分析化學(xué)-電子教材:第二十二章

第二十二章 樣品采集與樣品制備

第一節(jié) 采樣原理

采樣是以檢驗(yàn)為目的，從較多量的物料中抽取適當(dāng)部分的操作。抽取的部分稱為樣品。衛(wèi)生檢驗(yàn)的樣品種類繁多，如空氣、水、食品、化妝品、生物材料等，根據(jù)樣品的組成、檢驗(yàn)項(xiàng)目及目的的不同，樣品的采集方法和技術(shù)要求也各不相同。樣品采集的原則可概括為：代表性、典型性和適時性，《分析化學(xué)》教材第二十二章已作了介紹，此處不再贅述。在代表性采樣中，采樣要保證抽取的樣品能代表被檢測對象的總體。否則，無論檢測工作進(jìn)行的如何準(zhǔn)確，也不能得到關(guān)于總體組成的可靠信息，這不僅造成人力、物力的浪費(fèi)，甚至造成嚴(yán)重的后果。另外，抽取樣品操作的費(fèi)用應(yīng)為最低。

由于水及空氣容易獲得均勻的代表性樣品，因此，本節(jié)主要介紹固體樣品代表性采樣的原理。

一、 采樣誤差和分析誤差

假設(shè)不存在系統(tǒng)誤差，分析結(jié)果的總方差可簡化地看作采樣過程方差與分析過程方差的和。假設(shè)從同一物料或同批產(chǎn)品中取出m個試樣，對每個試樣的某成分含量各進(jìn)行n次測定，共進(jìn)行mn次測定，則所得均值的方差即總方差:

   23—1

式中是取樣方差部分，反映試樣的不均勻性；是分析方差部分，反映分析過程的隨機(jī)誤差。

在分析方法確定的情況下，分析過程的方差可以認(rèn)為是一定值,而采樣過程方差是不可確定的�？偡讲�的大小取決于項(xiàng)。設(shè)，則上式變?yōu)椋?/p>

23—2

則總方差與比值成正比關(guān)系，在測定總次數(shù)mn一定的情況下，對同一批產(chǎn)品或物料使抽樣次數(shù)m盡可能大，以減小總方差。

圖23—1 不同樣品數(shù)m和測定次數(shù)n的

與總方差關(guān)系（按=1計(jì)算)

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，滿足誤差要求的情況下，如何使得耗費(fèi)人力、物力最小。如圖23—1可以看出，在采樣過程方差大于分析過程方差即的情況下，采樣數(shù)m=6和測定次數(shù)n=1時的總方差均小于采樣數(shù)m=4和測定次數(shù)n=3及采樣數(shù)m=3和測定次數(shù)n=5的總方差。由此說明在物料或產(chǎn)品不均勻的情況下，增加采樣數(shù)減少測定次數(shù)不僅有利于總方差的減小，而且還節(jié)省人力、物力。并進(jìn)一步表明采樣過程對總方差控制的重要性。

二、 統(tǒng)計(jì)學(xué)抽樣

統(tǒng)計(jì)抽樣的目的是從樣本的統(tǒng)計(jì)量(如平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差)求總體參數(shù)的估計(jì)值。衛(wèi)生檢驗(yàn)采樣是統(tǒng)計(jì)抽樣的一個實(shí)際應(yīng)用，在采樣之后將抽取的樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，從所得的數(shù)據(jù)估計(jì)物料批中某些成分的信息。為此，抽樣方案的確定必須滿足下列兩個原則：①保證實(shí)現(xiàn)抽樣的隨機(jī)性原則，總體的各個單位都有相等的入選機(jī)會；②保證實(shí)現(xiàn)最大的抽樣效果原則，在一定的費(fèi)用條件下做到抽樣誤差最小，或在給定精確度的要求下，使抽樣費(fèi)用最低。

1、 簡單隨機(jī)抽樣

簡單隨機(jī)抽樣是抽樣中最基本也是最簡單的方式，它適用于均勻總體，即具有某種特性的單位均勻地分布于總體的各個部分。它是將包含N個單位的總體中的全部單位，不加以任何組織或分類，將其中的單位從1到N編號，然后根據(jù)隨機(jī)數(shù)表抽取n個單位組成一個樣本。這種方式排除一切主觀因素，總體中各單位被抽中的可能性完全相同。簡單隨機(jī)抽樣的樣本大小n可以用下式計(jì)算：

 23—3

式中，S為總體標(biāo)準(zhǔn)偏差；E為樣本估計(jì)值與真值的允差；t為概率因子，可查表求得。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對一般產(chǎn)品檢驗(yàn)可按表23—1

和表23—2抽取樣品數(shù)目，適用于按個數(shù)計(jì)的樣品。

表23—1  ISO抽樣數(shù)目表

2、等距抽樣

等距抽樣是將總體中的N個單位按照某種次序從1到N編號，根據(jù)預(yù)定抽取的單位數(shù)n選定抽樣間距k為一個單位，然后從第一間距內(nèi)每隨機(jī)抽取一個單位組成一個樣本。當(dāng)?shù)染鄻颖緝?nèi)部各單位間的方差大于整個總體的方差時，這種抽樣方式的精確度優(yōu)于簡單隨機(jī)抽樣。但是對于有周期性變異的總體，要注意避免抽樣間距和現(xiàn)象本身有某種周期性的重合，否則會引起系統(tǒng)性的影響。

 3、分層抽樣

在統(tǒng)計(jì)學(xué)上，如果擬取樣的總體包含若干顯著不同的次總體，則簡單隨機(jī)取樣和分層取樣的效果是一樣的。這種方式是以各層平均值的加權(quán)平均值作為總體平均值的估計(jì)值。在各層抽取樣本單位時，采取簡單隨機(jī)抽樣方式，有時也可以采取等距抽樣方式。分層抽樣適于單位數(shù)較多而各單位之間差異較大、情況比較復(fù)雜的總體。這種抽樣方式把總體中特性值比較接近的單位歸為一組，使各組內(nèi)的分布比較均勻，因此具有較好的抽樣效果。

如果要把總體均值估計(jì)得無偏且估計(jì)值的方差最小，則從每層取出的樣本數(shù)應(yīng)與層的大小和它的標(biāo)準(zhǔn)差成正比，即：

 23—4

其中，是從第r層取出的樣本數(shù)，是所需的樣本總數(shù)，是r 層的重量，是r 層內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差。

三、抽樣重量

設(shè)被采樣的物料系統(tǒng)含A個體N₁和B個體N₂單位隨機(jī)混合的二組分總體，A和B可以是某產(chǎn)品的合格和劣質(zhì)品，也可以是兩種混合糧食籽粒，等等。從此總體中抽取一個A個體的概率是)，抽取一個B個體的概率是。因此和分別代表A個體和B個體在總體中的分?jǐn)?shù)。如果隨機(jī)抽取一系列包含n單位的樣本，則樣本中A個體數(shù)和B個體數(shù)的期望值分別為和。而對于A個體的數(shù)目應(yīng)圍繞期望數(shù)以標(biāo)準(zhǔn)差波動，而A個體數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（采樣誤差)為：

23—5

同樣，對個體數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為：

   23—6

因此，可以從欲期的測定精密度估計(jì)樣本大小:

 23—7

這是A個體和B個體密度和顆粒大小相同，其中只有一種個體中含待測組分的理想體系。而實(shí)際采樣問題要比上述理想體系復(fù)雜，因?yàn)椋孩倩旌衔镏谐３：�有多于兩個組分；②兩組分內(nèi)往往都含有被測成分(或性質(zhì))；③顆粒的大小、形狀、密度常常可能有差異。 因此需要導(dǎo)出適用范圍更廣的公式。假設(shè)全部顆粒均具有同樣體積，理想的二組分體系可以看作A組分和B組分的隨機(jī)混合物：

  A組分+ B組分 ＝ 混合物

顆粒數(shù)  N₁  N₂   N

顆粒密度r₁r₂   r

含待測的X成分   P₁％ P₂％P％

則Beneditti-Pichler給出了所需樣品數(shù)的通式：

 23—8

其中為待測組分含量平均百分?jǐn)?shù)P的相對取樣標(biāo)準(zhǔn)差。

假如設(shè)物料中顆粒為均勻的球體，直徑為d，樣品的重量為w為：

   23—9

從此式可以看出，采樣重量與顆粒直徑的立方成正比，顆粒直徑越大，需要采集具有代表性樣品的重量就越大。

4 實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)樣品制備

在整個取樣過程中，都要保證樣品對總體的代表性。這樣，原始樣品的重量一般都是很大的。為了使樣品的重量減小至為實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)使用，就必須對原始樣品反復(fù)進(jìn)行粉碎或研磨、過篩、混合、縮分，直至符合對試樣的要求。縮分通常采用四分法，即把樣品放在鋼板或光面紙上，四面翻動混勻，然后壓成圓盤狀，通過中心畫兩條互相垂直的線，棄去對角的兩個四分之一。則根據(jù)式(23—8)，在整個縮分過程中樣品所含的顆粒數(shù)應(yīng)是相同的。這意味著樣品的重量始終應(yīng)與顆粒直徑的立方成正比。一般講來，研細(xì)不應(yīng)超過使取樣有代表性的要求和其后化學(xué)處理的需要，以免在研細(xì)的過程中樣品的組成發(fā)生變化，如吸濕、吸二氧化碳、氧化等。

