第四節(jié)　纖維SPME的應(yīng)用

隨著SPME技術(shù)的發(fā)展，目標化合物從揮發(fā)性、半揮發(fā)性的有機化合物，擴展到非揮發(fā)性的大分子物質(zhì)，在環(huán)境樣品分析、精細化工、食品檢測及藥物檢測方面均有應(yīng)用。

一、SPME在環(huán)境分析領(lǐng)域的應(yīng)用

1.環(huán)境水樣

由人類生產(chǎn)、生活而引入環(huán)境水體的污染物，不僅對環(huán)境造成了巨大的污染，也嚴重危害到人類的健康和生存。因此檢測江河、湖泊、海洋、廢水、污水、地下水、飲用水中的污染物成為人們關(guān)心的問題。作為一種靈敏的痕量分析技術(shù)，SPME出現(xiàn)后，就在液體樣品研究中充分體現(xiàn)了它的優(yōu)越性，均勻的液態(tài)樣品，無須消解，只要轉(zhuǎn)移到具塞玻璃容器中，調(diào)節(jié)萃取條件，蓋緊塞子，就可進行萃取操作。表3-3列舉了SPME技術(shù)應(yīng)用于水體環(huán)境中的一些典型有機污染物的分析過程，其中包括了萃取過程中影響參數(shù)的優(yōu)化，如酸度、鹽度、衍生試劑、萃取溫度、萃取方式、萃取所需的時間以及應(yīng)用的纖維，表中還列出了相應(yīng)化合物的測定條件，如解吸溫度和時間、分離測定的手段以及測定的結(jié)果。萃取纖維與測定手段兩欄中，與每種化合物對應(yīng)的列項，使用頻率最高的列在最上面。

從表中可見，SPME技術(shù)用于各種農(nóng)藥、除草劑、滅菌劑殘留，揮發(fā)性碳化合物（VOCs），苯的同系物（BTEX），多環(huán)芳烴（PAHs），多氯聯(lián)苯（PCBs），芳香胺化合物和酚類化合物等環(huán)境污染物的測定，具有較寬的線性范圍和較高的靈敏度，對于多種萃取纖維的選用，非極性的PDMS涂層和極性的PA涂層適用面最廣，對多數(shù)化合物均具有較好的富集效果。萃取的溫度通常也不高，多數(shù)在室溫下就可取得滿意的萃取效率。

筆者研究組應(yīng)用SPME-GC-FPD分離測定水中的六種有機磷農(nóng)藥：甲拌磷（Phorate）、殺螟松（Fenithrothion）、馬拉硫磷（Malathion）、倍硫磷（Fenthion）、雙硫磷（Parathion）、三硫磷（Carbophenothion）。由于化合物的弱揮發(fā)性，所以采用直接法萃取。針對五種商品化的纖維（7μm、30μm、100μm PDMS，85μm PA和65μm PDMS-DVB）進行了比較，發(fā)現(xiàn)100μm PDMS和PA涂層對目標化合物均具有較強的吸附能力，富集效果最好，是其他三種纖維的2～10倍。在下述優(yōu)化的條件下操作：100μm PDMS纖維于40℃下萃取30min，基體鹽度用NaCl調(diào)節(jié)至3％，方法重復性很好，RSD<8％，線性范圍為0.5～100μg·L-1，最低檢測限0.049～0.301μg·L-1［90］。

除了有機化合物的測定，SPME技術(shù)還被用于水中無機離子的分析。根據(jù)吡咯的離子交換特性，用聚吡咯涂層可萃取多種無機陰離子，如Cl-、F-、Br-、、、、、等［91］。

2.土壤、底泥與生物組織等固體樣品

固體樣品往往不能直接進行SPME操作，可加熱樣品，使易揮發(fā)的分析物進入頂空后采用頂空方式萃取，此法尤其適用于固體樣品中的揮發(fā)性化合物，如PAHs。也可以通過適當?shù)慕嵋航。瑢⒎治鑫镛D(zhuǎn)移到液相中，再進行固相微萃取，測定條件與水樣的測定相同。

