在线SPE技术在新型污染物检测中
的应用进展
广州智达实验室科技有限公司 何智俐
摘 要：新型污染物在环境介质中浓度极低且基质复杂，传统检测手段难以满足现代环境监测的技术要
求。在线固相萃取技术凭借样品预处理与分析检测的一体化优势，为痕量新型污染物的精确
定量分析提供了有效解决方案。本文深入分析了在线SPE与色谱联用的技术特点、吸附材料
优化策略以及自动化集成方案，重点探讨了复杂基质干扰、富集效率限制、标准化缺失、成
本门槛等技术瓶颈，并从基质净化、材料创新、智能优化、设备微型化等角度提出了系统性
改进策略。环境应用实践显示，该技术在地表水、地下水、污水处理厂出水等不同水环境中
均展现出良好的适用性，为构建高效的环境污染监控体系奠定了技术基础。
关键词：在线固相萃取；新型污染物；环境检测；基质干扰；富集效率
DOI:10.19307/j.cnki.ctrr.2025.10.046
0 引言
新型污染物的检测分析面临诸多技术挑战，地
表水体复杂基质中富含大量天然有机物、无机盐类
物质和悬浮物质等干扰因素，地下水高离子强度环
境导致目标分析物呈现多种存在形态，污水处理厂
出水同样具有复杂的基质环境。上述复杂基质环境
不仅会对新型污染物的萃取回收率造成不利影响，
还可能导致色谱分离质量下降，对所选用的检测器
产生一定干扰。
1 在线 SPE技术在新型污染物检测中的关键方法
1.1 在线 SPE 与色谱联用技术
基于在线SPE-LC-MS/MS联用的新型污染物检
测技术是当前新污染物分析的主流模式。该联用技术
系统主要包括高精度进样器、切换阀、萃取柱、分析
柱和质谱检测器等主要部件，实现样品自动进样、富
集、洗脱及检测。萃取过程中，富集柱处理大体积水
样，经萃取柱富集后目标物被保留；洗脱阶段通过流
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路切换实现有机溶剂转换，从而将富集的物质转移到
LC-MS/MS 系统中进一步完成分离测定[1]。
溶剂提取条件和参数的优化对测定结果具有重
要影响。溶剂提取流速需要综合考虑萃取效率和工作
效率，一般范围为0.8～4.5mL/min。萃取溶剂的选
择要考虑目标物的溶解性、色谱相容性和电喷雾离子
化效率，最广泛应用的为甲醇－水、乙腈－水复合溶
剂；常用提取体积为5～5000 μL，一般应完全解吸
同时不能引起峰展宽。
1.2 吸附材料的选择与优化
材料吸附效率是关键因素，经典材料C18、C8
对极性化合物的吸附力弱，混合模式材料集疏水作用、
氢键、π-π相互作用、离子交换等多种吸附作用为
一体，能够检测更广极性范围的化合物；分子印迹聚
合物的选择性较好，双酚A-MIP材料印迹因子为6.2，
地表水回收率为92.6%[2]。
1.3 自动化与智能化集成
现代在线SPE系统配备微量进样器、选择阀、
高压泵、温度控制等装置，可实现全自动、无人
工干预的样品处理过程，其自动进样器进样重复
性≤±0.5%、阀门切换响应时间<0.1s、流量精度
〈±0.02%。自动化检测装置具备参数自适应功能，
包括超压自动排污、温控精度±0.2℃、流量在线校正；
系统软件包括曲线绘制、质控样跟踪、QC检查，超
标时及时预警，数据可重现可追溯[3]。
2 在线SPE技术在新型污染物检测中存在的问题
2.1 复杂基质干扰严重
环境水体中腐殖酸、富里酸等天然有机物浓
度达3～25 mg/L，其复杂芳香族结构与目标污染
物形成竞争吸附[4]。在腐殖酸浓度10 mg/L的地
表水中，双酚A回收率从94.3%降至72.6%，基
质效应达-23.1%。高离子强度环境改变化合物电
离平衡，地下水总溶解固体含量可达800-3500 mg/
L，Ca2+、Mg2+ 等与阴离子污染物形成离子对，磺
胺类抗生素在含500 mg/L CaCl2
水样中回收率降低
15%～30%。悬浮颗粒物造成物理堵塞，城市地表
水雨季悬浮物浓度达200～800 mg/L，纳米级胶体
在萃取柱中累积，连续运行48小时后，柱压从8.5
MPa 升至13.2 MPa。
2.2 痕量污染物富集效率不足
痕量新型污染物在环境水体中的浓度通常处于
极低水平，对检测方法的富集能力提出了严峻挑战。
传统萃取材料的载样量限制使得富集因子难以进一步
提升，无法满足超痕量检测需求。高流速富集受到萃
取动力学制约，当流速过快时，目标分析物与吸附材
料接触时间不足，导致萃取效率显著下降。此外，缺
乏特异性的萃取材料在富集目标物的同时会大量提取
基质成分，造成萃取活性位点被占据，影响目标物的
有效富集。极性代谢物等化合物在传统反相材料上的
萃取效率普遍偏低，需要针对性地开发新型吸附材料
或优化萃取条件。萃取柱的物理限制也是制约富集效
率的重要因素，包括柱床体积、填料粒径分布、孔径
结构等参数均影响萃取容量和传质效率。
2.3 方法标准化与重现性挑战
各仪器制造商的硬件参数、控制程序等存在较
大差异，包括萃取柱内径、填料颗粒大小等，尚无行
业标准规定，同一目标物在不同柱上的回收率偏差高
