8-羥基喹啉（8-HQ）作為經典的雜環螯合試劑，憑借分子結構中氮、氧雙配位原子的強螯合能力，能與絕大多數重金屬離子形成穩定的、疏水性的五元環螯合物，且螯合反應條件溫和、選擇性可通過pH調控，成為環境樣品重金屬檢測中核心的螯合試劑之一。其在環境檢測中的應用覆蓋水體、土壤、沉積物、大氣顆粒物等主流環境樣品，適配分光光度法、高效液相色譜法、氣相色譜法、原子吸收光譜法等多種檢測技術，核心作用是實現重金屬離子的富集、分離與形態轉化，解決環境樣品中重金屬含量低、基體復雜、干擾離子多導致的檢測靈敏度低、準確性差等問題。而針對不同環境樣品的基體特性，配套的樣品前處理技術則是8-羥基喹啉發揮螯合效能的前提，通過前處理實現樣品的消解、基體凈化、目標離子釋放，為后續螯合反應與檢測提供純凈、適配的體系，二者結合形成“前處理釋放離子-8-HQ螯合富集-檢測技術定量”的完整檢測流程，是環境重金屬痕量、超痕量檢測的關鍵技術體系。

一、在環境樣品重金屬檢測中的核心應用基礎

8-羥基喹啉的螯合特性是其應用于重金屬檢測的核心基礎，其分子結構中羥基氧（-OH）與喹啉環氮（N）處于鄰位，可同時與重金屬離子形成配位鍵，形成穩定的1:1或1:2型螯合物，這一特性使其具備適配環境重金屬檢測的核心優勢，同時可通過簡單調控實現螯合的選擇性，適配復雜基體環境樣品的檢測需求。

廣譜螯合性與強穩定性，8-羥基喹啉能與Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Cr³⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等幾乎所有環境中常見的重金屬/過渡金屬離子發生螯合反應，且形成的螯合物溶度積常數（Ksp）多在10^-10~10^-30之間，在弱酸至弱堿性條件下均能穩定存在，不易受環境pH小幅波動、輕基體離子干擾，適配環境樣品基體復雜的特點；同時螯合物為疏水性，易被有機溶劑萃取或固相吸附材料吸附，可快速實現與水相基體、水溶性干擾離子的分離，為后續檢測實現痕量富集，大幅提升檢測靈敏度，滿足環境樣品中重金屬痕量（μg/L級）、超痕量（ng/L級）的檢測要求。

pH調控的選擇性螯合，8-羥基喹啉與不同重金屬離子的螯合反應存在特定的pH閾值，通過調節反應體系的pH，可實現對目標重金屬離子的選擇性螯合，有效消除環境樣品中大量存在的Ca²⁺、Mg²⁺等堿土金屬離子的干擾，例如，在pH=3~4的酸性條件下，8-羥基喹啉可選擇性螯合Fe³⁺、Cu²⁺，而Zn²⁺、Ni²⁺不發生反應；pH=5~6時，可螯合Zn²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺；pH=8~9的弱堿性條件下，能與Pb²⁺、Hg²⁺形成穩定螯合物，這一特性使8-HQ無需額外添加大量掩蔽劑，即可實現復雜基體中目標重金屬的選擇性分離，簡化檢測流程。

螯合物的檢測適配性，8-羥基喹啉與重金屬形成的螯合物多具有特征紫外-可見吸收光譜，可直接通過分光光度法實現定量檢測，操作簡便、成本低廉，適配基層環境檢測機構的常規檢測需求；同時螯合物為中性疏水性分子，易衍生化或直接進入色譜、光譜檢測體系，可與高效液相色譜（HPLC）、氣相色譜（GC）、原子吸收光譜（AAS）、電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES）等聯用，實現多重金屬離子的同時分離與定量，適配批量環境樣品的檢測需求。

二、在不同環境樣品重金屬檢測中的具體應用

環境樣品的基體特性差異顯著，水體樣品基體相對簡單，土壤、沉積物為固相復雜基體，大氣顆粒物則含大量碳質、無機灰分雜質，8-羥基喹啉在各類樣品中的應用需結合樣品特性，選擇適配的螯合方式與檢測聯用技術，核心實現目標重金屬的富集、分離與定量，具體應用場景與技術方案高度適配樣品類型。

