无人机+薄膜固相微萃取：环境水体污染分析新玩法

近年来，无人机（UAV）的应用在分析化学领域中取得了显著进展。德祥集团旗下英诺德INNOTEG最新获得的实用新型proprietary“一种无人机搭载固相微萃取薄膜的原位水体采样装置”，在这一领域中树立了新的里程碑。

这项技术通过将无人机与先进的薄膜固相微萃取（TF-SPME）技术相结合，为环境污染的现场快速监测提供了高效、精准的解决方案。

这样搭配使用有什么优点嘛？

现场——现场原位采集分析对象；

高效——多通道TF-SPME同步采样；

安全——无人机可抵达人工难以到达地点；

实验应用

下面就带大家来具体看一下这项技术的实验应用：

薄膜固相微萃取的发明者加拿大滑铁卢大学的Pawliszyn教授及其团队提出开发基于无人机的薄膜固相微萃取水采样器，促进环境污染物的现场筛选。

具体实验

装置采用了HLB（亲水-疏水平衡）颗粒与PDMS（聚二甲基硅氧烷）膜相结合的固相微萃取技术。这种薄膜具有广泛的亲水和疏水相互作用能力，适用于多种环境污染物的非靶向分析 。无人机搭载的采样器能够在水体上方悬停，通过轻便的浮力-重力调节装置实现水样的自动采集。

空白实验

进行处理空白实验，包括两组未处理的HLB/PDMS TF - SPME膜空白对照组作为参考，四组正常实验室处理的空白对照组，四组密封在不同无人机采样器中并悬挂在室外15分钟的空白对照组，以及两组放置在2 mL玻璃自动进样器未密封小瓶中并在室外放置15分钟的空白对照组。

存储能力评估

用修改的McReynolds标准评估无人机采样器的分析物存储能力。制备三组各四个1 ppb McReynolds标准的TF - SPME重复样品，在2 L去离子水中搅拌后，通过将无人机采样器悬挂在瓶中进行HLB/PDMS TF - SPME提取，分别在这三种情况下进行分析：

采样后立即；

密封在无人机采样器中10分钟；

密封在无人机采样器中10分钟后转移并储存在干冰上的玻璃TD管中4小时。

性能验证试验

热水浴缸试验：在热水浴缸表面进行试验，将两个HLB/PDMS TF - SPME膜装备到无人机采样器上，让无人机降落在热水浴缸水面上进行10分钟采样，然后飞回并对膜进行现场脱附和分析。

受工业影响的水道试验：从疑似受垃圾填埋场影响的水道（坐标42°48′36.48″N和81°19′07.56″W）进行无人机TF - SPME现场提取，采样时将一个4 cm和一个2 cm HLB/PDMS TF - SPME膜连接到无人机上，在水面进行两次提取，每次10分钟，同时进行四组2 cm HLB/PDMS TF - SPME膜的实验室模拟提取。将返回实验室分析的所有膜密封在TD管中并在干冰中运输。

实验结果与结论

实验结果

使用McReynolds标准进行的 TF-SPME 无人采样器储存稳定性测试结果汇总

验证VOC存储稳定性

空白脱附实验表明采样器在飞行过程中能保护膜不被大气污染，密封测试表明无人机采样器能防止样品损失，且苯等化合物在测试中没有明显的消耗，采样具有较好的重复性。

私人热水浴缸试验

无人机飞行正常，薄膜膜成功部署和收回；对六种氯化消毒副产物的鉴定结果相对标准偏差（%RSDs）在5 - 16%之间；提出使用预加载校准剂进行动力学校准的方法，以校正远程位置中难以测量的水温及流速变化。

受工业影响的水道试验

只检测到少量接近检测限的邻苯二甲酸盐，确定了各种烷基苯，如苯、甲苯、乙基苯等；现场使用便携式GC - MS仪器能立即识别污染物，实验室分析结果与现场结果具有可比性；但冬季条件不利于进一步验证，如无人机电池太冷、水温低影响对重半挥发性有机化合物的提取等。

实验结论

基于无人机的TF - SPME水采样设备能存储易挥发化合物并防污染，可将样本运输至实验室进一步分析；

无人机、TF - SPME采样器和便携式GC - MS相结合，能确定地表水污染物的来源，对危险水域的检测很有用；

该方法具有实际优势，对于难以到达和/或危险的水域可能特别有用。若配备在更长航程的无人机上，还可快速从偏远地区运输样品，例如在化学物质泄漏到水道或人类健康受到威胁时。有望为偏远地区提供更好的分析服务，且无人机可运输多种样品的SPME和TF - SPME提取物。

TF-SPME产品介绍

英诺德INNOTEG Thin Film SPME薄膜固相微萃取，最为突出的特点是吸附相的高表面积/体积比，带来的不仅是萃取容量和萃取效率的提升，对水基质中萃取极性较强的化合物也有良好的效果，对萃取宽极性范围化合物十分友好。

宽极性范围萃取

产品特点：

● 缩短达到平衡所需的时间，萃取效率更高；

● 增大吸附容量，提高灵敏度，降低检出限；

● 适用于极性和非极性的挥发性有机物和半挥发性有机物；（log P从0.34-6.53）

● 机械及化学稳定性好，可以在恶劣环境中现场采样；

● Thin Film SPME应用场景十分广泛，适用于现场采样、活体采样及常规采样；

● 是一种绿色环保的无溶剂萃取技术；

● 适用于所有标准尺寸的热脱附仪（3.5x1/4’’）。

使用过程：

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英诺德INNOTEG

英诺德INNOTEG是德祥集团旗下自主研发品牌，专业从事科学仪器设备研发生产的高科技企业，是集实验室设备研发生产、方法开发、实验室仪器销售和技术服务为一体的专业厂家。

多年以来，英诺德INNOTEG致力于研发高效的实验室创新设备。公司十分重视技术的研究和储备，一直保持高比例研发投入，创建了一支由博士、硕士和行业专家等构成的经验丰富的研发团队，在仪器分析技术领域开展了颇有成效的研究开发工作。此外，英诺德还与各大科研院所、高校合作，积极推进科技成果项目的产业化。英诺德INNOTEG凭借强大的研发能力，注重前瞻性技术研发，已推出多款科学仪器设备及实验室耗材产品。

德祥科技

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