环境样品前处理技术

样品前处理对于测定结果的准确性和质量控制具有至关重要的作用。随着科学技术的进步，特别是仪器水平和分析技术的不断提高，样品前处理已成为整个分析过程的瓶颈，受到国内外学术界的高度重视。鉴于国内目前在环境样品前处理方面资料甚少和广大读者的需要，本书比较系统地介绍了当前国际上各种先进样品前处理技术的发展现状，以求为从事环境样品方法研究、分析监测和其他有关研究人员提供参考。
本书前八章介绍了目前应用广泛或具有良好发展前景的固相萃取、固相微萃取、微波萃取、超临界萃取、免疫亲和、吹扫捕集和连续流动液膜萃取等新技术，后四章结合典型有毒化学污染物如二英、多氯联苯、多环芳烃、有机金属化合物等讨论了这些化合物的前处理方法，力图使从事相关工作的同仁有所裨益。
本书的完成是分工协作的结果。参加本书编写的人员均来自中国科学院环境化学与生态毒理学重点实验室的科研一线，书中大多数内容是作者及其同事和研究生正在从事的研究，所选若干图表来自作者实验室的最新结果。天津大学肖新亮教授对书稿提出了不少修改意见，在此表示衷心感谢。由于作者的学识水平所限，加上一些领域的研究刚刚起步，无论从理论上还是技术方面都还需要继续深入研究和完善，书中存在的纰漏、不足甚至错误之处，敬请专家和读者指正。

江桂斌
2003年8月于北京

由于环境样品具有被测浓度低、组分复杂、干扰物质多、同种元素以多相形式存在、易受环境影响而变化等特点，通常都要经过复杂的前处理后才能进行分析测定。本书系统地介绍了当前国际上各种先进样品前处理技术，全书共分十二章，介绍了目前应用广泛且具有良好发展前景的固相萃取、固相微萃取、微波萃取、超临界萃取、免疫亲和、吹扫捕集和连续流动液膜萃取等新技术及其发展现状，并结合典型有毒化学污染物如二英、多氯联苯、有机金属化合物等讨论了它们的前处理方法，提供了大量的应用实例。

第一章绪论1
第一节样品采集前的准备2
第二节水样的采集方法5
一、水样的采集5
二、水样的预处理6
三、水样的贮存8
第三节底泥和沉积物样品的采集方法11
一、底泥和沉积物样品的采集11
二、底泥和沉积物的预处理和贮存11
第四节大气样品的采集方法12
一、室内空气污染物样品采集12
二、气溶胶（烟雾）的采集13
第五节生物样品的采集方法15
一、采样15
二、样品处理及贮存16
第六节现有样品前处理技术的评价与展望18
一、固相萃取技术19
二、固相微萃取技术19
三、压力液体萃取和亚临界水萃取20
四、吹扫捕集技术21
五、微波消解和微波辅助萃取技术21
六、超临界流体萃取技术22
七、免疫萃取技术22
参考文献23
第二章固相萃取技术24
第一节固相萃取原理24
一、传统样品制备方法的不足24
二、固相萃取原理24
三、固相萃取的特点25
第二节固相萃取的步骤26
一、固相萃取柱或盘的预处理（conditioning）27
二、加样或吸附（loading or adsorption）27
三、干扰杂质的洗去（washing the packing）28
四、洗脱和分析物的收集（elution）28
第三节固相萃取的吸附剂29
一、固相萃取对固定相的要求29
二、常用固相萃取的吸附剂31
第四节固相萃取的装置59
一、固相萃取柱构造59
二、固相萃取的过滤装置63
三、固相萃取的自动化64
第五节固相萃取的理论及方法67
一、固相萃取的理论67
二、固相萃取方法的选择70
第六节金属离子的固相萃取74
一、金属离子的离子交换固相萃取吸附剂75
二、金属离子的螯合型固相萃取吸附剂75
三、基于疏水性相互作用的固相萃取82
第七节固相萃取的展望94
参考文献95
第三章固相微萃取技术105
第一节固相微萃取技术概况105
一、固相微萃取技术的发展概况105
二、纤维固相微萃取的装置106
三、纤维固相微萃取的操作过程108
第二节纤维固相微萃取理论111
一、纤维固相微萃取的基本原理与数学模型111
二、影响萃取效率的因素及提高萃取效率的方法113
第三节纤维固相微萃取技术的发展现状123
一、纤维及其涂层的研制123
二、纤维固相微萃取应用的后续分析仪器130