中國標(biāo)準(zhǔn)中多規(guī)定按經(jīng)驗(yàn)公式縮分：

  23—10

式中，Q為縮分后樣品的最低可靠重量，kg；K為物料的縮分系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定，隨物料均勻性而定，均勻的物料取0.05—0.3，極不均勻的物料取0.7～1.0；d為物料最大粒徑，mm。

綜上所述，整個取樣過程可分為三步：(1) 樣品采集；(2)把采集的樣品縮分至適合實(shí)驗(yàn)室使用；(3)制備分析用的樣品即試樣。三個步驟的細(xì)節(jié)視樣品物理和化學(xué)性質(zhì)的不同而有很大差別，要按照國家標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，必要時參考有關(guān)資料。

 應(yīng)當(dāng)注意的是，如果采集和制備的試樣不能及時分析，而是需要保存或轉(zhuǎn)送至其他實(shí)驗(yàn)室，必需考慮在保存或轉(zhuǎn)送的過程中試樣組成可能發(fā)生的變化。某些試樣中的含氧量需要采集后立即測定，才能得到準(zhǔn)確的結(jié)果。生物試樣在保存、凍結(jié)和融化的過程中，會出現(xiàn)濃度梯度及顆粒樣品出現(xiàn)粒度梯度等，在分析前必須混勻。由于樣品的某些組成總是隨時間而發(fā)生變化，因此，要取得準(zhǔn)確的分析結(jié)果，取樣和分析測定的時間間隔愈短愈好。

第二節(jié)、采樣方法

一、氣樣品采集

大氣采樣網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)方法有經(jīng)驗(yàn)法、統(tǒng)計(jì)法和模式法等。在一般大氣質(zhì)量監(jiān)測工作中，常用經(jīng)驗(yàn)法。

（一)大氣采樣點(diǎn)布設(shè)原則和要求：

1、采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在整個監(jiān)測區(qū)域的高、中、低三種不同污染物濃度的地方。

2、在污染源比較集中，主導(dǎo)風(fēng)向明顯的情況下，應(yīng)將污染源的下風(fēng)向作為主要監(jiān)測范圍，布設(shè)較多的采樣點(diǎn)；上風(fēng)向布設(shè)少量點(diǎn)作為對照。

3、工業(yè)較密集的城區(qū)和工礦區(qū)，人口密度及污染物超標(biāo)地區(qū)，要適當(dāng)增設(shè)采樣點(diǎn)；城市郊區(qū)和農(nóng)村，人口密度小及污染物濃度低的地區(qū)，可酌情少設(shè)采樣點(diǎn)。

4、采樣點(diǎn)的周圍應(yīng)開闊，采樣口水平線與周圍建筑物高度的夾角應(yīng)不大于30°。監(jiān)測點(diǎn)周圍無局地污染源，并應(yīng)避開樹木及吸附能力較強(qiáng)的建筑物。交通密集區(qū)的采樣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在距人行道邊緣至少1.5m遠(yuǎn)處。

5、各采樣點(diǎn)的設(shè)置條件要盡可能一致或標(biāo)準(zhǔn)化，使獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)具有可比性。

6、采樣高度根據(jù)監(jiān)測目的而定。研究大氣污染對人體的危害，采樣口應(yīng)在離地面1.5—2m處；研究大氣污染對植物的影響，采樣口高度應(yīng)與植物的高度相近。連續(xù)采樣例行監(jiān)測采樣口高度應(yīng)距地面3—15m；若置于屋頂采樣，采樣口應(yīng)與基礎(chǔ)面有1.5m以上的相對高度，以減小揚(yáng)塵的影響。特殊地形地區(qū)可視實(shí)際情況選擇采樣高度。

（二)采樣點(diǎn)數(shù)目

采樣點(diǎn)設(shè)置數(shù)目應(yīng)根據(jù)監(jiān)測范圍大小、污染物的空間分布特征、人口分布及密度、氣象、地形及經(jīng)濟(jì)條件等因素綜合考慮確定。世界衛(wèi)生組織（WHO)和世界氣象組織（WMO)提出按城市人口多少設(shè)置城市大氣地面自動監(jiān)測站（點(diǎn))的數(shù)目（見表23－2)。我國對大氣環(huán)境污染例行監(jiān)測采樣點(diǎn)規(guī)定的設(shè)置數(shù)目列于表23－3。

表23--2  WHO和WMO推薦的城市大氣自動監(jiān)測站（點(diǎn))數(shù)目

表23－3  我國大氣環(huán)境污染例行監(jiān)測采樣點(diǎn)設(shè)置數(shù)目

（三)布點(diǎn)方法

1.功能區(qū)布點(diǎn)法

按功能區(qū)劃分布點(diǎn)法多用于區(qū)域性常規(guī)監(jiān)測。先將監(jiān)測區(qū)域劃分為工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)和居住混合區(qū)、交通稠密區(qū)、清潔區(qū)等，再根據(jù)具體污染情況和人力、物力條件，在各功能區(qū)設(shè)置一定數(shù)量的采樣點(diǎn)。各功能區(qū)的采樣點(diǎn)數(shù)不要求平均，一般在污染較集中的工業(yè)區(qū)和人口較密集的居住區(qū)多設(shè)采樣點(diǎn)。

2.網(wǎng)格布點(diǎn)法

這種布點(diǎn)法是將監(jiān)測區(qū)域地面劃分成若干均勻網(wǎng)狀方格，采樣點(diǎn)設(shè)在兩條直線的交點(diǎn)處或方格中心（見圖23－2)。網(wǎng)格大小視污染源強(qiáng)度、人口分布及人力、物力條件等確定。若主導(dǎo)風(fēng)向明顯，下風(fēng)向設(shè)點(diǎn)應(yīng)多一些，一般約占采樣點(diǎn)總數(shù)的60％。對于有多個污染源，且污染源分布較均勻的地區(qū)，常采用這種布點(diǎn)方法。它能較好地反映污染物的空間分布；如將網(wǎng)格劃分的足夠小，則將監(jiān)測結(jié)果繪制成污染物濃度空間分布圖，對指導(dǎo)城市環(huán)境規(guī)劃和管理具有重要意義。

圖23－2  網(wǎng)格布點(diǎn)法

3.同心圓布點(diǎn)法

這種方法主要用于多個污染源構(gòu)成污染群，且大污染源較集中的地區(qū)。先找出污染群的中心，以此為圓心在地面上畫若干個同心圓，再從圓心作若干條放射線，將放射線與圓周的交點(diǎn)作為采樣點(diǎn)（見圖23—3)。不同圓周上的采樣點(diǎn)數(shù)目不一定相等或均勻分布，常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向比上風(fēng)向多設(shè)一些點(diǎn)。例如，同心圓半徑分別取4、10、20、40km，從里向外各圓周上分別設(shè)4、8、8、4個采樣點(diǎn)。

圖23—3 同心圓布點(diǎn)法 圖23—4  扇形布點(diǎn)法

 4.扇形布點(diǎn)法

扇形布點(diǎn)法適用于孤立的高架點(diǎn)源，且主導(dǎo)風(fēng)向明顯的地區(qū)。以點(diǎn)源所在位置為頂點(diǎn)，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)檩S線，在下風(fēng)向地面上劃出一個扇形區(qū)作為布點(diǎn)范圍。扇形的角度一般為45°，也可更大些，但不能超過90°。采樣點(diǎn)設(shè)在扇形平面內(nèi)距點(diǎn)源不同距離的若干弧線上（見圖23—4)。每條弧線上設(shè)3—4個采樣點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)與頂點(diǎn)連線的夾角一般取10—20°。在上風(fēng)向應(yīng)設(shè)對照點(diǎn)。