1. 水體環境樣品：地表水、地下水、工業廢水

水體樣品是8-羥基喹啉應用很成熟的場景，基體以水相為主，干擾離子相對較少，核心需求是實現痕量重金屬的富集與定量。針對清潔地表水、地下水，可直接調節水樣pH后加入8-羥基喹啉，通過液-液萃取（LLE） 或固相萃取（SPE） 實現螯合物的富集與分離：如采用三氯甲烷、乙酸乙酯等有機溶劑液-液萃取，將疏水性螯合物從水相轉移至有機相，富集倍數可達100~1000倍，隨后可通過分光光度法直接檢測有機相吸光度，或進樣至HPLC、AAS定量；針對含微量懸浮物、有機物的微污染水體，可先經0.45μm濾膜過濾去除懸浮物，再進行螯合富集，避免懸浮物吸附重金屬離子導致的檢測誤差。

針對工業廢水等高濃度干擾基體水樣，可通過pH精準調控實現選擇性螯合，如在pH=5.5時加入8-羥基喹啉，選擇性螯合Cd²⁺、Pb²⁺，同時利用NaF、檸檬酸鈉等少量掩蔽劑消除Fe³⁺、Al³⁺的干擾，再通過固相萃取小柱富集螯合物，后續聯用ICP-OES實現多離子同時檢測，檢測限可低至ng/L級，滿足廢水排放標準的檢測要求。

2. 固相環境樣品：土壤、沉積物、底泥

固相樣品基體復雜，含大量黏土礦物、有機質、硅酸鹽，重金屬多以結合態存在于樣品晶格或有機質中，核心需求是釋放結合態重金屬并實現螯合富集，檢測前需先完成樣品的消解前處理。經消解后的樣品消解液為水相，可直接借鑒水體樣品的螯合檢測方案：調節消解液pH至目標范圍，加入8-羥基喹啉形成螯合物，通過固相萃取富集后聯用AAS、HPLC定量；針對土壤中重金屬的形態分析（如可交換態、碳酸鹽結合態、有機結合態），可采用Tessier連續提取法分步提取不同形態重金屬，各提取液調節pH后加入8-羥基喹啉螯合，再進行檢測，實現不同形態重金屬的定量分析，為土壤重金屬污染風險評估提供數據支撐。

3. 大氣環境樣品：大氣顆粒物（TSP、PM2.5）、降塵

大氣顆粒物樣品含大量碳質、無機灰分、水溶性鹽類，重金屬含量極低且分布不均，核心需求是實現超痕量重金屬的高效富集與基體凈化。樣品先經濾膜采集后，通過干法灰化或濕法消解將顆粒物中的重金屬釋放至消解液，消解液經趕酸、定容后，調節pH至7~8，加入8-羥基喹啉與Pb²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺等形成螯合物，采用磁性固相萃取（MSPE） 富集，利用磁性納米材料（如Fe₃O₄@SiO₂）快速吸附螯合物，在外加磁場下實現快速分離，富集倍數可達5000倍以上，后續聯用ICP-MS檢測，檢測限可低至pg/L級，滿足大氣顆粒物超痕量重金屬的檢測要求。

此外，8-羥基喹啉還可通過分子修飾制備螯合樹脂、螯合纖維等固相吸附材料，直接用于環境樣品的重金屬富集，如將其接枝到聚苯乙烯樹脂上制備8-羥基喹啉螯合樹脂，可直接裝填固相萃取柱，對水體、消解液中的重金屬離子進行選擇性吸附與富集，簡化螯合操作流程，提升檢測效率，適配批量環境樣品的自動化檢測。

三、適配8-羥基喹啉螯合體系的環境樣品前處理技術

環境樣品的基體復雜性決定了前處理技術是8-羥基喹啉發揮螯合效能、保證檢測準確性的關鍵，前處理的核心目標是釋放目標重金屬離子、去除基體干擾、調節體系適配螯合反應，不同類型環境樣品的前處理技術差異顯著，核心分為水樣前處理、固相樣品消解、通用凈化與富集三類，所有前處理步驟均需避免重金屬污染，保證檢測的空白值可控。

1. 水體樣品的前處理技術

水體樣品前處理以基體凈化、pH調節為核心，無需復雜消解，僅需根據水樣清潔度進行過濾、除雜，為8-羥基喹啉螯合反應提供純凈的水相體系。

過濾除雜，針對含懸浮物、藻類、微生物的水樣，采用0.45μm醋酸纖維素濾膜或聚四氟乙烯濾膜真空抽濾，去除水樣中的固相雜質，避免雜質吸附重金屬離子或與8-羥基喹啉發生非特異性結合，導致螯合效率下降；濾膜需提前經稀硝酸浸泡、超純水沖洗處理，避免濾膜本身引入重金屬污染。