第四节纤维固相微萃取的应用133
一、固相微萃取在环境分析领域的应用133
二、固相微萃取在食品检测方面的应用140
三、固相微萃取在医药卫生领域中的应用141
四、固相微萃取在化工领域中的应用146
五、固相微萃取在金属及准金属化合物形态分析中的应用146
六、固相微萃取在其他方面的应用155
第五节毛细管固相微萃取技术156
一、毛细管固相微萃取的装置与操作过程156
二、毛细管固相微萃取原理的数学模型159
三、毛细管固相微萃取的应用161
第六节固相微萃取技术的优势与不足163
参考文献164
第四章流动注射和膜萃取技术171
第一节膜分离过程171
一、膜的定义171
二、膜和膜分离过程的分类171
第二节膜分离在分析化学中的应用173
一、渗析173
二、电渗析175
三、膜过滤175
四、膜萃取176
第三节支载液体膜萃取176
一、支载液体膜萃取的原理176
二、支载液体膜萃取装置178
三、支载液体膜的影响因素178
四、联用技术与自动化181
五、在环境样品预处理中的应用182
第四节连续流动液膜萃取185
一、基本原理185
二、影响因素187
三、联用技术与自动化190
四、在环境样品预处理中的应用193
第五节微孔膜液液萃取196
一、基本原理196
二、影响微孔膜液液萃取的因素196
三、联用和自动化196
四、应用197
第六节聚合物膜萃取197
一、基本原理197
二、联用和自动化198
三、应用198
参考文献199
第五章低温吹扫捕集及相关技术202
第一节概述202
一、低温吹扫捕集技术的发展202
二、吹扫捕集技术与其他新样品前处理方法的比较203
第二节工作原理及仪器介绍204
一、吹扫捕集的原理及操作步骤204
二、影响吹扫捕集吹扫效率的因素205
三、商业化仪器介绍207
第三节在挥发性有机化合物分析中的应用209
一、挥发性有机化合物的特点及其常用前处理技术209
二、吹扫捕集技术在挥发性有机化合物分析中的应用212
第四节在甲基金属有机化合物形态分析中的应用219
一、甲基金属有机化合物及其对环境的影响219
二、吹扫捕集技术在甲基金属有机化合物形态分析中的应用220
第五节其他捕集技术在测定大气中挥发性有机化合物中的应用222
一、测定挥发性有机化合物中的应用223
二、测定挥发性硫化物中的应用224
三、测定挥发性氮化物和磷化氢中的应用225
四、测定挥发性有机金属和准金属化合物中的应用225
参考文献226
第六章微波消解和微波辅助萃取技术230
第一节微波消解和微波辅助萃取的定义及作用机理230
一、微波消解和微波辅助萃取的定义230
二、微波消解和微波辅助萃取的作用机理230
第二节微波消解和微波辅助萃取装置232
一、微波消解和微波萃取容器232
二、微波炉234
三、连续流动微波消解系统236
四、液相色谱柱后在线微波消解系统238
第三节影响微波消解和微波萃取的因素238
一、酸和萃取溶剂的影响238
二、消解和萃取温度的影响239
三、消解和萃取功率及时间的影响240
四、样品基体的影响241
第四节微波技术在环境样品和生物样品前处理中的应用242
一、微波消解用于元素总量分析的样品前处理242
二、微波萃取用于有机金属化合物形态分析的样品前处理248
三、微波萃取用于持久性有机污染物的样品前处理256
参考文献263
第七章超临界流体萃取技术268
第一节概述268
一、 超临界流体萃取技术的发展268
二、超临界流体萃取的优点269
第二节超临界流体萃取的基本原理270
一、超临界流体萃取的基本原理270
二、超临界流体萃取系统272
三、操作模式272
第三节超临界流体萃取技术的影响因素273
一、不同萃取流体的影响273
二、温度和压力的影响274
三、萃取时间的影响274
四、超临界流体的流速和样品颗粒大小的影响275
五、溶解度的影响275
六、基体的影响276
七、萃取流体及分析物的极性影响276
八、水的影响276
第四节超临界萃取的理论模型277
第五节提高超临界萃取效率的方法280
一、改性剂的作用280
