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介紹

環(huán)境可持續(xù)性問題已逐漸成為科學(xué)界和民眾關(guān)心的問題。人們也更加重視環(huán)境保護(hù)和人類健康免受污染這些問題。

為了有效地預(yù)防或清除污染，用于環(huán)境分析的過程和方法必須穩(wěn)定、通用且數(shù)據(jù)可靠。瑞士步琦向環(huán)境相關(guān)企業(yè)、環(huán)境檢測實驗室和政府部門提供可靠的樣品制備和分析的先進(jìn)解決方案。我們的解決方案包括空氣、土壤、沉積物、淤泥、廢物和廢水等樣品前處理和測試方案。

測定環(huán)境和食品樣品中的污染物需要高效的樣品前處理方法，而優(yōu)化樣品前處理是實現(xiàn)環(huán)境分析的關(guān)鍵因素。本文將展示使用瑞士步琦公司的全頻固液萃取儀E-800 萃取廢水中的油脂、沉積物中的PAH 和PCBs以及大氣中的 PCDD/F 等應(yīng)用的實驗參數(shù)和最終結(jié)果。

固液萃取法通常是測定固體和半固體基質(zhì)中有機(jī)污染物分析程序的一部分。萃取質(zhì)量的好壞直接影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性和樣品的輸出量，是整個分析過程的瓶頸。因此有效可靠的萃取是成功測定環(huán)境污染物的先決條件。索氏萃取法作為一種被公眾認(rèn)可的萃取標(biāo)準(zhǔn)方法，在環(huán)境分析領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

在過去的二十年中，現(xiàn)代的萃取方法，如加壓溶劑萃取、超聲波萃取和微波萃取等也進(jìn)入了環(huán)境分析的標(biāo)準(zhǔn)方法中[1, 2]。與傳統(tǒng)索氏萃取相比，這些現(xiàn)代萃取方法的主要優(yōu)點(diǎn)是萃取時間短，樣品輸出量高。本文主要研究使用經(jīng)典的索氏萃取法提取環(huán)境樣品。在其它文章中可以看到使用步琦的快速溶劑萃取儀 E-914 / E-916 高效地測定環(huán)境污染物[3-5]。

所有的現(xiàn)代萃取方法都是需要與索氏萃取技術(shù)進(jìn)行比較和驗證。不少文獻(xiàn)也比較了這些不同的萃取技術(shù)，例如[6-8]。傳統(tǒng)索氏萃取方法的主要缺點(diǎn)是萃取時間長、溶劑消耗量大。使用萃取設(shè)備可以緩解這些問題，同時也可以優(yōu)化環(huán)境分析。

瑞士步琦公司的自動索氏萃取裝置的應(yīng)用實例包括土壤中 PAH 的測定[9]，大氣中 PBDEs 的測定[10]，從沉積物中提取類二噁英 [11]，沉積物中 PCB、PAH 和 OCP 的測定[12]以及通過測定生物體內(nèi)的生物積累量獲取 DDT 的污染情況[13]。

以下是瑞士步琦公司部分環(huán)境應(yīng)用研究。

廢水中的油脂

油是最常見的水污染類型和形式之一。由于油脂很容易傳播，即使是少量的油也可能對水環(huán)境造成危害[14]。在大多數(shù)國家，法規(guī)會限定地表水和地下水中的油脂含量。

“油脂"被定義為可被回收的任何物質(zhì)，如溶于溶劑的物質(zhì)。 它包括由溶劑從酸化樣品中萃取的其他物質(zhì)(如硫化合物、某些 有機(jī)染料和葉綠素)，并且在測試期間不揮發(fā)[15]。油脂可在溶劑萃取后采用重量法或紅外吸收法測定。與紅外和重量測定方法不同，GC-FID 法提供了 獲取油脂餾分中不同烴類詳細(xì)信息的可能性[14]。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) AWWA5520 Part D 索氏萃取[15]，在棉布和紙濾盤上過濾酸化的廢水樣品。再用正己烷萃取干燥的過濾器。然后用重量法測定正己烷萃取物中的殘留物，并與廢水樣品的油脂含量相對照。