將固體樣品中的分析物轉(zhuǎn)移到液相中有多種方式可供選擇，為了避免應(yīng)用有機溶劑，可使用微波輔助萃取，在固體樣品中加入適量水，利用水分子對微波能量的強吸收作用，進行微波加熱并加上一定的壓力，使分析物從固體樣品轉(zhuǎn)移至水相中，再用SPME進一步進行富集。應(yīng)用微波輔助萃取可測定西紅柿中的揮發(fā)性胺類化合物［26］。Hawthorne等還提出次臨界水萃取與SPME技術(shù)聯(lián)用測定土壤、底泥樣品中多氯聯(lián)苯（PCBs）、芳香胺、多環(huán)芳烴（PAHs）等化合物的方法［92，93］。次臨界水是指在高溫下的液態(tài)水。不同于超臨界流體萃取通過高壓下的CO2富集分析物，次臨界水萃取主要依賴水的溫度，壓力只要足夠維持水的液態(tài)即可（一般<40bar，1bar=105Pa）。萃取裝置為一根長64mm、直徑7mm的不銹鋼管，兩端可用螺帽封死。加入固體樣品和預先用氮氣除氧的水，置于GC柱箱內(nèi)加熱。高溫下，水的極性、表面張力和黏性均會下降。此時，一些水溶性很小的有機化合物，溶解度會急劇增加，如殺蟲劑Chlorothalonil在常溫下的水溶解度為0.3μg·L-1，而水溫升高到200℃時，溶解度可達23000μg·L-1。因此適當調(diào)節(jié)水溫度，此方法可用于多種化合物的萃取。對于極性較強的化合物，50～100℃就可以充分萃取分析物，而非極性的化合物則要求更高的水溫。

3.氣體樣品的分析

SPME技術(shù)用于氣體樣品分析，主要是VOCs［94，28］的測定，相對于傳統(tǒng)的氣體分析方法，具有顯著的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的氣體采集、富集方式有兩種，一種是針對目標化合物的活性氣體采樣（Active Air Sampling），即將含有目標化合物的氣體通過特定的吸附床或反應(yīng)劑，其中的目標化合物就通過物理吸附或化學反應(yīng)被富集，再經(jīng)過加熱脫附、溶劑解吸等方式使化合物適合后續(xù)的色譜分析。此法在氣體組分分析中十分有效，但缺點在于現(xiàn)場操作比較麻煩，不能進行污染物濃度變化的實時監(jiān)測，還會使用有毒的有機溶劑。與之相應(yīng)的另一種氣體采樣方法是全氣采樣（Whole Air Sampling），即用不銹鋼器皿或塑料袋采集含有目標化合物的氣體樣本進行分析，這種方法雖然操作簡單，但引入了很大的背景值，不利于痕量組分的分析。而SPME克服了傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷，可方便快速地針對目標化合物進行采樣測定。我們關(guān)心的許多問題如工業(yè)衛(wèi)生監(jiān)測、室內(nèi)空氣污染調(diào)查等，SPME技術(shù)都具有很好的應(yīng)用前景。

雖然SPME技術(shù)具有諸多優(yōu)點，但氣體樣品分析自身存在的缺點卻阻礙了它的廣泛應(yīng)用，如氣體樣品不同濃度的標準系列很難制備，不利于工作曲線的繪制。Pawliszyn制備苯、甲苯、二甲苯、乙苯等化合物的氣態(tài)混合標樣的方法是：將各化合物的標準樣品0.75g依次加入聚四氟乙烯封口的玻璃瓶中，充分混勻后將液體轉(zhuǎn)移至1.8mL聚四氟乙烯封口的小瓶中，加蓋后樣品上方應(yīng)不留頂空。此液體混合樣品可通過注射泵產(chǎn)生標準氣體。此外還應(yīng)注意工作曲線與樣品采集要在同一溫度下進行，以確保良好的精密度。

二、SPME在食品檢測方面的應(yīng)用

食品檢測主要是評價其營養(yǎng)價值，監(jiān)測各種食品添加劑的含量，進行質(zhì)量控制。對各類食品，如酒、果汁、飲料、水果、蔬菜、糧、油、肉、蛋、乳制品、蜂蜜等，應(yīng)用SPME進行檢測均有報道［111，112］。由于食品樣品的基質(zhì)往往比較復雜，為延長纖維的使用壽命和減少基體干擾，70％的測定采用頂空萃取方式，普遍使用的纖維為100μm PDMS和85μm PA涂層，CAR-PDMS和CW-DVB纖維也有應(yīng)用。

芳香劑和香料的測定是食品檢測的重要方面，包括了一些小分子的有機化合物和含硫的有機化合物，這些香味物質(zhì)在食品中的含量都很低，要從復雜的樣品基體中分離出來非常困難，所幸這些化合物都具有較強的揮發(fā)性。基于這些化合物的揮發(fā)性，利用頂空SPME萃取，可取得滿意的結(jié)果［113，114］。飲料中的咖啡因測定，采用直接萃取方式，將含有13C的咖啡因作內(nèi)標物，方法的精密度很好，相對標準偏差<5％［115］。

