3．试样量、容器体积和顶空体积的选择

为保证萃取的效果需要对试样量、试样容器的体积进行选择，从SPME的原理可知，纤维萃取量增加不能单纯依靠样品体积的增加。样品浓度低时，平衡与浓度无关，因此样品体积的增加对提高萃取量没有帮助；样品浓度高时，体积的变化对萃取量就有很大的影响。高浓度的样品，在萃取之后，试样中分析物的减少不足以改变基体的浓度，其校正曲线往往呈现指数关系，而低浓度的样品，校正曲线则呈线性关系，利于测定的进行，所以在样品浓度范围未知的情况下，应尽量少地取用试样。若用直接法测定，还应使体系的顶空体积最小。

对于顶空萃取法，分析的灵敏度还与样品体积和顶空体积之间的相互关系有关。Denis在利用顶空法检测14种半挥发性有机氯农药的研究中指出，试样量与容器体积之间存在匹配关系，试样量增大，重现性明显变好，检出量也提高了。但我们的顶空萃取实验表明，当萃取容器体积一定时，同一浓度的样品体积增加，会使相应的顶空体积减小，纤维的萃取量随着顶空体积与样品体积比例的减少呈现先增加后降低的趋势，也就是说，顶空萃取时存在一个适宜的顶空一样品体积比。

4.反应温度的影响

SPME萃取过程中，分配系数与温度密切相关。应用一般的加热方式或微波加热方式适当升高液体样品的温度，可加快分子运动速度，从而加快分析物的扩散速度，有利于分析物向纤维涂层的迁移，并可大大缩短萃取相与水相之间平衡的时间。特别是对于顶空SPME法，温度的升高，不仅能使待测物分子在水相中的运动速率加快，提高其挥发度，促进分析物向顶空气相的迁移，还能增加气相的蒸气压，加快气相中分子的碰撞速度，尤其能使固体试样中的组分尽快释放出来，提高分析的灵敏度。

但纤维的吸附又是一个放热过程，过高的温度会使待测组分在涂层与顶空间的分配系数下降，导致涂层对分析物的吸附能力降低，从而直接引起检测灵敏度的下降。而且在顶空实验中我们还发现，水样温度升高后，水分子也会挥发到气相中并在温度较低的气相中凝结，形成小水滴附着在纤维上，影响后续的色谱分析。文献报道，气相中的相对湿度达到90％时，可使化合物的吸附量减少10％。所以，在实际操作中往往需要选择一个最佳萃取温度。尤其是进行多组分同时测定时，由于各化合物的极性和挥发性的不同，所需的最佳温度也会有所差异，这就要依靠温度一萃取量的关系曲线来进行选择。

为了提高萃取效率，有科研工作者曾对SPME的装置进行了改造，在纤维外侧再加一层套管，管内通过液态CO₂降低涂层的温度，使通过高温手段促使气相中分析物浓度加大的同时，不影响涂层的吸附能力，取得了良好的分析结果。
对有些试样如土壤样品，由于分析组分与基质之间的结合力非常强，单纯升高温度并不能有效地释放分析组分，需要多种手段综合使用，提高检测灵敏度。

5．体系盐度的影响

向液体样品中加入无机盐(NaCl、Na₂SO₄)可增加溶液离子强度，降低有机物的溶解度，即盐析作用，使纤维涂层能吸附更多的分析组分，提高萃取效率。但加入无机盐的量需要根据具体试样和分析组分来定，如Boyd-Boland在对22种含氮杀虫剂检验中发现，在基体中加入氯化钠可使多数组分的萃取效率明显提高，但对恶草灵、乙氧氟甲草醚等农药却无效。另外，对有些化合物，当体系盐浓度过高时，盐溶作用会占有优势，此时纤维的萃取量反而减少了。