达±15%，萃取流速、洗脱体积等需要个体化优化，
增加了优化难度；样品基质差异大、环境因素变化、
仪器老化等影响重现性，批次间材料性能偏差可达
±10%，设备性能评价指标缺乏统一规范，包括回收
率、基质效应等计算方法不一致，标准化程度低，无
法满足监管要求[4]。
2.4 高成本与技术普及难度
SPE-LC-MS/MS 在线系统造价高，给基层监测单
位带来较大负担。关键组件由境外供货，维护费用高，
萃取柱使用寿命为150～800次后需更换，高纯溶剂
年均消耗成本约为系统价值的8%～15%，辅助气体
消耗量大，年均使用成本为采购价的25%～35%。
操作应用涉及色谱、质谱、环境化学等多个学科，设
备故障维修依靠厂商技术支持，在边远地区，厂家技
术支持缺乏针对性和时效性，仪器故障造成长期停机，
同时技术人员培训需求持续增加，新技术和新标准要
求持续培训，培训、差旅、脱产成本高昂，限制了技
术推广。
3 在线SPE技术优化与提升对策
3.1 增强抗基质干扰能力
以腐殖质为模板制备的分子印迹聚合物是基质
净化领域分子印迹技术应用的重要途径，将MIT预
柱与主萃取柱串联，先经MIT预柱去除基质干扰，
再富集目标物，经MIT预柱处理的地表水样品中，
药物平均回收率由74.2%提高到89.6%，基质效应
由-31.5% 改善至-8.3%。
多级萃取方法利用多种不同选择性萃取柱的分
级串联实现基质消除和目标物富集的双重优化，首级
采用广谱保留混合模式材料进行富集；次级采用高选
择性材料进行进一步纯化，双级萃取体系可将农药多
残留检测方法检出限提升1.3～2.7倍。
程序化稀释系统针对基质效应的稀释比例差异，
设计了智能稀释方案，根据基质复杂程度设计不同
稀释倍数，并采用缓冲体系消除基质效应；在线衍
生化（在线甲基化衍生化）通过衍生化反应优化目
标物萃取特性，并提高萃取回收率，常见酚类物质
乙酰化衍生化后，在C18吸附柱上保留时间增加了
4～8倍。
3.2 提高痕量污染物富集效率
经特异性识别基团修饰的功能化磁性纳米颗粒
对雌激素的最大吸附容量是传统材料C18的12～18
倍，达到52.8mg/g；磁分离技术可高效便捷地实现固
液分离，避免样品损失；分级多孔材料兼具大孔快速
传质和微孔高比表面积带来的高吸附容量优势；孔径
在2～50nm的介孔材料对200～1500Da分子量化
合物的萃取容量提高了40%～120%；碳纳米管-石
墨烯复合材料对多种污染物的萃取表现出优异性能。
双柱串联系统总富集倍数可达15000～50000倍，通
过三通切换阀控制实现自动化操作。
3.3 推动方法标准化与智能化
国际标准化组织正在制定在线SPE技术路线图，
建立了从仪器参数、操作过程、性能参数、质量控
制的完整方法标准体系。中国环境监测总站牵头制
定《水质新型污染物在线固相萃取—液相色谱—质
谱法》行业标准，统一了萃取回收率、基质效应、
检出限等定量计算公式与评价标准，15家单位联合
推出不同种类新型污染物的定值标准物质。此外，
AI技术可自动优化模型参数，将模型优化时间由
2 ～3月缩短至2～3周，在线优化系统可根据检测
结果反馈进行模型参数自我优化，动态调整萃取流
速、洗脱体积等参数。
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3.4 降低技术应用门槛
推进关键部件国产化是降低成本的根本途径。
国内已成功开发高压切换阀、萃取柱填料等核心部
件，性能接近进口产品，成本降低40%～60%，采
用模块化设计理念，将在线SPE系统分解为独立功
能模块，用户可根据检测需求灵活配置。此外，建
立区域性共享检测平台，通过“设备共享、数据互通、
技术共用”模式，提高设备利用率。开发便携式在
线SPE装置，整机重量控制在50kg以内，可满足应
急监测需求。
4 结语
综上所述，在线SPE技术将在环保工作日益紧
迫的形势下获得快速发展，各类新型污染物的精确定
量监测技术将进一步拓宽在线SPE技术的应用领域。
随着SPE技术成熟度不断提高，在线SPE技术在饮
用水安全保障、地表水污染监测、污水处理效果检测
等方面的普及与推广前景广阔。
参考文献
[1]ChenX,WuX,LuanT,etal.JChromatogrA,2021,1640：
461961
[2]NiuZ,ZhangW,YuC,etal.TrAC-TrendsAnalChem,
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[3]JonCS,MengLY,LiDH.TrAC-TrendsAnalChem,
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[4]冯娟娟,纪香平,李春英,孙明霞,韩森,冯
加庆,孙海丽,冯洋,孙敏.新型样品前处理材料在环
境污染物分析检测中的研究进展[J].色谱,2021,39(8):
781-801.
作者简介
何智俐（1995-），女，汉族，广东茂名，硕士
研究生，应用工程师，研究方向：有机污染在线筛查