另外，食品也會被一些環(huán)境污染物沾污，如殺真菌劑、殺蟲劑、除草劑等農(nóng)藥在世界范圍內(nèi)廣泛使用，導致許多食品中都存在農(nóng)藥殘留，而食用被污染食品導致的中毒事件也時有發(fā)生。因此農(nóng)藥殘留和其他環(huán)境污染物的監(jiān)測在食品分析中占有非常重要的地位。應(yīng)用SPME技術(shù)富集可同時測定葡萄酒中的22種含氮農(nóng)藥［21，116］。Simplício測定了水果和果汁中的有機磷農(nóng)藥，果汁可直接進行測定，而水果為固體樣品，粉碎后與水制備成勻漿液后再進行測定。最低檢測限<2μg/kg，果汁的回收率在75.9％～102.6％范圍內(nèi)，優(yōu)于水果樣品的回收率70％～90％，這主要是由于水果勻漿液包含了果肉和果汁兩部分，基體干擾比單純的果汁嚴重［117］。

還有其他一些天然的和人造的化學物質(zhì)，能夠通過食物鏈累積，并對人類的遺傳和內(nèi)分泌產(chǎn)生干擾。某些抗生素類的藥物，經(jīng)常被用于牲畜、家禽的疾病預防與治療，很多的肉類產(chǎn)品和奶制品中都可檢測到四環(huán)素的存在。應(yīng)用SPMEHPLC聯(lián)用技術(shù)，可靈敏地檢測牛奶中10-7級的四環(huán)素［118］。有些食物自身可產(chǎn)生具有致突變、致癌作用的化合物，如久置的大米產(chǎn)生大量黃曲霉素，食用后可誘導癌癥的發(fā)生。而不當?shù)呐胝{(diào)制作、儲存方式或包裝材料也能產(chǎn)生有毒副作用的化合物。如熏制的火腿中含有的致癌物N-亞硝基二正丁胺（NDBA）和N-亞硝基二芐胺（NDBzA），可用頂空萃取-SPME方法進行測定［119］。

三、SPME在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域中的應(yīng)用

藥品攝入人體后，活性組分是否能針對病變組織發(fā)生作用，在參與人體代謝過程中又發(fā)生了怎樣的形態(tài)改變，是許多醫(yī)務(wù)工作者感興趣的問題；中成藥中的溶劑殘留、農(nóng)藥殘留對患者的影響；酒后駕車肇事的鑒定以及體育比賽中使用興奮劑的鑒定等許多問題都要求高靈敏度、快捷的分析方法。SPME技術(shù)就為這一領(lǐng)域的分析工作提供了無溶劑化，可避免復雜基體干擾的高效方法。

1.血、尿等生物樣本中有機化合物的測定

尿液是一種相對簡單的生物樣品，往往包含了目標化合物及其代謝產(chǎn)物，而且經(jīng)過腎臟的作用，其中的化合物還會被濃縮，常被用于藥物檢測、法醫(yī)鑒定、工作環(huán)境化學品暴露的測定。血液樣品組成比較復雜，既可對全血進行分析，也可將血液分離后，對血清進行分析，要根據(jù)不同的需要選擇分析對象。直接分析全血存在的問題是血液的凝結(jié)，會影響目標化合物的遷移和揮發(fā)，難于取得平行的結(jié)果。全血可以進行脫蛋白處理，向血樣中加入強酸后離心分離，可解決血液凝結(jié)問題，但這種方法會導致強揮發(fā)性化合物的損失；因此常選擇加入強堿NaOH，使紅細胞溶解，防止細胞凝結(jié)。毛發(fā)樣品也是生物檢測的重要樣本，其處理方式是：將毛發(fā)置于高濃度的堿溶液NaOH中，加熱至55℃使之溶解。

這些樣品中的目標化合物主要有以下幾大類，溶劑與揮發(fā)性的有機化合物，如醇類物質(zhì)、BTEX等；攝入人體的環(huán)境污染物，如農(nóng)藥殘留等；藥物及其代謝產(chǎn)物，包括安非他明、鎮(zhèn)痛劑、麻醉劑、抗抑郁劑、興奮劑等；天然產(chǎn)物，如蛋白質(zhì)、氨基酸、類固醇等。表3-4列舉了SPME在醫(yī)藥領(lǐng)域中的部分應(yīng)用。

