水环境监测中现代化萃取技术的应用探析

郭 涛

枣庄市薛城区环境监测站

1 水环境监测与现代化萃取技术概述

1.1 水环境检测

水环境监测主要是通过适当的方法，对可能影响水环境质量的代表性指标进行详细测定与分析，然后来分析水体的具体状况以及未来的变化趋势。其中水环境监测的对象可以划分为两个方面，一方面为纳污水体的水质监测，例如江、河、湖、海、水库水体进行监测。另一方面是污染源监测，该方面检测对象主要是由于生产生活所产生的一些污水，或者酸性矿山排水等。水环境监测主要是以一些被未被污染和已受污染的水体作为监测的对象，然后监测影响水体各种有害物质及因素，这样才能够获得更加全面的信息，为后续水环境改善工作提供更加全面的信息。

1.2 现代化萃取技术简介

萃取也称之为溶剂萃取，或者是液态萃取，主要是借助系统当中组分在溶剂中不同溶解度来对混合物进行分离，主要是借助物质在两种互不相溶的溶剂中溶解度以及分配系数存在的差异性，让物质从一种溶剂内转移到另一种溶剂当中的化学处理方法。萃取主要是分离液体混合物单元操作方法，当前在萃取操作当中有多种方法，例如微波萃取、快速溶剂萃取、超临界流体萃取、固相萃取等。萃取技术的研究和应用，对于当前食品安全和环境监测都能够起到重要的作用。在本次研究当中，对水环境现代萃取技术方面内容进行分析和探究，其中应用在水体环境监测方面的萃取技术主要有两种，第一是快速溶剂萃取技术，第二种是固相萃取技术。两种萃取技术的原理存在一定的相似性，但是也存在一些相似性。基于此，文章对相应技术分析和应用方面展开了详细的论述。

2 水环境监测中现代化两种萃取技术简介

2.1 快速溶剂萃取技术

快速萃取技术的本质是液固萃取，主要是利用溶质在不同溶剂当中的溶解度，存在差异性这一特征，然后在较高的温度以及压力状况之下选择适当的溶剂，并且通过快速溶剂萃取仪，实现固体或者半固体样品中有机物的快速萃取。其中温度越高，则溶剂的黏度便会低在一些。被测物以及溶剂的动力学过程越快，能够有效地缩短萃取的时间，也能提高萃取的效率。常规使用温度为85℃～130℃，由于液体的沸点会随着压力产生变化，给予此萃取，整个过程增加压力便能够提高溶液剂的沸点，让溶剂在高温状况之下仍能保持液态状态，这样便能够提升萃取的效率，也能够降低在整个萃取过程当中的危险系数，快速溶剂萃取技术的实际萃取效率较高，通常采用萃取溶剂用量也比较少。

2.2 固相萃取技术

在20 世纪70 年代初起关于萃取技术发展方面取得了较大的成就，其中固相萃取技术便在这一时期被科学家所研究和提出。固相萃取技术主要是借助固体吸附剂，将液体样品目标化合物吸附和样品基体以及干扰化合物进行分离，然后再利用脱洗液拖洗，或者是采用加热吸附的方式达到混合物分离的目的。该种技术利用分析物在不同介质当中被吸附的能力差，然后将目标物体进行提纯，这样能够将标的物体与干扰组当中进行有效地分离出来。固相萃取技术在实践中最主要的表现特征是能够有效缩短液体萃取分离时间长，也能降低使用有毒溶剂，这样能够让有机溶剂的使用量得到最大化的控制，并且可以对样品进行升级。当前该种技术在对相应分离制备时会产生阻塞的现象，同时也会存在一些回收率较低的不足。固相萃取技术类型特征便是非溶剂型选择性萃取技术，主要是通过流程化操作对样品进行合理的处理，能够有效降低处理操作当中所产生的应用技术难度。此外，固相萃取技术在实际应用之后，能够实现对不同种类样品，包括气体、固体、液体类挥发性或者是半挥发性物质的分析与分离，并且随着固相萃取技术应用，能够使得该项技术呈现出商品化的应用特征。

3 水环境监测中现代化两种萃取技术简介

3.1 快速溶剂萃取技术的应用

快速溶剂萃取技术温度控制下的萃取原理，利用温度进行萃取时，会采用萃取仪。通常状况下会有12个萃取位，其中有两个属于清洗位。该种萃取设有三种规格：（1）34mL；（2）66mL；（3）100mL。按照有机物溶解的难易程度，可以对萃取仪的调节温度进行调控。这种状况下萃取仪允许的温度为55℃～195℃左右。一般状况下，水环境污染物平均的温度为100℃，而常规污染物萃取温度为5℃～120℃。在温度不断升高之后，会提升溶脂在集体当中的基体效应。以此来加速反应的速度，也能够降低溶剂黏度，提高溶解速率。通常状况下，高温加热时间会低于十分钟。关于快速溶剂高压技术原理方面，主要是提高压强，然后促进萃取过程当中的溶解沸点。一般状况下，液态溶剂要比气态溶剂更容易融资发生反应，而高温会让溶剂在高温状态之下仍可以处于液态状态，这样便会让溶剂快速分散在整个萃取当中，以此来提升萃取的速率。关于快速溶剂萃取技术，循环技术原理方面。一般状况下水环境当中的有机萃取原则是多次少量萃取，通过增加静态萃取次数促进变质的发生，通常会完成三次循环操作，这样能够实现动态萃取，提升萃取结果的准确性。