采用同心圓和扇形布點(diǎn)法時，應(yīng)考慮高架點(diǎn)源排放污染物的擴(kuò)散特點(diǎn)。在不計(jì)污染物本底濃度時，點(diǎn)源腳下的污染物濃度為零，隨著距離增加，很快出現(xiàn)濃度最大值，然后按指數(shù)規(guī)律下降。因此，同心圓或弧線不宜等距離劃分，而是靠近最大濃度值的地方密一些，以免漏測最大濃度的位置。至于污染物最大濃度出現(xiàn)的位置，與源高、氣象條件和地面狀況密切相關(guān)。例如，對平坦地面上50m高的煙囪，污染物最大地面濃度出現(xiàn)的位置與氣象條件的關(guān)系列于表23－4。隨著煙囪高度的增加，最大地面濃度出現(xiàn)的位置隨之增大，如在大氣穩(wěn)定時，高度為100m煙囪排放污染物的最大地面濃度出現(xiàn)位置約在煙囪高度的100倍處。

表23－4  50m高煙囪排放污染物最大地面濃度出現(xiàn)位置與氣象條件的關(guān)系

在實(shí)際工作中，為做到因地制宜，使采樣網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)的完善合理，往往采用以一種布點(diǎn)方法為主，兼用其他方法的綜合布點(diǎn)法。

（四)大氣樣品的采集方法

采集大氣（空氣)樣品的方法可歸納為直接采樣法和富集（濃縮)采樣法兩類。

1、直接采樣法

適用于大氣中被測組分濃度較高或監(jiān)測方法靈敏度高的情況，這時不必濃縮，只需用儀器直接采集少量樣品進(jìn)行分析測定即可。此法測得的結(jié)果為瞬時濃度或短時間內(nèi)的平均濃度, 能較快地測知結(jié)果。常用容器有注射器、塑料袋、采氣管、真空瓶等。

（1)注射器采樣

常用100mL注射器采集有機(jī)蒸氣樣品。采樣時，先用現(xiàn)場氣體抽洗2—3次，然后抽取100mL，密封進(jìn)氣口，帶回實(shí)驗(yàn)室分析。樣品存放時間不宜長，一般應(yīng)當(dāng)天分析完。

（2)塑料袋采樣

應(yīng)選不吸附、不滲漏，也不與樣氣中污染組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的塑料袋，如聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋和聚酯袋等，還有用金屬薄膜作襯里（如襯銀、襯鋁)的塑料袋。采樣時，先用二聯(lián)球打進(jìn)現(xiàn)場氣體沖洗2-3次，再充滿樣氣，夾封進(jìn)氣口，帶回實(shí)驗(yàn)室盡快分析。

（3)采氣管采樣

采氣管是兩端具有旋塞的管式玻璃容器，其容積為100—500mL（見圖23—5)。采樣時，打開兩端旋塞，將抽氣泵接在管的一端，迅速抽進(jìn)比采氣管容積大6—10倍的欲采氣體，使采氣管中原有氣體被完全置換出，關(guān)上兩端旋塞，采氣體積即為采氣管的容積。

（4)真空瓶采樣

真空瓶是一種用耐壓玻璃制成的固定容器，容積為500—1000mL。采樣前，先用抽真空裝置將采氣瓶抽至真空，關(guān)閉旋塞。采樣時，打開旋塞，被采空氣即充入瓶內(nèi)，關(guān)閉旋塞，如果采氣瓶內(nèi)真空度達(dá)1.33kPa左右，則采樣體積為真空采氣瓶的容積。否則，實(shí)際采樣體積應(yīng)根據(jù)剩余壓力進(jìn)行計(jì)算。

2、富集（濃縮)采樣法

對于大氣中的污染濃度較低的物質(zhì)測定時,通常用富集采樣法對大氣中的污染物進(jìn)行濃縮。富集采樣時間根據(jù)大氣中待測物濃度確定，測得結(jié)果代表采樣時段的平均濃度，更能反映大氣污染的真實(shí)情況。這種采樣方法有溶液吸收法、固體阻留法、低溫冷凝法及自然沉降法等。

（1)溶液吸收法

采集大氣中氣態(tài)、蒸氣態(tài)及某些氣溶膠態(tài)污染物質(zhì)時，用抽氣裝置將欲測空氣以一定流量抽入裝有吸收液的吸收管（瓶)。采樣結(jié)束后，倒出吸收液進(jìn)行測定，根據(jù)測得結(jié)果及采樣體積計(jì)算大氣中污染物的濃度。

常用的吸收液有水、水溶液和有機(jī)溶劑等。為提高吸收速度，除采集溶解度非常大的氣態(tài)物質(zhì)外，一般都選用伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收液。

吸收液的選擇原則是：對大氣待測物溶解度大或與被采集的待測物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)快；待測物質(zhì)被吸收液吸收后，要有足夠的穩(wěn)定時間，以滿足分析測定所需時間的要求；待測物質(zhì)被吸收后，便于后續(xù)的測定工作，最好能直接用于測定；吸收液毒性小、價格低、易于購買，且盡可能回收利用。

增大被采氣體與吸收液接觸面積的有效措施是選用結(jié)構(gòu)適宜的吸收管（瓶)。下面介紹幾種常用吸收管。

①氣泡吸收管

氣泡吸收管可裝5—10mL吸收液，采樣流量為0.5—2.0L/min，適用于采集氣態(tài)和蒸氣態(tài)物質(zhì)。

②沖擊式吸收管

沖擊式吸收管見圖23--6,根據(jù)容積不同, 吸收管分為有小型（裝5—10mL吸收液)和大型（裝50—100mL吸收液)兩種規(guī)格,采樣流量為3.0L/min和30L/min，適宜采集氣溶膠態(tài)物質(zhì),而不適合采集氣態(tài)和蒸氣態(tài)物質(zhì)。

③多孔篩板吸收管（瓶)

常用的多孔篩板吸收管（瓶)見圖23—7。在內(nèi)管出氣口熔接一塊多孔性的砂芯玻板，當(dāng)氣體通過多孔玻板時，一方面被分散成很小的氣泡，增大了與吸收液的接觸面積；另一方面被彎曲的孔道所阻留，然后被吸收液吸收。所以多孔篩板吸收管既適用于采集氣態(tài)和蒸汽態(tài)物質(zhì)，也適于氣溶膠態(tài)物質(zhì)。圖23—7 多孔篩板吸收管（瓶)

（2)填充柱阻留法

填充柱是用一根長6—10cm、內(nèi)徑3－5mm的玻璃管或塑料管，內(nèi)裝顆粒狀填充劑制成。采樣時，大氣以一定流速通過填充柱，待測組分因吸附、溶解或化學(xué)反應(yīng)等作用被阻留在填充劑上，達(dá)到濃縮采樣的目的。然后，用熱解吸或溶劑洗脫，使被測組分從填充劑上釋放出來進(jìn)行測定。根據(jù)填充劑阻留作用的原理，可分為吸附型、分配型和反應(yīng)型三種類型。

①.吸附型填充柱

吸附型填充柱的填充劑是顆粒狀固體吸附劑，如活性炭、硅膠、分子篩、高分子多孔微球等多孔性物質(zhì)，比表面積大，對氣體和蒸氣有較強(qiáng)的吸附能力。表面吸附有物理吸附和化學(xué)吸附兩種。物理吸附是由于分子間范德華引力引起的，吸附力較弱；化學(xué)吸附則是由于剩余價鍵力引起的，吸附力較強(qiáng)。極性吸附劑如硅膠等，對極性化合物有較強(qiáng)的吸附能力；非極性吸附劑如活性炭等，對非極性化合物有較強(qiáng)的吸附能力。一般說來，吸附能力越強(qiáng)，采樣效率越高，但這往往會給解吸帶來困難。因此，在選擇吸附劑時，既要考慮吸附效率，又要考慮易于解吸。

②.分配型填充柱

所用填充劑為表面涂有高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑（如甘油異十三烷)的惰性多孔顆粒物（如硅藻土、耐火磚等)，適于對蒸氣和氣溶膠態(tài)物質(zhì)的采集。例如，大氣中的有機(jī)氯農(nóng)藥（六六六、DDT等)和多氯聯(lián)苯（PCB)多以蒸氣或氣溶膠態(tài)存在，用溶液吸收法采樣效率低，但用涂漬5％甘油的硅酸鋁載體填充劑采樣，采集效率可達(dá)90—100％。

③.反應(yīng)型填充柱

這種柱的填充劑是由惰性多孔顆粒物（如石英砂、玻璃微球等)或纖維狀物（如濾紙、玻璃棉等)表面涂漬能與被測組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的試劑制成。也可以用能和被測組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的純金屬（如金、銀、銅等)絲毛或細(xì)粒作填充劑。氣樣通過填充柱時，被測組分在填充劑表面因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被阻留。采樣后，將反應(yīng)產(chǎn)物用適宜溶劑洗脫或加熱吹氣解吸下來進(jìn)行分析。反應(yīng)型填充柱采樣量和采樣速度都比較大，對氣態(tài)、蒸氣態(tài)和氣溶膠態(tài)物質(zhì)都有較高的富集效率。