由表3-4中的結(jié)果可見，SPME萃取血、尿等生物樣品中的化合物時，全血的萃取率為0.8％～12.9％，尿樣為3.8％～40.2％。由于基體復雜程度不同，尿樣檢測往往比血樣檢測具有更好的靈敏度和精密度，如全血中農(nóng)藥的測定檢測限為4.4～80μg·L-1，高于尿樣的1.6～24μg·L-1。毛發(fā)樣品經(jīng)過消解后可用SPME萃取，作為藥物監(jiān)測的手段，但SPME技術(shù)不適于測定毛發(fā)樣品中的可卡因、海洛因等生物堿，因為這類酯型化合物會在堿性環(huán)境中水解。SPME還可用于唾液、糞便等樣品的分析，檢測藥物及其代謝產(chǎn)物。

蛋白質(zhì)、氨基酸等化合物常用的分析方法是用熒光標記之后進行HPLC-熒光檢測。而用PA涂層的纖維可萃取中性環(huán)境中的肌血球蛋白、細胞色素C和溶菌酶等蛋白質(zhì)化合物，并快速達到平衡。蛋白質(zhì)以含NaCl的Na3PO4溶液洗脫，洗脫液用于HPLC分析，為蛋白質(zhì)的快速分離和測定提供了新的途徑。

2.藥物成分分析

SPME-GC聯(lián)用是分析中藥材中揮發(fā)性成分的強有力工具。PDMS纖維可從中藥丸中頂空萃取多種萜類化合物。筆者研究組對中成藥中的溶劑殘留進行了分析。

我國藥典中關(guān)注的殘留溶劑包括苯、甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、正辛烷、苯乙烯、二乙烯苯，規(guī)定了它們的限量標準，苯低于2×10-6，其他溶劑低于20×10-6。除此之外我們還選取了一些藥物提取中可能使用的溶劑，包括正己烷、乙醚、乙醇、丙酮、二氯甲烷、四氯化碳、四氫呋喃、乙腈、乙酸乙酯，這些溶劑中只有二乙烯苯沸點較高，無法用低溫色譜進行分離（低溫色譜最高柱溫為80℃），因此對其他幾種溶劑殘留進行了HS-SPME-低溫色譜-FID富集分離和測定。市售的許多中成藥都具有良好的水溶性，只要將樣品溶于水就可進行頂空萃取。對影響SPME萃取的參數(shù)進行了優(yōu)化實驗，發(fā)現(xiàn)PDMS/DVB的纖維對各目標化合物都有很好的萃取效率，酸度的調(diào)節(jié)對測定沒有影響，而加入30％NaCl可明顯提高萃取效率，0℃的冰水浴中平衡10～15min就可完成萃取。低溫色譜的程序升溫為0℃的初溫保持2min，以10℃·min-1的速率升至75℃。在上述條件下，SPME-低溫色譜聯(lián)用可使一些直接進樣無法分開的化合物如環(huán)己烷和苯、乙醚和二氯甲烷、正己烷和乙酸乙酯達到很好的基線分離。圖3-9為低溫色譜分離中藥中溶劑殘留的標準色譜圖，其中的甲醇為各化合物標準溶液的溶劑。

應(yīng)用該方法多次測定的相對標準偏差為1％～8％；用于實際樣品的分析，具有較高的靈敏度，檢測限為0.16～5000μg·L-1，線性范圍為2～3個數(shù)量級，加標回收率范圍在88％～112％之間。樣品測定的結(jié)果表明不同的中成藥，由于提取方式不同，所含的溶劑殘留也有所不同，感冒沖劑和板藍根中以乙醚和乙醇殘留為主，跌打丸中以丙酮殘留為主，但殘留量均低于國家規(guī)定的標準。

四、SPME技術(shù)在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用

人們生活中經(jīng)常接觸的日用品中往往含有人工合成的化學品，其中一些是有害的，也有一些是無害的，這就要求有靈敏的方法對其進行質(zhì)量監(jiān)測。

含氮的染料具有致癌性，已在一些歐洲國家禁止使用。其定量分析往往是針對它的裂解產(chǎn)物——芳香胺化合物。Cioni等將紡織品和皮革的碎片置于檸檬酸緩沖介質(zhì)中，70℃下還原裂解30min，生成不同的芳香胺化合物，以三氯苯胺和2-甲基-1-萘胺作為內(nèi)標進行定量分析，檢測下限可達0.75μg·mL-1。與常用的分析此類化合物的方法相比較，樣品處理過程大大簡化，減少了2/3的時間［138］。