有機質去除，針對含高濃度溶解性有機質的水樣（如腐殖酸、富里酸），采用液-液萃取除雜或活性炭吸附：加入正己烷、石油醚等非極性有機溶劑，萃取去除水樣中的疏水性有機質，分液后保留水相；或加入少量經酸洗的活性炭粉末，振蕩吸附水溶性有機質，過濾后取上清液，避免有機質與重金屬離子絡合，競爭8-羥基喹啉的螯合位點。

pH精準調節，pH是8-羥基喹啉螯合反應的關鍵影響因素，需采用酸、堿溶液精準調節水樣pH至目標范圍，調節過程中避免局部pH劇烈波動。常用酸為優級純硝酸、鹽酸，常用堿為優級純氨水、氫氧化鈉溶液，調節時采用pH計實時監測，逐滴加入酸/堿并緩慢振蕩，保證體系pH均勻穩定；針對含緩沖能力強的水樣（如碳酸根含量高的地下水），可加入少量Tris-HCl、HAc-NaAc緩沖溶液，維持螯合反應體系的pH穩定。

2. 固相樣品的消解前處理技術

土壤、沉積物、大氣顆粒物等固相樣品中的重金屬多以結合態存在，需通過消解前處理破壞樣品的晶格結構與有機質，將結合態重金屬完全轉化為水溶性離子態，消解液經趕酸、定容后，方可進行8-羥基喹啉螯合反應，消解技術需根據樣品基體特性選擇，核心分為濕法消解、干法灰化、微波消解三類，均需采用優級純試劑與聚四氟乙烯、石英器皿，避免污染。

濕法消解，適配絕大多數固相環境樣品，采用硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸等混合酸體系，在加熱條件下逐步破壞樣品的有機質與無機晶格，釋放重金屬離子。針對土壤、沉積物樣品，常用王水+氫氟酸體系：稱取風干過篩的樣品于聚四氟乙烯消解罐中，加入王水常溫預消解過夜，再加入氫氟酸加熱消解，破壞硅酸鹽晶格，最后加入高氯酸趕酸，去除氟離子避免其與重金屬離子絡合；針對大氣顆粒物、降塵樣品，基體相對簡單，采用硝酸-過氧化氫體系微波輔助濕法消解，溫和高效消解有機質，避免高氯酸使用導致的易揮發重金屬（如Hg、As）損失。

干法灰化，適配有機質含量高的土壤、沉積物樣品，通過高溫灼燒破壞有機質，使樣品轉化為無機灰分，再用酸浸提釋放重金屬離子。將樣品置于石英坩堝中，在馬弗爐中逐步升溫至500~600℃灼燒4~6h，至樣品呈灰白色無炭化殘渣，冷卻后加入稀硝酸加熱浸提，過濾后定容得到浸提液；該方法操作簡便、試劑用量少，但需注意易揮發重金屬（Hg、Cd）的高溫損失，可在坩堝中加入少量8-羥基喹啉或磷酸氫二銨作為固定劑，減少重金屬揮發。

微波消解，適配痕量、超痕量重金屬檢測的固相樣品，屬于密閉消解技術，具有消解效率高、試劑用量少、重金屬無損失、基體干擾小的優勢，是目前環境檢測的主流消解技術。將樣品與混合酸體系置于密閉聚四氟乙烯微波消解罐中，根據樣品特性設置微波功率、升溫程序，在高壓高溫下快速消解，消解完成后冷卻趕酸，定容至指定體積；該方法能有效保留Hg、As等易揮發重金屬，消解液純度高，后續8-羥基喹啉螯合效率高，適配聯用ICP-MS等高精度檢測技術的樣品前處理。

所有固相樣品消解后均需進行趕酸處理，避免消解液中過量酸導致后續螯合反應的pH調節困難，同時消除氟離子、高氯酸根等干擾離子；趕酸至消解液近干后，用稀硝酸溶解殘渣并定容，得到的消解液為酸性水相，可直接用氨水調節pH至8-羥基喹啉螯合的目標范圍。

3. 適配8-羥基喹啉螯合體系的通用凈化與富集前處理技術

經前處理后的水樣或固相消解液，加入8-羥基喹啉形成螯合物后，需通過富集技術實現螯合物與基體的分離，同時提升目標重金屬的濃度，滿足檢測技術的靈敏度要求，這一環節也是前處理的核心，核心分為液-液萃取、固相萃取、磁性固相萃取三類，均與8-羥基喹啉的螯合物特性高度適配。