采用快速溶剂萃取技术时主要有以下几个流程。

（1）把有机物污染物装样到萃取池当中。

（2）萃取池当中加入溶剂。

（3）对萃取直加热或者是加压。

（4）有机污染物样品达到高压或高温状态。

（5）外部相萃取池当中适当加一些溶剂。

（6）进行多次循环和萃取。

（7）有机污染物萃取分析。

其中在整个流程当中（1）、（2）和（5）操作步骤比较关键。其中操作流程（1）在具体应用和萃取时，应当注重样本，在萃取之前必须达到干燥状态。因此，可以对其开展风干处理，这样沉淀物颗粒越小越容易溶解，提取前需要进行研磨，研磨的颗粒，毕竟应当控制低于0.5mm。在操作流程（2）和（5）的注意事项是，对于萃取剂的选择应当按照污染物样本的特征，然后选择差异性的溶剂，在溶剂方面的化学性质也存在很大的差异性。通常会选择盐酸、硝酸等一些强酸，同时也要采用一些水和缓冲剂等。在这一过程当中，遵循的化学原则是有机物相似相容原理，属性相同和结构相同的有机物以及有机溶剂则萃取的难度较低。

关于快速溶剂萃取技术的应用方面，按照我国《资源保护回收法》当中的内容，快速溶剂萃取技术通常状况下是对水环境底泥和土壤固体物当中酸性物质、中性物质以及碱性物质进行萃取。特别是对水环境当中有机氯、有机农药、柴油和废油等多种物质进行萃取与分析方面，快速溶剂萃取技术应用的效果较佳。其中，可以对多芳香烃以及有机物重金属化合物进行萃取，萃取的效果比较好。另外，快速溶剂萃取技术和其他传统的萃取技术可以进行融合使用，注意的是在应用时应当进行全封闭保障，具体监测和检测人员的操作安全性，也要最大限度地降低环境污染。

3.2 固相萃取技术的应用

固相萃取技术在对物质进行分离时，实际操作和分离的时间周期较短，操作方法也比较简单，不需要使用较多的有机溶剂。例如，可以选择与待测组分性质相似的萃取头，然后缩短取样时间，更好地分离各个组分。但是在制作固相微萃取头方面存在较高的技术难度，并且萃取头很容易受到破损。在价格方面，由于萃取头比较昂贵，如若在操作时出现一些失误，则会增加固相萃取技术的应用成本。通常状况下在固相萃取技术当中，萃取头当中的固定液由于温度高会出现流失的状况，并且在吸附过程当中也会对其他的杂质进行吸附，这样难免会对具体的测定结果产生较大的影响。

固体萃取技术应用在水环境监测方面可以在重金属离子检测、有机污染物检测以及农药残留检测方面发挥出较大的作用。

首先，在重金属离子检测方面，由于水环境污染当中的重金属对于整个水质影响较大，而且一些有毒性的重金属出现之后，由于不容易被降解，因此被定为第一类污染物。因此在对定向的水体进行检测时，可以采用固相萃取技术，例如对一些冶金行业和电子行业所排出的污水进行检测时，固相萃取吸附剂对水环境水样进行检测。检测之后，可以利用火焰原子吸收光谱法进行测定，来了解具体样品当中重金属的含量。

其次，在农药残留检测方面，由于农药对于水的污染较大，特别是水源和饮用水的污染程度较为严重，直接影响着人们的身体健康，其中有机磷，氨基甲酸酯类和菊酯类农药，成为我国当前农业生产使用比较广泛的品种，并且通过各种途径污染水源。基于此在对农药残留方面，检测时可以采用固相萃取法。在实际监测时，可以采用石墨化碳铵吉复合型住对水样进行固相萃取，然后使用DB—1701p型弹性石英毛细管柱进行分离，以色相色谱和质谱检测法来判定农药残留的具体状况。

最后，关于有机物污染的检测应用方面，对于有机物污染属于一定生物累积性以及痕量，这些污染物在水体当中存在，必然会造成较大的危害，因此不断地寻求痕量，超痕量污染物监测方式，属于当前对有机物监测的有效途径同时也是重要的监测任务。当前在社会经济迅速发展之下，对于环境监测的要求较高，不仅要求监测的质量较高，同时也要具有高效的监测技术，基于此可以采用固相萃取法对有机物污染进行监测。实际监测时可以用溶胶凝胶技术所形成的聚合物当作固相萃取的主要材料，在水样当中的雌性激素开展萃取富集，然后和高效液象色谱在线联用测定水样中三种雌激素痕量残留。通过实验得知，采用该种萃取技术和方法，能够满足实际的检测需求，同时还可以采用Waters wax。固相萃取小柱富集净化，通过构建起大体积固相萃取浓缩超高效液相色谱串联质谱法来检测氟化合物。该种方式操作比较便捷，在实际操作之后的萃取速度也比较快，能够自动地实现对水中含有的氟化合物进行有效地检测。另外，还可以采用聚二甲基硅氧烷涂层萃取头，然后构建起固相微萃取及多环芳烃的快速分析方法。采用该种萃取方式，能够有效地解决地表径流多环芳烃分析采样存在的不足，并且能够获得比较客观和全面的检测数据。

4 结论

在文章研究当中，主要针对水环境监测的技术进行探究。在水环境监测当中，采用快速溶剂萃取技术和固相萃取技术，能够对水体进行全方位的检测，不仅可以对液体进行检测，同时对于水污染环境的底泥进行检测。两种萃取技术在实际应用当中具体的操作方式存在很大的不同，但是在检测方面都能够起到较好的检测效果。因此在未来开展水环境监测工作时，可以根据不同的水环境建设目标和治理内容，对两种萃取技术进行适当选用或者是综合应用，以此来提升水环境监测萃取结果获得的准确性。