Struppe等利用HS-SPME方式選擇性測定了化妝品中的三種硝基麝香化合物，化妝品只要溶解在水中就可以用100μm PDMS纖維進行頂空萃取，平衡30min后以氣相色譜-原子發(fā)射檢測器分離和測定，檢測限在1～500mg·kg-1的范圍內(nèi)［139］。

五、SPME技術(shù)在金屬及準金屬化合物形態(tài)分析中的應(yīng)用

許多金屬與非金屬元素因它們具有在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的利用價值，被廣泛應(yīng)用在人類生活的各個方面，經(jīng)濟效益顯著，但隨之出現(xiàn)的問題也越來越多。如苯基汞、乙基汞、甲基汞等有機汞化合物在20世紀50～60年代曾被大量用于涂料和農(nóng)業(yè)，其中甲基汞的毒性要比無機汞大得多。而自然界中的無機汞又可以通過生物的和化學的過程轉(zhuǎn)化為有機汞，通過食物鏈在生物體內(nèi)積累，最終影響高等生物的神經(jīng)系統(tǒng)。日本水俁灣發(fā)生的水俁病事件就是由甲基汞污染造成的。有機錫化合物廣泛用于殺蟲劑、殺菌劑、催化劑、海洋防污涂料和PVC穩(wěn)定劑，是人為引入海洋環(huán)境中毒性最大的物質(zhì)之一。作為一類環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，有機錫化合物能引起水生生物雄性化變化，對漁業(yè)生產(chǎn)和海洋生物群落都造成了不可逆轉(zhuǎn)的破壞。鉛化合物作為燃油的防爆劑，已經(jīng)成為城市環(huán)境污染的重要源頭。這些金屬元素在環(huán)境中以具有不同毒理效應(yīng)的形態(tài)存在，可以是純物質(zhì)、自由離子、混合離子或有機金屬化合物，不同形態(tài)之間還可以相互轉(zhuǎn)化。實際工作中，無論是對金屬化合物污染進行監(jiān)控，還是對其環(huán)境化學行為進行研究，都要求快速準確的形態(tài)分析與測試方法，SPME技術(shù)就是一個很好的選擇，既可以用于無機態(tài)金屬離子的測定，又可以用于有機金屬化合物的測定［140，141］。

最早將SPME用于無機金屬離子，是測定水溶液中的Bi（Ⅲ）［51］。用改性的纖維直接萃取液體樣品中的Bi（Ⅲ），酸性KI溶液離線解吸，生成黃色的BiI，再用分光光度法測定。Boyd-Boland［142］用CW/TPR涂層的纖維，建立了HPLC同時富集分離Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）的方法，取得了滿意的結(jié)果。表3-5中還列出了SPME技術(shù)在汞、錫、鉛等有機金屬化合物測定中的應(yīng)用。

SPME技術(shù)萃取有機金屬化合物后，多依靠GC測定。由于有機金屬化合物在環(huán)境中的存在形式揮發(fā)性較小，還要通過衍生反應(yīng)增加其揮發(fā)性，若目標化合物是無機金屬離子，更需要通過衍生反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為有機金屬，以利于測定。常用的衍生試劑主要有兩類：一類是烷基化試劑，如格林試劑［154，155］和四乙基硼化鈉（NaBEt4）［156，157］；另一類是氫化試劑，如NaBH4、KBH4［158，159］。格林試必須在無水條件下使用，操作和轉(zhuǎn)換步驟繁多，極易引入較大的誤差，影響結(jié)果的準確性。四乙基硼化鈉的衍生條件溫和，能給分析物引入較大的有機基團，利于甲基化合物的氣相色譜分析。NaBH4、KBH4可用于各種儀器方法和樣品的衍生，如連續(xù)流動注射［160］等，而且與烷基化試劑相比更經(jīng)濟實用，但反應(yīng)生成的氫化物不夠穩(wěn)定是它的一大缺點。