（3)濾料阻留法

將過濾材料（濾紙、濾膜等)放在采樣夾上，用抽氣裝置抽氣，則空氣中的顆粒物被阻留在過濾材料上，稱量過濾材料上富集的顆粒物質(zhì)量，根據(jù)采樣體積，即可計(jì)算出空氣中顆粒物的濃度。

常用的濾料有纖維狀濾料，如濾紙、玻璃纖維濾膜、過氯乙烯濾膜等；篩孔狀濾料，如微孔濾膜、銀薄膜等。

濾紙具有大小和形狀都不規(guī)則的孔隙，其孔隙較少，通氣阻力大，適用于金屬塵粒的采集。因?yàn)V紙的吸水性較強(qiáng)，不適用于重量法測定顆粒性物質(zhì)。玻璃纖維濾膜具有較小的不規(guī)則孔隙，其優(yōu)點(diǎn)是耐高溫、耐腐蝕、吸濕性小、通氣阻力小，采集效率高，常用于采集大氣中的飄塵，采集的待測組分可用溶劑進(jìn)解析。過氯乙烯濾膜、聚苯乙烯濾膜的通氣阻力是目前濾膜中最小的，并可用有機(jī)溶劑溶成透明溶液，進(jìn)行顆粒物分散度及顆粒物中化學(xué)組分的分析。微孔濾膜是硝酸（或醋酸)纖維素等基質(zhì)交聯(lián)成的篩孔狀膜，孔徑細(xì)小、均勻，根據(jù)需要可選擇不同孔徑膜，如采集氣溶膠常用孔徑0.8μm的膜。這種膜重量輕，金屬雜質(zhì)含量極微，溶于多種有機(jī)溶劑，尤其適用于采集分析金屬的氣溶膠。銀薄膜由微細(xì)的銀粒燒結(jié)制成，具有與微孔濾膜相似的結(jié)構(gòu)。它能耐400℃高溫，抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，適用于采集酸、堿氣溶膠及含煤焦油、瀝青等揮發(fā)性有機(jī)物的氣樣。

選擇濾膜時，應(yīng)根據(jù)采樣目的，選擇采樣效率高、性能穩(wěn)定、空白值低、易于處理和利于采樣后分析測定的濾膜。

（4)低溫冷凝法

大氣中某些沸點(diǎn)比較低的氣態(tài)污染物質(zhì)，如烯烴類、醛類等，在常溫下用固體填充劑等方法富集效果不好，而低溫冷凝法可提高采集效率。

低溫冷凝采樣法是將U形或蛇形采樣管插入冷阱中，當(dāng)大氣流經(jīng)采樣管時，被測組分因冷凝而凝結(jié)在采樣管底部。如用氣相色譜法測定，可將采樣管與儀器進(jìn)氣口連接，移去冷阱，在常溫或加熱情況下氣化，進(jìn)入儀器測定。

常用致冷劑：冰、干冰、冰-食鹽、液氯-甲醇、干冰-二氯乙烯、干冰-乙醇等。

低溫冷凝采樣法具有效果好、采樣量大、利于組分穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但空氣中的水蒸氣、二氧化碳，甚至氧也會同時冷凝下來，為此，應(yīng)在采樣管的進(jìn)氣端裝置選擇性過濾器（內(nèi)裝過氯酸鎂、堿石棉、氯化鈣等)，以除去空氣中的水蒸氣和二氧化碳等。但所用干燥劑和凈化劑不能與被測組分發(fā)生作用，以免引起被測組分損失。

（5)自然積集法

這種方法是利用物質(zhì)的自然重力、空氣動力和濃差擴(kuò)散作用采集大氣中的被測物質(zhì)。如自然降塵量、硫酸鹽化速率、氟化物等大氣樣品的采集。這種采樣方法不需要動力設(shè)備，簡單易行，且采樣時間長，測定結(jié)果能較好地反映大氣污染情況。下面舉兩個實(shí)例。

①.降塵試樣采集

采集大氣中降塵的方法分為濕法和干法兩種，其中，濕法應(yīng)用更為普遍。

濕法采樣是在一定大小的圓筒形玻璃（或塑料、瓷、不銹鋼)缸中加入一定量的水，放置在距地面5—15m高，附近無高大建筑物及局部污染源的地方（如空曠的屋頂上)，采樣口距基礎(chǔ)面1.5m以上，以避免頂面揚(yáng)塵的影響。我國集塵缸的尺寸為內(nèi)徑15cm、高30cm，一般加水1500—3000mL（視蒸發(fā)量和降雨量而定)，夏季需加入少量硫酸銅溶液，以抑制微生物及藻類的生長；冰凍季節(jié)需加入適量乙醇或乙二醇，以免結(jié)冰。采樣時間為30±2天，多雨季節(jié)注意及時更換集塵缸，防止水滿溢出。

②.硫酸鹽化速率試樣的采集

排放到大氣中的二氧化硫、硫化氫、硫酸蒸氣等含硫污染物，經(jīng)過一系列氧化演變和反應(yīng)，最終形成危害更大的硫酸霧和硫酸鹽霧的過程稱為硫酸鹽化速率。常用的采樣方法有二氧化鉛法和堿片法。

二氧化鉛采樣法是將涂有二氧化鉛糊狀物的紗布繞貼在素瓷上，制成二氧化鉛采樣管，將其放置在采樣點(diǎn)上，則大氣中的二氧化硫、硫酸霧等與二氧化鉛反應(yīng)生成硫酸鉛。堿片法是將用碳酸鉀溶液浸漬過的玻璃纖維濾膜置于采樣點(diǎn)上，則大氣中的二氧化硫、硫酸霧等與碳酸鹽反應(yīng)生成硫酸鹽而被采集。

二、水樣采集

（一)、水樣的采集

供衛(wèi)生理化檢驗(yàn)用的水樣的采集方法：根據(jù)欲測項(xiàng)目決定的。采集的水樣應(yīng)均勻、有代表性以及不改變其理化特性。水樣量根據(jù)欲測項(xiàng)目多少而不同，采集2～3L即可滿足通常水質(zhì)理化分析的需要。若測定苯并（a)芘等項(xiàng)目時，則需采集10L水樣。

采集水樣的容器，可用硬質(zhì)玻璃瓶或聚乙烯瓶。一般情況下，兩種均可應(yīng)用。當(dāng)容器對水樣中某種組分有影響時，則應(yīng)選用合適的容器。采樣前先將容器洗凈，采樣時用水樣沖洗3次，再將水樣采集于瓶中。

采集自來水及具有抽水設(shè)備的井水時，應(yīng)先放水?dāng)?shù)分鐘，使積留于水管中的雜質(zhì)流去，然后將水樣收集于瓶中。

采集無抽水設(shè)備的井水或江、河、水庫等地面水的水樣時，可將采樣器(見圖23—9)浸入水中采樣。最簡單方法是用一根桿子，上面用夾子固定一個取樣瓶，或是用一根繩子系著一個取樣瓶，將已洗凈的金屬塊或磚石緊系瓶底，另用一根繩子系在瓶塞上，將取樣瓶沉降到預(yù)定的深度時，再拉繩子打開瓶塞取樣。

1、 地面水采樣點(diǎn)的確定

江、河及水庫等地面水集中式供水水源時，水源的水質(zhì)必須定期監(jiān)測，采樣點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)有代表性,首先選取監(jiān)測斷面，根據(jù)水面寬度設(shè)置采樣垂線，依此可進(jìn)一步確定采樣點(diǎn)位置和數(shù)量(見圖23—9)。在一個監(jiān)測斷面上設(shè)置的采樣垂線數(shù)與各垂線上的采樣點(diǎn)數(shù)應(yīng)符合表23—5和表23—6，湖(庫)監(jiān)測垂線上的采樣點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)符合表23—7。圖23—9 水樣采樣器

表23—5 采樣垂線數(shù)的設(shè)置

表23—6 采樣垂線上的采樣點(diǎn)數(shù)的設(shè)置

表23—7 湖（庫)監(jiān)測垂線采樣點(diǎn)的設(shè)置

2 、地下水采樣點(diǎn)的確定

地下水采樣點(diǎn)的密度一般按每平方公里0.2--1個監(jiān)測井，對于有污染源的工業(yè)區(qū)域，可適當(dāng)加密監(jiān)測點(diǎn)。對有抽水設(shè)備或自噴泉水，可在涌水口處直接采樣。對無抽水設(shè)備的水井，采集樣一般在監(jiān)測井水液面下0.3--0.5m處。