值得注意的是，样品溶液中加入盐，再用纤维直接萃取，测定后需仔细清洗纤维，因为纤维浸过盐溶液后变脆，极易折断。

6．体系酸度的影响

由于涂层固定相属于非离子型聚合物，对于吸附中性物质更有效。所以为了防止液体试样中待测物质的离子化，提高被吸附的能力，还需要调节溶液的pH值，以改变分析组分与样品介质、固定相之间的分配系数。尤其是对弱酸性和弱碱性化合物，样品的pH值直接影响其存在形态，因此应用适当的缓冲溶液调节pH值十分必要。在酸度调节时还应注意到pH对纤维的影响，在pHCl时，PA涂层不稳定。

7．加入溶剂的影响

向液体样品中加入溶剂会减少纤维上萃取的分析物的量，但向固体或污水样品中加入有机溶剂，可以加速分析物向纤维涂层的扩散迁移，从而提高萃取的化合物的量。适量的水或其他表面活性物质也将有助于固体样品中结合力强的分析组分的释放。

8．基体搅动状态与苹取的时间

样品中分析物的萃取速度由其向涂层的质量传递决定，这个过程包括目标化合物在气体或液体样品中的对流迁移，以及样品中存在颗粒物时，分析物从固体表面的解析，和分析物在涂层中的扩散。当质量传递只取决于分析物在涂层中的扩散时，薄薄的涂层可使萃取过程很快达到平衡，通常小于1min。但这种理想状态只能在气体样品的分析中才能得到。对于液体样品，分析物在迁移到纤维涂层上之前，必须通过液体样品与涂层之间形成的一个稳定的薄液层，因此延长了萃取所需的时间口薄液层很难消除，只有通过强烈而有效的搅拌才能促使扩散慢的化合物加速穿过，迁移到更接近纤维的地方，减弱其造成的干扰。而且通过搅拌还可使水样中的有机物分子分布更为均一，更快达到分配平衡，提高萃取效率。

一般可采用的搅拌技术有：样品的快速流动、纤维或容器的快速移动、搅拌或者超声振荡等。使用超声头对样品进行超声振荡较一般的磁力搅拌更有助于分析组分吸附到纤维土，所需的萃取时间更短。但由于磁力搅拌所用设备简单，目前的分析仍多使用此法。

为保证试验结果重现性良好，试验中应保持萃取时间一定，即从纤维一暴露在样品中，到萃取过程结束所需要的时间应在多次测定中保持一致。由于平衡时间与众多因素有关，因此实际萃取时间可由萃取量随萃取时间的变化曲线来选择。萃取开始时，待测组分很容易而且很快富集到纤维涂层中，使纤维的吸附量迅速增加，接近平衡时，吸附量变化趋于平缓，此时再延长萃取时间对富集也毫无意义了。拥有这种变化趋势的化合物，只要在其萃取平衡的时段内，对萃取时间的控制要求并不十分严格。多数化合物的萃取时间应控制在5～60min以内，顶空萃取所需时间比直接萃取少，几分钟即可使萃取量与原始浓度的比值达到最大。而直接萃取，特别是某些极性分子(如脂肪酸、农药等)与水分子作用力较强，在水中扩散较慢，萃取时间多为30min以上。

对萃取时间很长或本来就是一个非平衡态的反应体系，其萃取时间很难确定。根据非平衡理论泣，萃取到纤维上的化合物量可用式(3-7)计算：

式中，K为分析物在样品和涂层之间的平衡常数；A为涂层的表面积；m₁、m₂分别为分析物在样品和固定相中的质量转移系数。

从式(3-7)以及前文的平衡理论可知，即使未达到平衡，纤维萃取的化合物量与其在样品中的浓度也存在比例关系，因此并不一定要选择达到完全平衡的状态，只要在确定萃取时间之后，严格控制萃取时间并使每次测定均保持一致，即可确保测定的精密度。

相关链接：影响萃取效率的因素及提高萃取效率的方法（一）

文章来源：《环境样品前处理技术》

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