多數(shù)文獻在測定汞、錫、鉛化合物時選用NaBEt4進行衍生反應(yīng)，溶液的pH值范圍在4～5之間，生成非離子化的乙基取代化合物。用NaBEt4的最大的優(yōu)點就是可以在水樣中直接衍生，無需改變樣品基體，還為汞、錫、鉛多種元素同時進行形態(tài)分析提供了可能性。Moens等用NaBEt4原位乙基化反應(yīng)后SPME萃取，同時測定一丁基錫、二丁基錫、三丁基錫、一甲基汞和三甲基鉛化合物，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，對丁基錫化合物頂空萃取法的靈敏度高于傳統(tǒng)的液-液萃取300倍，對三甲基鉛靈敏度提高了35％［161］，其優(yōu)勢顯而易見。但乙基化衍生的主要缺陷是不能用于乙基化合物的分析。例如，三乙基鉛和無機鉛與NaBEt4反應(yīng)后都生成同樣的產(chǎn)物——四乙基鉛，無法進行色譜分離。于是Pawliszyn小組［162］用氘代的NaBEt4進行衍生化反應(yīng)，克服了這個缺點。生成的揮發(fā)性衍生產(chǎn)物既可以用頂空法也可以用直接法萃取，但實驗證明頂空法的萃取效率更高，所需的平衡時間也更短。向衍生反應(yīng)體系中加鹽，增加離子強度，萃取率反而降低，因此多數(shù)測定中不調(diào)節(jié)鹽度或使用很低的鹽濃度。但Mester分析甲基汞時，卻使用NaCl的飽和溶液，用極性較強的PDMS/DVB萃取頭進行頂空萃取，之后再以特制的加熱系統(tǒng)解吸分析物，ICP-MS測定，使方法的靈敏度和選擇性顯著提高［163］。

當樣品基體為復雜的固體時，為提高萃取效率，還要在萃取之前，對樣品進行簡單的處理。如魚體內(nèi)汞化合物的測定，需將組織樣品打碎，浸于250g·L-1 CH3OH-NaOH溶液中超聲振蕩3h，再取浸提液進行衍生和固相微萃取操作，檢測限可達到pg級［145］。為了將底泥和水貂毛皮中的甲基汞完全浸出，需要將樣品在加入HNO3的HAc-NaAc緩沖溶液中分別浸泡24h和96h［146］。分析有機錫化合物時，要將凍干的底泥在冰醋酸中振蕩12h后離心分離，取上清液進行衍生反應(yīng)和固相微萃取操作［149］。

對一些飽和（非離子）的和揮發(fā)性比較強的有機金屬化合物，如四取代的鉛化合物（四乙基鉛）、二取代的汞化合物（二甲基汞、二乙基汞、二苯基汞等）以及四取代的錫化合物（四甲基錫、四丁基錫、四苯基錫），無需衍生就可以用HS-SPME萃取，Snell測定了自然氣體冷凝物中的二甲基汞，只需30s就可達到萃取平衡［164］。

此外砷、硒等準金屬也可以用SPME進行富集。砷化合物的測定可利用硫醇基團與胂化物之間的親和作用，以巰基乙二醇甲酸酯（Thioglycolmethylate，TGM）作為衍生試劑，得到的一甲基胂酸（MMA）和二甲基胂酸（DMA），可以應(yīng)用SPME-GC-MS富集分離［165］。Se（Ⅳ）和Se（Ⅵ）經(jīng)衍生后生成苯并［c］硒二唑，此產(chǎn)物可用100μm PDMS纖維直接萃取測定。

筆者研究小組一直從事有機金屬化合物的分析及其環(huán)境化學行為的研究，并利用SPME技術(shù)對有機汞和有機錫進行形態(tài)分析。實驗中應(yīng)用的衍生試劑為NaBH4或KBH4，與有機汞、錫的氯化物反應(yīng)，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氫化物后進行富集，反應(yīng)如下式進行：

當樣品中存在有機物時，需要加入過量的NaBH4，否則會抑制氫化物的產(chǎn)率。由于在偏堿性環(huán)境中，有機錫化合物會發(fā)生水解，而甲基汞往往被還原成元素汞Hg，沒有氫化物生成，所以衍生反應(yīng)多在酸性條件下進行。此外甲基汞的衍生反應(yīng)還應(yīng)保持在中性或弱氧化性環(huán)境中進行，因為在氧氣和濃HNO3存在時，NaBH4可使有機汞化合物的碳-汞鍵斷裂，形成一種中間產(chǎn)物，進而生成元素汞Hg而無法完成萃取。經(jīng)過對幾種自制的萃取頭進行試驗，發(fā)現(xiàn)不同的色譜固定液，如硅酮OV-101、OV-17、DC-200等不能滿足高效吸附有機金屬化合物的要求。而將石英毛細管在濃氫氟酸中浸泡3.5h［166］，洗凈后在高溫下老化4h，作萃取頭使用，對丁基錫、甲基汞、乙基汞和苯基汞的氫化物具有較強的吸附能力。將此萃取頭于掃描電鏡下放大5000～6000倍，可以觀察到經(jīng)過處理的纖維表面呈粗糙多孔結(jié)構(gòu)（如圖3-10所示），為吸附待測物提供了較大的表面積，也增加了萃取容量。用此纖維萃取之后，以GC-QSIL-FPD［167，168］定量測定環(huán)境水樣中的一丁基錫、二丁基錫、三丁基錫化合物，最低檢出限達到1ng（3倍噪聲），加標回收率在85％～117％范圍之間［169］。生物樣品、底泥和土壤中的甲基汞、乙基汞和苯基汞的形態(tài)分析應(yīng)用GC分離，AAS在線定量測定，得到的GC譜圖如圖3-11所示。以3倍噪聲計算檢測限分別為16ng、12ng和7ng，9次測定的相對標準偏差分別為2.1％、2.8％和3.5％。土壤和底泥中有機汞的含量在0.04～0.64μg·g-1，加標回收率為93％～106％。但與商品化的SPME纖維比較，其重現(xiàn)性和靈敏度都比較差。