3、管網(wǎng)水采樣點(diǎn)的確定

管網(wǎng)水的采樣點(diǎn)數(shù)，一般按供水人口每兩萬人設(shè)一個點(diǎn)計(jì)算，供水人口在20萬以下、100萬以上時，可酌量增減。在全部采樣點(diǎn)中，應(yīng)有一定的點(diǎn)數(shù)選在水質(zhì)易受污染的地點(diǎn)和管網(wǎng)系統(tǒng)陳舊部位。

（二)、水樣的保存

采樣和分析的間隔時間盡可能縮短。某些項(xiàng)目的測定，應(yīng)現(xiàn)場進(jìn)行。有些項(xiàng)目則需加入適當(dāng)?shù)脑噭?如酸或堿,或在低溫下保存。加酸保存可防止金屬形成沉淀和抑制細(xì)菌對一些項(xiàng)目的影響。加堿可防止氰化物等組分揮發(fā)。低溫保存可抑制細(xì)菌的作用和減慢化學(xué)反應(yīng)的速率。六價鉻不應(yīng)在酸性溶液中而應(yīng)在接近中性或弱堿性的溶液中保存。當(dāng)水樣pH值低時，六價鉻易被還原，一般推薦pH7～9時保存。表23—8為衛(wèi)生檢驗(yàn)理化分析項(xiàng)目對存放水樣容器的要求和水樣保存方法。

表 23—8存放水樣容器的要求和水樣保存方法

注: ① 未注明保存方法的項(xiàng)目表示水樣不需要特殊處理。

 ② 測硒用的聚乙烯瓶必須用1+1鹽酸或1+1硝酸溶液浸泡4h以上,然后再用純水清洗干凈。

三、食品樣品采集

（一) 樣品采集的基本要求

我國《食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法(理化部分)總則》（GB 5009.1-96)中規(guī)定了各種食品樣品采集要求：

1 、采樣必須注意樣品的生產(chǎn)日期、批號、代表性和均勻性(摻偽食品和食物中毒樣品除外)。采集的數(shù)量應(yīng)能反映該食品的衛(wèi)生質(zhì)量和滿足檢驗(yàn)項(xiàng)目對樣品量的需要，一式三份，供檢驗(yàn)、復(fù)驗(yàn)、備查或仲裁，一般散裝樣品每份不少于0.5kg。

2 、外埠食品應(yīng)結(jié)合索取衛(wèi)生許可證、生產(chǎn)許可證及檢驗(yàn)合格證或化驗(yàn)單，了解發(fā)貨日期、來源地點(diǎn)、數(shù)量、品質(zhì)及包裝情況。如在食品廠、倉庫或商店采樣時，應(yīng)了解食品的生產(chǎn)批號、生產(chǎn)日期、廠方檢驗(yàn)記錄及現(xiàn)場衛(wèi)生狀況，同時應(yīng)注意食品的運(yùn)輸、保存條件、外觀、包裝容器等情況。

3 、采樣容器根據(jù)檢驗(yàn)項(xiàng)目，選用硬質(zhì)玻璃瓶或聚乙烯制品。
4、 液體、半流體飲食品如植物油、鮮乳、酒或其他飲料，如用大桶或大罐盛裝者，應(yīng)先充分混勻后再采樣。樣品應(yīng)分別盛放在三個干凈的容器中。
5、 糧食及固體食品應(yīng)自每批食品上、中、下三層中的不同部位分別采取部分樣品，混合后按四分法對角取樣，再進(jìn)行幾次混合，最后取有代表性樣品。

6、 肉類、水產(chǎn)等食品應(yīng)按分析項(xiàng)目要求分別采取不同部位的樣品或混合后采樣。
7、 罐頭、瓶裝食品或其他小包裝食品，應(yīng)根據(jù)批號隨機(jī)取樣，同一批號取樣件數(shù)，250g以上的包裝不得少于6個，250g以下的包裝不得少于10個。
8 、摻偽食品和食物中毒的樣品采集，要具有典型性。
(二)扦樣方法

除上述《食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法(理化部分)總則》外，我國還制定了不同食品的具體采樣標(biāo)準(zhǔn)，在衛(wèi)生檢驗(yàn)時，首先應(yīng)該采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法，以獲得公信度高的檢驗(yàn)結(jié)果。下面重點(diǎn)介紹糧食、油料的扦樣方法。

1、單位代表數(shù)量。扦樣時以同種類、同批次、同等級、同貨位、同車船(艙)為一個檢驗(yàn)單位。一個檢驗(yàn)單位的代表數(shù)量：中、小粒糧食和油料一般不超過200t，特大粒糧食和油料一般不超過50t。
2、　散裝扦樣法
(1) 倉房扦樣：散裝的糧食、油料，根據(jù)堆形和面積大小分區(qū)設(shè)點(diǎn)，按糧堆高度分層扦樣。步驟及方法如下：
   倉房通常是長方體堆糧，扦樣時首先要分區(qū)布點(diǎn)，然后在根據(jù)堆高分層。每區(qū)面積不超過50m²。各區(qū)設(shè)中心、四角五個點(diǎn)。區(qū)數(shù)在兩個和兩個以上的，兩區(qū)界線上的兩個點(diǎn)為共有點(diǎn)(兩個區(qū)共八個點(diǎn)，三個區(qū)共十一個點(diǎn)，依此類推)。糧堆邊緣的點(diǎn)設(shè)在距邊緣約50cm處。分層：堆高在2m以下的，分上、下兩層；堆高在2～3m的，分上、中、下三層，上層在糧面下10～20cm處，中層在糧堆中間，下層在距底部20cm處，如遇堆高在3～5m時，應(yīng)分四層；堆高在5m以上的酌情增加層數(shù)。扦樣時，按區(qū)按點(diǎn)，先上后下逐層扦樣。各布點(diǎn)扦樣數(shù)量一致。散裝的特大粒糧食和油料(花生果、大蠶豆、甘薯片等)，采取扒堆的方法，參照“分區(qū)設(shè)點(diǎn)”的原則，在若干個點(diǎn)的糧面下10～20cm處，不加挑選地用取樣，鏟取出具有代表性的樣品。
(2)　圓倉(囤)扦樣：按圓倉的高度分層(同倉房分層)，每層按圓倉直徑分內(nèi)(中心)、中(半徑的一半處)、外(距倉邊30cm左右)三圈，圓倉直徑在8m以下的，每層按內(nèi)、中、外分別設(shè)1，2，4個點(diǎn)共7個點(diǎn)；直徑在8m以上的，每層按內(nèi)、中、外分別設(shè)1，4，8個點(diǎn)共13個點(diǎn)，按層按點(diǎn)扦樣。
(3) 包裝扦樣法
中、小粒糧和油料扦樣包數(shù)不少于總包數(shù)的5％，小麥粉扦樣包數(shù)不少于總包數(shù)的3％。扦樣的包點(diǎn)要分布均勻。扦樣時，用包裝扦樣器槽口向下，從包的一端斜對角插入包的另一端，然后槽口向上取出。每包扦樣次數(shù)一致。 特大粒糧和油料(如花生果、仁、葵花子、蓖麻籽、大蠶豆、甘薯片等)取樣包數(shù)為:200包以下的取樣不少于10包，200包以上的每增加100包增取1包。取樣時，采取倒包和拆包相結(jié)合的方法。取樣比例：倒包按規(guī)定取樣包數(shù)的20%；拆包按規(guī)定取樣包數(shù)的80％。倒包時，先將取樣包放在潔凈的塑料布或地面上，拆去包口縫線，緩慢地放倒，雙手緊握袋底兩角，提起約50cm高，拖倒約1.5m全部倒出后，從相當(dāng)于袋的中部和底部用取樣鏟取出樣品。每包、每點(diǎn)取樣數(shù)量一致。拆包時，將袋口縫線拆開3～5針，用取樣鏟從上部取出所需樣品，每包取樣數(shù)量一致。
(4)　流動糧食扦樣法　　
　　機(jī)械輸送糧食、油料的取樣，先按受檢糧食、油料數(shù)量和傳送時間，定出取樣次數(shù)和每次應(yīng)取的數(shù)量，然后定時從糧流的終點(diǎn)橫斷接取樣品�！　�
(5) 零星收付糧食、油料取樣法　
　　零星收付(包括征購)糧食、油料的扦樣，可參照以上方法,結(jié)合具體情況，靈活掌握,務(wù)使扦取的樣品具有代表性。
(6)　特殊目的取樣：如糧情檢查、害蟲調(diào)查、加工機(jī)械效能的測定和出品率試驗(yàn)等,可根據(jù)需要取樣。
3　分樣方法
　　將原始樣品充分混合均勻，進(jìn)而分取平均樣品或試樣的過程，稱為分樣�！�
（1) 四分法
　　將樣品倒在光滑平坦的桌面上或玻璃板上，用兩塊分樣板將樣品攤成正方形，然后從樣品左右兩邊鏟起樣品約10cm高，對準(zhǔn)中心同時倒落，再換一個方向同樣操作(中心點(diǎn)不動)，如此反復(fù)混合四、五次，將樣品攤成等厚的正方形，用分樣板在樣品上劃兩條對角線，分成四個三角形，取出其中兩個對頂三角形的樣品，剩下的樣品再按上述方法反復(fù)分取，直至最后剩下的兩個對頂三角形的樣品接近所需試樣重量為止。
(.2) 分樣器法
　分樣器適用于中、小粒原糧和油料分樣。分樣器由漏斗、分樣格和接樣斗等部件組成,樣品通過分樣格被分成兩部分。分樣時，將清潔的分樣器放穩(wěn)，關(guān)閉漏斗開關(guān)，放好接樣斗，將樣品從高于漏斗口約
5cm處倒入漏斗內(nèi)，刮平樣品，打開漏斗開關(guān)，待樣品流盡后，輕拍分樣器外殼，關(guān)閉漏斗開關(guān)，再將兩個接樣斗內(nèi)的樣品同時倒入漏斗內(nèi)，繼續(xù)照上法重復(fù)混合兩次。以后每次用一個接樣斗內(nèi)的樣品按上述方法繼續(xù)分樣，直至一個接樣斗內(nèi)的樣品接近需要試樣重量為止。

