分级，达到富集和纯化的目的。

固相萃取在环境试样预处理中应用很广。

主要是对水样的处理，也可用于大气样品的预处理，还可以用于处理环境土壤试样，现已成功地应用于多种样品中有机氯农药、有机磷农药、二噁英、多氯联苯、多环芳烃等有机污染物的分离。

刘玉春等[4]用固相萃取对河水中大环内酯类抗生素进行液相色谱- 质谱- 质谱联用测定，优化了固相萃取条件，测定结果证明回收率高，精密度好。

张莘民等[5]研究了固相萃取技术在我国环境化学分析中的应用，证明该法用于分析有机污染物具有很明显的优点和十分广泛的应用前景。

戴树桂等[6]用固相萃取技术预富集环境水样中邻苯二甲酸酯，结果证明该法优越于液-液萃取法。

高立勤等[7]系统研究了固相萃取技术近年来的发展及其在生物样本分析中的应用。

廖艳等[8]利用固相萃取、结合气相色谱分析水产品中增塑剂，方法检测限低、回收率较高，适于低含量的水产品快速测定。

2.2 固相微萃取(Solid Phase Micro-extracion，SPME)固相微萃取技术是利用涂敷在熔融石英纤维上的高分子固相液膜对样品溶液或气体中的目标分析物的选择性吸附进行萃取，属于非溶剂萃取法。

固相微萃取装置简单，集萃取、浓缩和进样于一体，类似于气相色谱微量注射器。

SPME 技术一问世即引起关注，至今已得到了较广泛的发展和应用。

该方法与气相色谱法联用时，只需将萃取吸附了待测物的固相微萃取针管直接插入气相色谱的进样口，即可进行分析测定。

该方法既继承了SPE 的优点，又有效克服了其缺陷，操作简单，重现性好，从萃取到进样完全不使用有机溶剂，解吸快速、完全，不需要对气相色谱仪进行改装，极大地简化了分析操作、提高了分析速度。

固相微萃取技术在环境样品分析中有着很好的应用前景。

研究表明，该方法可用于水、大气、土壤中苯系化合物、酚类化合物、硝基苯、氯代烷烃、多环芳烃、多氯联苯、多种有机农药的快速检测。

王超英[9]等用固相微萃取-高效液相色谱联用分析水样中痕量邻苯二甲酸酯，优化了萃取条件，在用于实际水样的分析中回收率高。

杨左军等[10]用顶空固相微萃取、气相色谱法测定聚氯乙烯玩具在模拟唾液浸泡液中多种邻苯二甲酸二酯的溶出量，通过优化萃取条件，该方法的检出限低，回收率高，适于实际样品的分析。

陈海东等[11]用固相微萃取、气相色谱法(SPME-GC) 测定水体中邻苯二甲酸酯也取得满意的效果。

赵国有等[12]用顶空固相微萃取法检测水中的苯系物，结果证明该法特别对挥发性较差组分更优越。

陈猛等[13]从发展背景及应用方面系统研究了固相微萃取进展情况。

2.3 超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction，SFE)超临界流体萃取是利用超临界流体(Supercritical Fluid ，SCF)作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达到分离和提纯的目的。

CO2是目前用得最普遍的超临界流体萃取剂。

在用于物质的萃取分离时，超临界流体兼具液体和气体的优点：密度较大，与液体相似，所以与溶质分子的作用力强，易于溶解其它物质；粘度较小，与气体接近，所以传质速率很高；加之表面张力小，很容易渗透固体颗粒，并保持较大的流速，可以使萃取过程高效、快速地进行。