之后我們又用商品化100μm PDMS纖維建立了頂空SPME測定液體樣品和底泥樣品中丁基錫（一丁基錫：MBT；二丁基錫：DBT；三丁基錫：TBT；四丁基錫：TeBT）化合物的方法［170］。由于使用特效檢測器，丁基錫化合物的測定沒有雜峰干擾，而且靈敏度也很高，檢測限可達到幾個ng·L-1的水平。

環(huán)境水樣采集后，無需進一步的過膜處理，只要調(diào)節(jié)適當?shù)乃岫龋╬H3.3），并在磁力攪拌下原位氫化衍生，將纖維暴露在樣品頂空中萃取揮發(fā)性的氫化產(chǎn)物就可完成分析物的富集，再進入后續(xù)的GC分離測定。底泥樣品的測定采用內(nèi)標標準曲線法。繪制標準曲線時，標準樣品與內(nèi)標物一甲基三丙基錫同時加入空白泥樣，30min后各標準樣品在空白泥樣上的吸附就可達到平衡，再向底泥樣品中加入緩沖溶液和KBH4，進行氫化衍生和SPME萃取。由于標準曲線模擬了自然界中底泥對丁基錫化合物的吸附過程，因此萃取時無需將樣品中的分析物浸提出來，只要將底泥樣品與緩沖溶液混合就可進行測定，操作十分簡便，得到的色譜圖如圖3-12所示。用此方法對底泥標準參考物質(zhì)CRM462進行測定，結(jié)果在DBT和TBT的標準參考值范圍之內(nèi)，由表3-6可見，準確性是可以得到保證的［171］。

應(yīng)用已建立的SPME-GC方法對我國沿海城市采集的海水及內(nèi)陸河、湖的淡水中丁基錫化合物的含量進行了調(diào)查［172］，樣品采集地點以及各地丁基錫化合物總量的平均值如表3-7所示。我國的近岸海水中丁基錫的濃度平均值分別為：TBT，93.8ng（Sn）·L-1；DBT，28.1ng（Sn）·L-1；MBT，102.3ng（Sn）·L-1，遠遠高于西方國家規(guī)定的殘留標準。而且沿海城市中大連、天津、青島、香港，由于工業(yè)發(fā)達，擁有大型貨運、客運港口，并擁有較大的船舶修造廠，丁基錫污染尤為嚴重。丁基錫化合物在底泥中降解緩慢，并可能再次釋放到水中，造成二次污染，其影響是長時間的。對從香港海域取得的底泥樣品進行測定，其中各丁基錫化合物的平均含量分別為：MBT，104ng（Sn）·g-1；DBT，36ng（Sn）·g-1；TBT，354ng（Sn）·g-1。內(nèi)陸河流、湖泊的淡水中尤其是在船舶行駛頻繁的地點，丁基錫含量也比較高，上海復興東路黃浦江碼頭采集的水樣中，三丁基錫含量高達425ng·L-1，已經(jīng)超出多數(shù)淡水敏感生物的48h EC50值［173］，不但對水生生物具有很大的危害，也對人類健康存在潛在威脅。

酒是我國人民的傳統(tǒng)飲品，釀制工藝多種多樣，市場上銷售的種類更是不計其數(shù)，從總體上看，葡萄酒分為干型和天然型，釀自葡萄等水果，白酒則釀自糧食。我們選擇40種市售的國產(chǎn)和進口葡萄酒以及5種白酒進行了研究，發(fā)現(xiàn)酒中，特別是葡萄酒中普遍存在丁基錫化合物。國產(chǎn)葡萄酒中丁基錫的含量［平均值MBT：543ng（Sn）·L-1；DBT：815ng（Sn）·L-1；TBT：25ng（Sn）·L-1］高于白酒［平均值MBT：287ng（Sn）·L-1；DBT：35ng（Sn）·L-1；TBT：未檢出］，這可能與它們不同的生產(chǎn)工藝和原料有關(guān)。而葡萄酒中，特別是同一廠家生產(chǎn)的往往干型的含量高于天然型。所檢測的葡萄酒中，大部分含量均在每升幾百納克（Sn）的水平，少數(shù)超過了1μg（Sn）·L-1，其中濃度最高的葡萄酒中二丁基錫達33257ng（Sn）·L-1。