對某些公共衛(wèi)生事件，如食品污染、摻偽、食物中毒等，還應(yīng)該注意樣品采集時的典型性和適時性。

四、生物樣品采集

生物樣品的檢測歷來受到毒理學(xué)、遺傳學(xué)和生物化學(xué)等領(lǐng)域的重視。在衛(wèi)生檢驗(yàn)中主要限于對人體健康有危害的毒性物質(zhì)的研究。研究環(huán)境有害物質(zhì)在生物體內(nèi)代謝及積蓄規(guī)律，提出科學(xué)的預(yù)防和治療措施。

生物樣品包括全血、血漿、血清、尿液、唾液、胃液、、糞便、汗、母乳、胎盤、毛發(fā)、指甲、骨骼和臟器等均可作為衛(wèi)生檢驗(yàn)樣品。

采集人體樣品時對于被檢人要安全、方便。鑒于此，人體中某些組織、分泌物和排泄物是適合的樣品。在這些樣品中糞便主要代表在體內(nèi)未吸收所排泄出來的金屬，母乳、尿、唾液和汗代表在體內(nèi)被吸收后又排泄出來的金屬，血液代表被吸收并暫時在體內(nèi)循環(huán)或蓄積的金屬，毛發(fā)、指甲、牙齒中的微量金屬代表在組織內(nèi)殘留或代謝的金屬，但牙齒在大多數(shù)情況下不適宜作為監(jiān)測樣品。

（一)血樣的采集

從動物體采血可根據(jù)不同種類及實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，采取適當(dāng)?shù)姆椒�。如大、小鼠可由尾動脈、靜脈、心臟、眼眶取血或斷頭取血等，家兔可由耳緣靜脈、頸靜脈等多處取血，犬可由前、后肢靜脈等處取血。對于人體通常采用靜脈取血。靜脈取血一般將注射器針頭插入靜脈血管抽取。抽取的血液轉(zhuǎn)移至試管或其它容器時應(yīng)緩緩壓出，以防血細(xì)胞破裂。血樣抽取量一定要注意受試者接受程度和實(shí)驗(yàn)動物的生理承受能力。

全血直接作為樣品時，也應(yīng)加入抗凝劑混勻，防止凝血。制備血漿樣品時，將采取的血樣置含有抗凝劑的試管中，緩緩轉(zhuǎn)動試管使其充分混合、離心，所得上清液即為血漿。常用的抗凝劑有肝素，它是體內(nèi)正常的生理成分，因而不會改變血樣的化學(xué)組成和待測物的變化，一般不會干擾測定。通常lml血液采用20個單位的肝素即可抗凝�？蓪⑴渲坪玫母嗡厝芤壕鶆虻赝坎荚谠嚬鼙谏希�于60~70℃烘干備用。其它抗凝劑有檸檬酸、草酸鹽、EDTA等，但它們可能引起被測組分發(fā)生變化或干擾某些金屬的測定。制備血清樣品時，將采取的血樣在室溫下至少放置30~60min，待血液凝固后，以3000~4000r/min離心10min，分取上層澄清的血清。

血漿和血清在采血后應(yīng)及時分離。短期保存時需置冰箱（4℃)中，長期保存時需置冰箱(-20℃以下)冷凍備用。

（二)尿樣的采集

絕大多數(shù)毒物及其代謝產(chǎn)物主要由腎臟經(jīng)膀胱、尿道隨尿液排出。尿液收集方便，因此，尿檢在醫(yī)學(xué)臨床檢驗(yàn)中應(yīng)用較廣泛。在采集人尿樣品時，首先要明確其測定目的。如果采集健康人尿樣品，受檢人不僅要沒有腎疾患、糖尿病等病歷史及近期沒服藥，而且要沒有各種待檢物接觸史。尿液中的排泄物一般早晨濃度較高，可一次收集，也可以收集8h或24h的尿樣，測定結(jié)果為收集時間內(nèi)尿液中污染物的平均含量。采集尿液的器具要先用稀硝酸浸泡洗凈，再依次用自來水、蒸餾水清洗，烘干備用。

尿液的主要成分是水、尿素及鹽類。它是一種良好的細(xì)菌培養(yǎng)基，因而需立即冷藏或防腐處理，否則細(xì)菌會很快繁殖而引起尿素分解，產(chǎn)生氨氣，這在夏天進(jìn)行得很快，除產(chǎn)生異常氣味外，還有可能導(dǎo)致樣品分解。冷藏條件一般可置4℃冰箱內(nèi)。若欲在室溫下保存，應(yīng)在收集尿樣后，立即加入防腐劑。常用的防腐劑有甲苯、氯仿或改變尿液的酸堿性，以抑制細(xì)菌的繁殖。加入的防腐劑是否干擾測定或與被測組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以便選取合適的防腐措施。

（三)毛發(fā)采集

毛發(fā)已被廣泛的用作衛(wèi)生檢測樣品用于評價人體中金屬的蓄積和代謝情況。使用毛發(fā)作為衛(wèi)生檢測樣品的原因是：1)許多元素能在毛發(fā)中蓄積或生物濃縮，通常能反映出細(xì)胞內(nèi)的元素水平；2)毛發(fā)中的元素含量是血和尿中的10~15倍，測定結(jié)果準(zhǔn)確；3)采集毛發(fā)對人體無損傷；4)毛發(fā)及毛發(fā)中的金屬不會隨著時間的延長而變質(zhì)，樣品容易保存，不需要特殊冷藏或冷凍設(shè)備；5)能從大多數(shù)人簡便地采取足夠量樣品；6)毛發(fā)中的元素能作為精煉工廠、礦山等環(huán)境污染指標(biāo)；7)毛發(fā)中某些元素的含量有時可以表示地理背景，含量過高或過低與疾病情況和流行病學(xué)有關(guān)系。

根據(jù)檢驗(yàn)的目的不同毛發(fā)樣品的采集位置、采取時間、采取部位也不相同。如果毛發(fā)作為生物監(jiān)測指標(biāo)時，采樣時要向被檢者調(diào)查：1)年齡、性別和人種。2)職業(yè)和資歷。3)接觸環(huán)境，即：a)城市、農(nóng)村、精煉工廠附近城市；b)工作環(huán)境；c)趣味、嗜好物、飲用水、食物習(xí)慣；d)整發(fā)劑、燙發(fā)次數(shù)、是否染發(fā)等。4)采取頭發(fā)時要記錄被檢者的頭發(fā)長度、位置、采取日期和采取量等。5)特殊情況包括有無疾病、病歷、采取時健康狀況等等。

毛發(fā)的采取方法：一般是先用梳子把毛發(fā)充分梳理后除去脫落部分，采取部位均為后頭部，采取約1克距頭皮5cm以內(nèi)的頭發(fā)。采樣后，用中性洗滌劑洗滌，去離子水沖洗，最后用乙醚或丙酮洗凈，室溫下充分晾干后充分混合保存?zhèn)溆谩?/p>