液-液萃取（LLE），經典的富集技術，利用8-羥基喹啉重金屬螯合物的疏水性，采用有機溶劑將其從水相萃取至有機相，實現分離與富集。選擇與水相互不相溶、對螯合物溶解度大的有機溶劑，如三氯甲烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇等，水樣與有機溶劑體積比一般為10:1~100:1，振蕩萃取10~20min，靜置分層后取有機相；可采用多次萃取提升富集效率，有機相經無水硫酸鈉干燥后，可直接用于分光光度法、HPLC檢測，或經反萃取將重金屬離子轉移回水相，用于AAS、ICP-OES檢測。該方法操作簡便，但有機溶劑用量大、易造成二次污染，適用于基層實驗室的常規檢測。

固相萃取（SPE），目前環境檢測的主流富集技術，采用固相吸附材料吸附水相中的8-羥基喹啉重金屬螯合物，實現富集與基體凈化，具有有機溶劑用量少、富集倍數高、操作可自動化的優勢。選擇對疏水性螯合物吸附能力強的固相吸附材料，如C18反相硅膠、聚苯乙烯-二乙烯苯樹脂、8-HQ修飾螯合樹脂等，將預處理后的水樣調節pH后上樣至固相萃取小柱，螯合物被吸附在小柱上，用超純水沖洗小柱去除水溶性干擾離子，再用少量有機溶劑（如甲醇-三氯甲烷混合液）洗脫螯合物，洗脫液定容后進行檢測；富集倍數可達50~1000倍，且可通過自動化固相萃取儀實現批量樣品處理，提升檢測效率。

磁性固相萃取（MSPE），新型高效富集技術，結合磁性納米材料的強吸附性與外磁場的快速分離特性，實現螯合物的快速富集，適配超痕量重金屬檢測。將Fe₃O₄、Fe₃O₄@SiO₂、石墨烯/磁性納米復合材料等磁性吸附材料加入含8-羥基喹啉螯合物的水相中，振蕩吸附后，在外加磁場下實現磁性材料與水相的快速分離，無需過濾、離心，再用少量有機溶劑洗脫螯合物；該方法吸附速度快、富集倍數高（可達1000~5000倍）、操作簡便，且磁性材料可回收再生，適配大氣顆粒物、地表水等超痕量重金屬檢測的富集需求。

四、應用與前處理中的關鍵問題與解決策略

8-羥基喹啉在環境樣品重金屬檢測中的應用與前處理過程中，易受基體干擾、螯合效率、污染控制、螯合物穩定性等因素影響，導致檢測誤差，需針對關鍵問題采取針對性解決策略，保證檢測的準確性與精密度。

基體干擾離子的消除，環境樣品中的Fe²⁺、Al²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺及氟離子、磷酸根、碳酸根等易與重金屬離子絡合或競爭8-羥基喹啉的螯合位點，導致螯合效率下降。除通過pH精準調控實現選擇性螯合外，可加入少量專用掩蔽劑：如用NaF掩蔽Fe³⁺、Al³⁺，用檸檬酸鈉、酒石酸鈉掩蔽Ca²⁺、Mg²⁺，用硫脲掩蔽Cu²⁺、Ag⁺，掩蔽劑用量需嚴格控制，避免過量掩蔽劑與目標重金屬離子絡合；針對高濃度磷酸根、碳酸根水樣，可加入稀硝酸酸化，使離子以酸式鹽形式存在，消除其絡合作用。

螯合效率的提升，8-羥基喹啉的螯合反應受反應時間、試劑用量、攪拌方式影響，需優化反應條件：它的加入量為目標重金屬離子摩爾量的1.5~2.0倍，避免試劑不足導致螯合不完全；反應時間控制在15~30min，同時采用磁力攪拌代替人工振蕩，保證反應體系均勻混合，提升螯合效率；針對難螯合的重金屬離子（如Hg²⁺），可加入少量乙醇、丙酮等水溶性有機溶劑，增大8-羥基喹啉在水相中的溶解度，促進螯合反應。

全程重金屬污染控制，環境樣品重金屬檢測多為痕量、超痕量分析，前處理與螯合過程中的污染是導致空白值偏高的核心原因，需實施全程污染控制：所有實驗器皿均采用優級純硝酸浸泡24h以上，用超純水反復沖洗至中性，烘干后使用；實驗試劑均采用優級純或光譜純，超純水為符合GB/T 6682的一級水；實驗在超凈工作臺中進行，避免空氣中的顆粒物、重金屬污染；同時做空白實驗，扣除實驗過程中的背景污染，保證檢測結果的準確性。

螯合物的穩定性保持，8-羥基喹啉重金屬螯合物雖穩定性強，但在強光、高溫、強氧化條件下易分解，導致富集后含量下降。螯合反應與富集過程需在避光條件下進行，采用棕色容量瓶、棕色萃取管；有機相萃取液或固相萃取洗脫液需低溫避光保存，且在24h內完成檢測；避免在螯合體系中引入強氧化劑（如高錳酸鉀），防止8-羥基喹啉被氧化破壞，失去螯合能力。