葡萄酒中存在的丁基錫化合物有可能有兩個來源：一是釀酒葡萄中丁基錫農(nóng)藥的殘留；二是釀制、儲存和分裝過程中使用的塑料容器和管路中的穩(wěn)定劑成分。但在實驗中發(fā)現(xiàn)還與葡萄酒瓶封口用的軟木塞有很大關(guān)系。作為木材防腐劑的主要成分，軟木塞中的丁基錫可直接被葡萄酒浸取出來。我們應(yīng)用格林試劑衍生方法測定封裝干紅葡萄酒的軟木塞，得到很高的丁基錫含量，MBT：5265μg（Sn）·g-1，DBT：199μg（Sn）·g-1，TBT：64μg（Sn）·g-1，是酒中含量的104倍，推測是酒水污染的來源之一。

人們對塑料制品中的有機錫化合物也十分關(guān)注，尤其是目前大量的塑料食品包裝，對食品會產(chǎn)生一定的污染。測定了一些市售塑料袋或塑料瓶包裝的食品，如茶飲料、果汁等，其中丁基錫化合物的濃度值雖然不很高［平均值MBT：34ng（Sn）·L-1；DBT：28ng（Sn）·L-1；TBT：2ng（Sn）·L-1］，但也不可忽視。市場上還有一些具有滅菌、防臭作用的紡織產(chǎn)品，也有可能添加了丁基錫化合物。2000年德國漢堡漢斯康籌實驗室測出，有一款耐克足球服內(nèi)含有三丁基錫（TBT），對三槍內(nèi)衣進行研究時也發(fā)現(xiàn)其紡織材料中含有三丁基錫化合物，濃度為21.77ng（Sn）·g-1。

六、SPME在其他方面的應(yīng)用

有機化合物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化，以及對生物的影響程度均與其在環(huán)境中的賦存形態(tài)有關(guān)。藥物進入人體后，其作用效果更與它在體內(nèi)的結(jié)合狀態(tài)有關(guān)，因此研究目標化合物在整個體系中多相之間的分配，意義重大。SPME技術(shù)在此方面就大有用武之地。

化合物在各相之間的分配是一個平衡過程，若采用完全萃取方法富集其中一相中的化合物，平衡遭到破壞，并向化合物減少的方向傾斜，那么得到的濃度分配或賦存形態(tài)結(jié)果就不準確。而SPME技術(shù)是一個非完全萃取過程，萃取相體積小，富集的化合物量也很少，通常只有總量的1％～20％。因此只要適當選擇纖維：對目標化合物具有良好選擇性的薄的涂層，并縮短萃取時間，萃取就不會改變體系的性質(zhì)，還可以實現(xiàn)實時監(jiān)控。Poerschmann應(yīng)用該技術(shù)同時研究了離子態(tài)和非離子態(tài)有機錫化合物在可溶性腐殖質(zhì)和不溶的顆粒態(tài)腐殖質(zhì)上的吸附動力學過程，并計算出相應(yīng)的吸附系數(shù)。發(fā)現(xiàn)對于相同來源的腐殖質(zhì)，無論是溶解態(tài)還是顆粒態(tài)，都具有相似的吸附作用。而且有機錫化合物的取代基越大，非特異性的吸附越明顯，體系平衡的時間也越短［174］。

Pollien利用SPME方法測定了12種風味物質(zhì)的油-水分配系數(shù)，他們分別用頂空方式和直接浸沒方式萃取測定了油相和水相中的化合物濃度，避免了操作過程中由化合物揮發(fā)造成的誤差［175］。

Bartelt則用100μm PDMS涂層的纖維，測定了71種化合物的校正因子。同時建立了根據(jù)GC保留指數(shù)、溫度及待測物所含官能團來預測化合物校正因子的回歸模型。根據(jù)所得的校正因子計算亨利常數(shù)，結(jié)果能與理論值較好吻合。因此SPME-GC方法也是一個測定有機物理化常數(shù)的簡便辦法［176］。