樣品中加入了經(jīng)認(rèn)證的參考物質(zhì)(葵花籽油)，其含量為 100ppm。對該樣品進(jìn)行了過濾、萃取，并測定回收率。提取時間為 4h，符合標(biāo)準(zhǔn)方法[15]的要求。結(jié)果如表1所示。

表1：測定空白及油脂回收率(平均值，n=3，括號內(nèi) rsd %)

空氣中的二噁英

空氣質(zhì)量是人們?nèi)找骊P(guān)注的健康話題，特別是在城市地區(qū)，人類活動與污染源共存。目前人們正關(guān)注空氣中的顆粒物(PM)，這是一種存在于空氣中由微小顆粒和液滴 組成的混合物，并可通過呼吸進(jìn)入肺部和血液循環(huán)。二噁英是一種氯化芳香族碳?xì)浠衔?，是一些熱力過程的副產(chǎn)品，可能被釋放到環(huán)境中并附著在顆粒物上。

空氣樣品被采集至 PUF 或石英纖維濾膜。依據(jù) EPA 綱要 TO-9 [16] 和 EPA 方法1613 [17] 的二噁英測定方法，分析前采用索氏萃取法提取含有污染物的濾膜。

提取前先用索氏提取儀預(yù)萃取作為清洗步驟。以甲苯為溶劑，在索式熱萃取模式下對加標(biāo)的濾膜萃取約 13h， QFF 在索氏萃取模式下以二氯甲烷為溶劑萃取約 12h。濃縮后的萃取液通過 GC-MS 進(jìn)行分析。測定的回收率達(dá)到 50-150%，在 EPA 1613 [17]規(guī)定的范圍內(nèi)(見表2)。

表2: 測定二噁英在加標(biāo) PUF 過濾器上的回收率[%]，n=4?？瞻讟悠分袩o可定量分析物

沉積物中的PCBs

多氯聯(lián)苯(PCBs)是指以 1-10 個氯原子取代聯(lián)苯為基礎(chǔ)的 一類有機(jī)化合物。有 209 種不同的同系物。為了簡化描述，通常使用從 1 到 209 的數(shù)字指代它們。

多氯聯(lián)苯具有毒性、持久性，可在陸生和水生生物系統(tǒng)中積累，廣泛存在于環(huán)境中。在世界范圍內(nèi)已經(jīng)被禁止生產(chǎn)和使用。根據(jù) EPA 3541[19]方法采用索式熱萃取模式提取 SETOC沉積物樣品[18]。使用丙酮：正己烷（1：1）為溶劑。使用BUCHI Syncore® Analyst將提取物濃縮至1mL。從沉積物樣品中提取多氯聯(lián)苯的時間為 3h，測定結(jié)果與實際值一致。達(dá)到3h萃取時長后，再延長提取時間也不會提高回收率 (見圖5)。

沉積物中的PAHs

PAHs 存在于煤碳化生產(chǎn)的石油、煤和焦油中。它們也 存在于烤肉、香煙和汽車尾氣中。多環(huán)芳烴是一種具有持久的并普遍存在的污染物，其中一些具有致癌性、誘變性和致畸性。目前發(fā)現(xiàn)的有 100 多種不同的多環(huán)芳烴，但通常只分析美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)定義的 16 種多環(huán)芳烴。采用索式熱萃取模式，按 EPA 3541 方法[19]提取 SETOC 沉積物樣品[18]。以正己烷:丙酮 1:1 為溶劑， 總萃取時間為 3h，最終測定結(jié)果在 SETOC 樣品所示的參考值范圍內(nèi)(見圖6)

結(jié)論

BUCHI 針對環(huán)境樣品提供了一個完整的前處理解決方案。即使對于復(fù)雜及較難分析的樣品，也能實現(xiàn)快速高效率的提取，保證了較高的回收率和較低的結(jié)果偏差。

參考文獻(xiàn)