（四)臟器采集

采用生物體的臟器作為檢驗(yàn)樣品，對調(diào)查研究環(huán)境污染物在肌體內(nèi)的分布、蓄積、毒性和環(huán)境毒理學(xué)等方面的研究有著很重要的意義。但是，目前還沒有統(tǒng)一的分析方法可供參考,人體臟器樣品和實(shí)驗(yàn)動物、家畜的臟器不同，樣品采取機(jī)會、采取部位或采取量等都受到極大的限制,因此在采樣之前必須充分考慮實(shí)驗(yàn)?zāi)康募捌渑c樣品的關(guān)系。因臟器樣品種類不同存在著個體差異、部位不同而產(chǎn)生檢驗(yàn)結(jié)果的差異等，所以掌握不同時間和場所樣品具有的特征和被采樣人的基本情況是十分重要的。調(diào)查內(nèi)容包括：1)姓名；2)出生日期；3)性別；4)住址；5)職業(yè)；6)死因；7)采樣時間；8)身高和體重；9)營養(yǎng)狀況；10)死亡時間；11)吸煙史；12)病例；13)出生地點(diǎn)；14)居住年限；15)長期居住地和時間；16)組織學(xué)檢查結(jié)果。另外還需要注意特殊的疾病和不同的職業(yè)對臟器樣品測定結(jié)果的影響。

除動物樣品之外，人體臟器的主要來源是：1)法醫(yī)驗(yàn)尸（主要是因事故、刑事案件等原因突然死亡者)；2)外科手術(shù)時被切除部分；3)病理尸體解剖；4)針刺活體檢查。而針刺活體檢查往往是為了形態(tài)學(xué)的檢查。

主要臟器樣品的采集操作步驟如下：

1)腎臟：采取的腎臟通常帶有許多脂肪組織，取樣后用鑷子和手術(shù)刀剔除脂肪塊、剝除結(jié)合組織被膜，然后用濾紙輕輕吸去腎臟附著的液體，橫切成5毫米厚。在測定腎臟中的金屬濃度時, 應(yīng)考慮到腎臟內(nèi)部的金屬濃度可能分布得不均勻。因此，需要分別采集皮質(zhì)和髓質(zhì)取１～２克樣品，不要采集結(jié)合部位。采取的組織樣品置于燒杯中，加入蒸餾水用鑷子輕輕搖動洗滌后，包在濾紙中吸除水分。準(zhǔn)確稱其濕重量。測定全腎金屬濃度時要按放射狀切開腎臟，以使皮質(zhì)和髓質(zhì)所占比例相同。

２)肝臟：由于肝臟中有許多大大小小的血管，要避開血管把纖維組織部位切成３～５毫米厚，取１～２克薄層切片于燒杯中，用蒸餾水洗數(shù)后把自然狀態(tài)下不滲血的部位夾在濾紙中除水，準(zhǔn)確稱其濕重。

３)心臟：�。病�５克左心室前壁或內(nèi)外壁部位，同上述腎臟一樣進(jìn)行清洗，準(zhǔn)確稱其濕重。其它組織在除去結(jié)合組織脂肪等之后取２～５克組織部位，用蒸餾水洗凈、濾紙除去水分后準(zhǔn)確稱濕重。

臟器樣品采集后，通常置于聚乙烯瓶在-15攝氏度以下的低溫冰箱中保存?zhèn)溆�，另一種方法是用液氮作為致冷劑，將馬腎皮質(zhì)冷凍干燥后制成腎皮質(zhì)粉，放入聚乙烯瓶中經(jīng)g線照射滅菌后在室溫保存。此法適于處理1~2克少量組織片，不適合處理含有脂肪和結(jié)合組織的臟器。在病理學(xué)領(lǐng)域內(nèi)臟器樣品幾乎都是用甲醛固定保存，由于甲醛能溶出臟器中的金屬離子，而且甲醛對金屬離子的溶出又隨著甲醛的溫度和濃度而改變。所以在測定臟器中金屬含量時慎用甲醛保存臟器。

第三節(jié)、樣品預(yù)處理技術(shù)

在衛(wèi)生檢驗(yàn)中，采集的樣品多數(shù)不能直接用來測定，一般需經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚�。樣品處理的目的主要有：①制備成分析儀器所需的樣品形式，②將被測組分從復(fù)雜的樣品中分離出來，除去對分析測定有干擾的基體物質(zhì), ③濃縮被測組分，提高測定的靈敏度。在實(shí)際工作中，根據(jù)樣品的基質(zhì)和待測組分的不同，通常采取不同的樣品預(yù)處理技術(shù)，所以樣品的預(yù)處理方法很多。下面主要從經(jīng)典的樣品預(yù)處理技術(shù)和樣品處理新技術(shù)兩方面予以介紹。

一、 典樣品處理技術(shù)

（一)、樣品的消化技術(shù)

經(jīng)典的樣品消化技術(shù)主要用于金屬元素的分析，可分為干灰化法和濕消化法兩大類。

1. 干灰化法

(1)高溫灰化：將經(jīng)粉碎或勻漿的樣品置于鉑、鎳、銀或瓷坩堝中，先在一定溫度下干燥并炭化，再置于高溫電爐中灼燒至樣品灰分呈白色或淺灰色直到剩下無機(jī)殘?jiān)�，取出冷卻后經(jīng)水或酸溶解殘?jiān)�、定容供分析測定用。此法的優(yōu)點(diǎn)是空白值低，操作簡便，省力。缺點(diǎn)是較費(fèi)時，對于易揮發(fā)元素如Pb、As、Se、Ge等灰化時容易損失。對樣品進(jìn)行干灰化處理，一般無需添加試劑。有時為了促進(jìn)樣品分解或抑制待測組分揮發(fā)損失，可在試樣中加入助灰化劑。常用的助灰化劑有硝酸、硫酸、磷酸二氫鈉、氧化鎂、硝酸鎂、氯化鈉等，有助于樣品的快速分解和避免易揮發(fā)元素的損失。

(2) 低溫灰化：利用低溫等離子發(fā)生裝置，在較低溫度下使樣品氧化分解。等離子體裝置分解試樣的工作原理是在高頻電場(約13MHz)振蕩下，將純氧形成氧等離子體。等離子體氧具有極強(qiáng)的氧化能力，可使大部分生物樣品、食物樣品在低溫下迅速灰化。該方法所需灰化溫度低，大大減少了待測組分的揮發(fā)和吸留損失，使灰化趨于徹底，炭粒殘存量少，降低了炭的吸附損失，提高了回收率。該法無需外加試劑，空白值低，設(shè)備簡單，操作方便，節(jié)約時間，是較理想的樣品灰化方法，但該儀器價格較高。

2. 濕消化法

利用適當(dāng)?shù)乃�、堿與氧化劑、催化劑一道與樣品煮沸，將其中的有機(jī)物分解。濕消化法常用的氧化性酸為硫酸、硝酸、高氯酸；常用的氧化劑有過氧化氫、高錳酸鉀；常用的催化劑有硫酸銅、硫酸汞、五氧化二釩、氧化硒等。該方法的優(yōu)點(diǎn)是消化速度較快，消化溫度比干法低，消化效果好，待測成分揮發(fā)損失較少。缺點(diǎn)是由于消化過程中加人大量強(qiáng)酸消化液，所以空白值較高。消化液的組成多種多樣，最常見的組合方式有：

(1) 硝酸—硫酸消化法  這種混合消化液可用于分析動植物組織、食品等有機(jī)試樣中As、Cu、Sn、Zn等元素的分解。操作時，準(zhǔn)確稱取試樣干物2—4g，濕物10g左右，置于凱式燒瓶或高腰硬質(zhì)玻璃燒杯中，徐徐加入5ml硝酸，移至電熱板上緩緩加熱待反應(yīng)停止后冷卻，逐滴地加入10ml濃硫酸，再次移至電熱板上緩緩加熱，如遇溶液顏色變暗可滴加1—2ml硝酸繼續(xù)加熱，若溶液顏色再變暗滴加30%過氧化氫使樣品完全分解。繼續(xù)加熱至硫酸白煙冒盡，直至溶液無色透明或淡黃色，冷卻后用水稀釋。若有殘?jiān)�，�?yīng)進(jìn)行過濾或加熱溶解。