易揮發重金屬的損失防控，針對Hg、Cd、As等易揮發重金屬，前處理與檢測過程中需采取專屬防控措施：消解時采用密閉消解技術（微波消解、密閉濕法消解），避免高溫敞口消解導致的揮發損失；螯合反應選擇適宜的pH，如Hg²⁺在pH=8~9時螯合，形成的螯合物穩定性強，不易揮發；富集后盡快完成檢測，避免有機相中的螯合物長期放置導致的重金屬揮發。

五、技術發展趨勢

隨著環境重金屬檢測向痕量/超痕量、多組分同時檢測、現場快速檢測、形態分析方向發展，8-羥基喹啉在環境檢測中的應用與配套前處理技術也在不斷優化升級，結合新材料、新技術、新設備的研發，呈現出三大核心發展趨勢：

8-羥基喹啉的分子修飾與功能化改性，通過化學修飾對其分子進行改性，引入磺酸基、氨基、羧基等官能團，提升其水溶性與選擇性，或制備8-羥基喹啉基螯合材料（螯合樹脂、螯合纖維、磁性螯合納米材料），直接用于環境樣品的重金屬選擇性吸附與富集，簡化螯合操作流程，提升富集效率與選擇性，適配多組分重金屬的同時檢測。

前處理技術的微型化、自動化、綠色化，適配現場快速檢測與批量樣品檢測需求，發展微固相萃取（μ-SPE）、分散固相萃取（d-SPE）、固相微萃取（SPME） 等微型化前處理技術，結合8-羥基喹啉螯合體系，實現樣品的微體積處理、快速富集；同時結合自動化設備（自動固相萃取儀、自動消解儀），實現前處理-螯合-富集的全流程自動化，提升檢測效率；減少有機溶劑的使用，采用綠色萃取劑（離子液體、低共熔溶劑）替代傳統有機溶劑，實現前處理技術的綠色化，降低二次污染。

螯合體系與檢測技術的高效聯用，將8-羥基喹啉螯合富集與高精度、高通量檢測技術聯用，如8-HQ螯合-磁性固相萃取-ICP-MS聯用、8-HQ螯合-固相萃取-HPLC-ICP-MS聯用，實現環境樣品中多重金屬離子的超痕量同時檢測，檢測限可達pg/L級；同時結合激光誘導熒光、表面增強拉曼等新型檢測技術，提升8-羥基喹啉螯合物的檢測靈敏度，適配現場快速檢測需求。

重金屬形態分析的技術完善，結合8-羥基喹啉的pH選擇性螯合特性與連續提取法，發展環境樣品中重金屬形態特異性螯合檢測技術，實現可交換態、生物可利用態重金屬的精準定量，為重金屬污染的生態風險評估、修復效果評價提供更精準的檢測數據，提升8-HQ它在環境重金屬檢測中的應用深度。

8-羥基喹啉憑借廣譜、高效、可調控的螯合特性，成為環境樣品重金屬檢測中不可或缺的螯合試劑，其應用覆蓋水體、土壤、大氣顆粒物等所有主流環境樣品，適配從分光光度法到ICP-MS的全系列檢測技術，核心通過螯合作用實現重金屬離子的富集與分離，解決環境樣品中重金屬痕量、基體復雜的檢測痛點。而配套的樣品前處理技術則是8-羥基喹啉發揮螯合效能的前提，針對水體樣品的過濾、除雜、pH調節，針對固相樣品的濕法、干法、微波消解，及通用的液-液萃取、固相萃取、磁性固相萃取富集技術，形成了與其螯合體系高度適配的前處理技術體系，實現了目標重金屬的釋放、基體凈化與高效富集。

在實際應用中，通過pH精準調控、掩蔽劑合理使用、全程污染控制等策略，可有效解決基體干擾、螯合效率、重金屬損失等關鍵問題，保證檢測結果的準確性與精密度。隨著環境檢測技術的發展，8-羥基喹啉的功能化改性與前處理技術的微型化、自動化、綠色化，及與高精度檢測技術的聯用，將進一步拓展其在環境重金屬痕量/超痕量檢測、形態分析、現場快速檢測中的應用場景，為環境重金屬污染監測、風險評估與治理提供更精準、高效的技術支撐，成為環境分析化學中經典且持續發展的核心技術之一。

本文來源于黃驊市信諾立興精細化工股份有限公司官網 http://m.tgios.com.cn/