二、衍生反应281
第六节超临界流体萃取的收集技术288
一、溶剂收集288
二、固相收集290
三、液固联用收集291
第七节超临界流体萃取技术在农用化学品分析方面的应用291
第八节超临界流体萃取技术在多氯联苯、多环芳烃分析方面的
应用293
第九节超临界流体萃取技术在金属及形态分析方面的应用295
参考文献297
第八章免疫亲和固相萃取技术300
第一节概述300
第二节抗体的制备303
一、半抗原的设计与人工抗原的制备304
二、多克隆抗体的制备306
三、单克隆抗体的制备307
四、多克隆抗体与单克隆抗体的比较307
五、抗体的选择308
第三节免疫吸附剂309
一、固相载体材料的选择309
二、免疫吸附剂的制备311
三、抗体的结合密度312
第四节免疫萃取步骤313
一、免疫萃取的一般过程313
二、洗脱条件的选择315
三、离线免疫萃取317
四、在线免疫萃取318
第五节免疫亲和萃取柱的性能评价321
一、免疫吸附剂的容量321
二、回收率322
三、交叉反应性323
四、使用寿命325
第六节应用举例326
一、环境水样中多环芳烃（PAHs）的免疫亲和萃取326
二、土壤样品中阿特拉津及代谢产物的免疫萃取326
三、工业废水中染料及中间体的免疫萃取327
第七节展望328
参考文献329
第九章二英样品的前处理技术332
第一节方法概述332
一、同位素稀释气相色谱与质谱联用测定二英类333
二、我国二英类的分析研究现状及展望336
第二节环境样品的采集和保存338
一、环境样品的采集、保存及有效期338
二、固体废弃物焚烧炉烟气的采集方法339
第三节样品萃取技术344
一、经典萃取技术344
二、萃取技术的新进展345
第四节样品的净化347
一、色谱柱的制备347
二、不同种类色谱柱的作用349
第五节分析测试质量保证和质量控制（QA／QC）350
一、概述350
二、初始精密度和回收率（PAR）352
三、添加标准标记化合物溶液352
四、回收率352
五、方法空白352
六、可靠性评价353
第六节我国典型二英类分析实践353
一、五氯酚及其钠盐中氯代二英类分析353
二、洞庭湖沉积物中二英类的分析354
三、造纸厂制浆中二英类的分析355
参考文献355
第十章多氯联苯和多环芳烃样品的前处理技术358
第一节概述358
一、多氯联苯359
二、多环芳烃361
第二节多氯联苯和多环芳烃样品的前处理技术364
一、各种环境介质及其特征364
二、萃取技术365
三、净化及分类分离技术382
第三节与PAHs和PCBs有关的EPA方法386
一、EPA方法简介386
二、SW846系列方法【112】388
三、8000系列方法390
参考文献391
第十一章有机锡化合物的前处理方法396
第一节有机锡化合物的萃取方法397
第二节有机锡化合物衍生技术402
一、烷基化衍生法403
二、氢化衍生法411
第三节有机锡化合物的净化技术417
第四节有机锡化合物的测定方法418
一、气相色谱火焰光度检测技术418
二、气相色谱与原子吸收联用419
三、气相色谱与微波等离子体发射光谱联用420
四、气相色谱与质谱联用422
五、液相色谱分离与原子光谱联用技术422
六、其他分离测定方法424
参考文献425
第十二章金属样品的前处理技术430
第一节概述430
第二节样品分解431
一、溶解法431
二、熔融法431
三、湿灰化法431
四、干灰化法432
五、高压消解434
六、其他技术435
第三节分离和富集436
一、沉淀分离法436
二、溶剂萃取分离法437
三、离子交换分离法438
四、蒸馏、挥发分离法438
第四节不同样品中金属总量测定的前处理技术439
一、气体样品439
二、水样440
三、土壤和底泥样品441
四、生物样品443
五、植物样品443
第五节常见有毒金属形态分析的样品前处理技术444
一、汞444
二、砷449
三、硒453
四、铬456
五、铅459
六、锑460
七、锡466
八、镍467
九、镉468
十、铊469
参考文献469