以超临界流体萃取联机测定技术处理分析一个样品仅需几十分钟，而且还避免了样品转移的损失，对减小误差、提高测定的灵敏度和精确度具有重要意义。

与传统的索氏萃取和超声萃取相比，超临界流体萃取使用的有机溶剂少；对许多有机物的萃取回收率更高。

目前超临界流体萃取的应用范围仍然有限，难以应用于极性较强的物质。

如何将其应用范围从非极性、弱极性物质扩大至极性甚至离子型物质，这是超临界流体萃取技术中需要进一步研究的一个课题。

超临界流体萃取技术由于高效、快速、后处理简便等特点，在近年来得到了广泛的应用。

它的应用范围包括地球化学和石油地质、聚合物工业、商品检验及卫生检验、纺织工业、制药工业等等。

此外，它几乎可用于所有环境样品的分析，但主要以处理固体样品为主。

该技术在多环芳烃(PAHs) 、多氯联苯(PCBs) 、二噁英(Dioxins) 、农药、酚类、有机胺、石油烃等污染物的分离分析中都得到了广泛应用。

游静等[14]按基体的不同形态研究了超临界流体萃取在痕量环境污染物分析中的应用。

陈伟珠等[15]用超临界流体色谱法分析非对映异构体d4T-5’—N—磷酰化苯丙氨酸甲酯，结果表明在优化的分离条件下，两种非对映异构体完全达到基线分离。

蒋崇文等[16]用超临界流体色谱法对生育酚异构体进行分离研究，分析了生育酚在超临界色谱中的最佳分离条件。

刘学武等[17]研究了超临界水氧化法对废水进行处理的新技术。

2.4 液膜萃取法(Supported Liquid Membrane，SLM)液膜萃取技术结合了固体膜分离法和溶剂萃取法的特点，是一种新型的膜分离方法。

它是通过两液相间形成的界面—液相膜，将两种组成不同但又互相混溶的溶液隔开，其结果是使被萃取相中的物质-离子通过液膜进入萃取相中，经选择性渗透，使物质分离提纯。

液膜传质速率高与选择性好的特点，使液膜萃取法成为分离、纯化与浓缩溶质的有效手段。

多年来，液膜一直是一个十分活跃的研究课题。

该技术吸取了液-液萃取具有富集与选择的两大特点，同时结合了透析过程中可以有效除去基体干扰的长处，具有高效、快速、简便、易于自动化等优点。

此外，该方法还可与高效液相色谱或气相色谱在线联用，可实现分离、富集和检测过程一体化。

液膜萃取与液-液萃取相比，使用有机溶剂少得多，不容易污染环境，操作易于自动化；与透析法相比，液膜萃取可以富集物质，不但可以将分子大小不同的物质予以分离，而且可以选择性地分离特定的化合物，如胺、酸类等。

液膜萃取法与其它辅助设备、仪器、检测方法相结合，在石油化学、冶金工业、海水淡化、废水处理和综合回收、医学、生物学等方面的应用已日益受到人们的重视。

该法在环境样品预处理中的应用也很广泛，包括野外采样、大气中微量有机胺的萃取、水中金属离子或酸性农药的萃取等。

张耀煌等[18]研究了乳状液膜法处理废水中的硝基苯。

石中亮等[19]研究了乳化液膜分离技术处理废水中的苯胺，结果表明苯胺去除率可达96 %以上。

余喜理等[20]研究了液膜萃取技术以及其在冶金等领域的应用。

付新梅等[21]系统综述了液膜萃取技术在环境样品前处理中的实际应用。

2.5 微波萃取(Microwave Extraction，ME)微波是一种频率在300M-300G Hz，即波长在100 cm 至1 mm范围内的电磁波。

它位于电磁波谱的红外辐射( 光波) 和无线电波之间。

微波加热是一种介质加热，其优点是：加热均匀，速度快，热效率高，可以进行选择性加热，容易实现自动控制等。

微波能已被广泛应用于生物医学、造纸业、环境科学、化学化工等领域。

微波萃取能够保持分析对象的原本化合物状态，而且具有高效、省时、节能、节省溶剂、对环境友好等多方面优势，有利于萃取热不稳定的物质，特别适合于处理热敏性组分或从天然物质中提取有效成分。

这使其优越于传统的索氏萃取、超声波萃取，也优越于超临界流体萃取和加速溶剂萃取。

微波在化学化工领域的应用也很普遍。

利用微波加热效应催化、促进有机合成反应或无机合成反应，这是当前合成化学中的一个研究热点。

微波技术也可以用于钢铁、地质矿物、生物基体等多种样品的消解处理。

潘文龙等[22]采用分段式微波辐射方法一步合成2- 苯并咪唑基烯烃衍生物，为有机合成提供了一种新方法。