(2) 硝酸—高氯酸消化法  這種混合酸適用于消化脂肪含量少的動植物組織、蛋白質(zhì)、碳水化合物等難以氧化的有機(jī)物的樣品。本方法消化的樣品回收率好，分解速度快，唯一的缺點(diǎn)是干涸時會發(fā)生爆炸。因此在分解樣品時，最后將余酸蒸至近干即可。切記不能蒸干，避免發(fā)生爆頭炸。操作時，準(zhǔn)確稱取試樣干物適量，置于凱式燒瓶或高腰硬質(zhì)玻璃燒杯中，徐徐加入25ml硝酸溶液，移至電熱板上緩緩加熱保持微沸狀態(tài)30分鐘后冷卻，緩慢加入6ml高氯酸，再次移至電熱板上緩緩加熱，如遇溶液顏色變暗可滴加1—2ml硝酸繼續(xù)加熱，若溶液顏色再變暗滴加30%過氧化氫使樣品完全分解。直至溶液無色透明或淡黃色，冷卻后用水稀釋。若有殘?jiān)�，�?yīng)進(jìn)行過濾或加熱溶解。

(3) 硫酸—硝酸—高氯酸法  該消化方法適合樣品中總汞及所有難揮發(fā)性金屬元素的分析。消化方法通常是取適量的樣品于高形燒杯或帶冷卻回餾裝置的燒瓶中（測汞時防止汞揮發(fā))，加15ml硝酸，平穩(wěn)加熱，待劇烈反應(yīng)后冷卻，加15ml硫酸—硝酸—高氯酸（1：1：1)混合酸，緩慢升溫繼續(xù)消化，如遇溶液變黑停止加熱補(bǔ)加3m.gydjdsj.org.cn/sanji/~5ml硝酸繼續(xù)加熱分解，直至產(chǎn)生高氯酸白煙溶液不再變黑為止。進(jìn)一步加熱趕盡硫酸。冷卻后加適量水溶解并定溶作為樣品溶液。

（二)樣品的分離與預(yù)富集技術(shù)

 分離與富集均屬分析化學(xué)過程十分重要的環(huán)節(jié)。分離是將樣品中的待測組分與其它共存組分分開；富集則是指用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ勾郎y組分聚集、濃縮，提高其在分析樣品中的相對含量。衛(wèi)生檢驗(yàn)涉及到與健康有關(guān)的樣品很多，諸如環(huán)境樣品、生物樣品、化妝品、食物樣品等，基體復(fù)雜，共存干擾組分較多，在分析測定前一般都要進(jìn)行分離和富集。經(jīng)典的分離富集方法較多，具體選擇和應(yīng)用通常要兼顧各種條件和因素。主要應(yīng)考慮分離方法的選擇性；分離的速度；分離富集所用的儀器設(shè)備來源及操作的難易程度；分離出來的待測組分是否便于后續(xù)的分析測定；富集效果的好壞等。下面介紹幾種最常用的經(jīng)典分離富集方法。

1 提取

將待測成分與試樣基體分離的方法，主要有溶解抽提和蒸餾兩種。

（1)溶解抽提

溶解抽提是利用待測組分理化性質(zhì)的不同，選用適當(dāng)溶劑將待測成分溶解從而和基體組分分離。用于溶解抽提的理想溶劑需具有以下條件：對待測成分極佳的溶解度，對非待測成分及基體成分溶解度極小或不溶；沸點(diǎn)較低易于蒸發(fā)去除。

待測物在不同溶劑中的溶解度很不相同，溶解抽提中選用適宜的溶劑是至關(guān)重要的。待執(zhí)業(yè)獸醫(yī)測物在各種溶劑中的溶解性能可根據(jù)待測物的分子結(jié)構(gòu)按“相似相溶”的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律來選擇適宜的溶劑，也可查閱化學(xué)手冊進(jìn)行選擇。

溶解抽提通常有溶劑浸出法和連續(xù)提取法兩種，溶劑浸出法主要利用待測無機(jī)物易溶于水、酸、堿溶液的特點(diǎn)而進(jìn)行的提取方法。對于易溶于有機(jī)溶劑的待測成分如脂溶性的維生素和脂肪等通常以乙醚或氯仿為溶劑用索氏提取器進(jìn)行連續(xù)提取。

（2)蒸餾法

蒸餾分離法是先把待測組分從樣品中揮發(fā)逸出，再用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ占?nbsp; 揮發(fā)組分進(jìn)行測定。根據(jù)被分離的對象不同，可以選用常壓蒸餾法、減壓蒸餾法或水蒸氣蒸餾法。這類分離方法的優(yōu)點(diǎn)是可以降低和避免沾污，在水樣預(yù)處理中被經(jīng)常應(yīng)用。例如測定水樣中的氰化物、氟化物、氨氮、揮發(fā)性酚等組分，均可通過蒸餾法對樣品進(jìn)行預(yù)處理而使待測組分與干擾成分的分離。

2 沉淀分離法  傳統(tǒng)的沉淀分離的方式主要包括有直接沉淀法和共沉淀法兩種。

（1)直接沉淀法：①形成氫氧化物沉淀：利用不同金屬離子生成氫氧化物所需的pH值不同，通過控制反應(yīng)介質(zhì)的pH值，使待測金屬離子被沉淀分離。②形成硫化物沉淀：多數(shù)重金屬離子可與硫離子生成硫化物沉淀，但金屬硫化物的溶解度相差比較懸殊，通過調(diào)節(jié)介質(zhì)的pH值來控制硫離子濃度，達(dá)到金屬離子分離的目的。③形成有機(jī)沉淀物：上述兩種無機(jī)沉淀劑存在選擇性差、摩爾質(zhì)量小的缺點(diǎn)。所以在實(shí)際操作中應(yīng)用一些選擇性高的有機(jī)沉淀劑對待測組分進(jìn)行分離、富集。

（2)共沉淀法  利用Al(OH)₃、Fe(OH)₃、AgI等膠狀沉淀具有比表面積大，吸附能力強(qiáng)的特點(diǎn)，使一些痕量的共存組分被共沉淀而達(dá)到分離和富集的目的。也可以利用生成混晶的方式進(jìn)行共沉淀。共沉淀法也要使用無機(jī)共沉淀劑和有機(jī)共沉淀劑。

沉淀分離法操作簡單、成本低、處理量大，因而是經(jīng)常采用的一種化學(xué)分離法。但是它也存在過程緩慢、繁瑣、樣品用量大、適用對象有一定局限性等缺點(diǎn)。

3 溶劑萃取法

溶劑萃取法也叫液液萃取法，是常用的分離和富集方法。萃取法可用于樣品中有機(jī)物的直接萃取，如測定水中苯酚，萃取既可起到分離作用同時也起到了富集作用。萃取法還用于無機(jī)離子的分離，即首先使其形成螯合物或締合物等，然后進(jìn)行萃取。這種方法多用于待測離子的分離和富集，有時被測組分進(jìn)入有機(jī)相后不宜直接測定，可通過調(diào)節(jié)溶液酸度，再反萃取回水相，然后進(jìn)行測定，稱為反萃取。也可將萃取液中的有機(jī)溶劑揮發(fā)，然后再用酸或水等溶解殘?jiān)��?/p>

該方法的優(yōu)點(diǎn)是選擇性好、分離效果好、設(shè)備簡單、操作方便，對大量和微量組分都適用，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是手工操作繁瑣、費(fèi)時、工作量大，而且有機(jī)溶劑易揮發(fā)、易燃燒，對人體和環(huán)境有害。

二、樣品處理新技術(shù)

近年來，在樣品預(yù)處理新技術(shù)的研究方面已取得長足的進(jìn)展。如微波溶樣技術(shù)、微波萃取技術(shù)、超聲波萃取技術(shù)、固相及固相微萃取技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)等技術(shù)均屬此范圍。這些方法與技術(shù)具有方便、靈活、高效等優(yōu)點(diǎn)。以被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生檢測、藥物分析、生物分析、環(huán)境監(jiān)測的樣品預(yù)處理。

（一)微波溶樣技術(shù)

利用被分解物質(zhì)的極性分子和可極化分子在微波電磁場(一般為2 450MHz)中快速轉(zhuǎn)向和定向排列，從而產(chǎn)生振動、撕裂和相互摩擦，使樣品分解。微波溶樣時試樣與試劑迅速達(dá)到溶樣所需的溫度，兩者接觸界面不斷更新，使溶樣反應(yīng)進(jìn)行得充分徹底。微波溶樣在密閉的溶樣罐中進(jìn)行，因而溶樣速度快，效果好。微波溶樣設(shè)備主要由微波爐、密封聚四氟乙烯罐組成。微波溶樣技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)：①快速高效，一般只要3～4min便可將樣品徹底分解，對食品及生物樣品特別有效；②消化在密封狀態(tài)下進(jìn)行，試劑無揮發(fā)損失，既降低了試劑用量，又減少了廢酸廢氣的排放，改善了工作環(huán)境；③密封消化避免了一些能形成易揮發(fā)組分如砷、硒、汞的損失同時也降低了環(huán)境對試樣的氧化作用，有利于對還原型物質(zhì)(如亞鐵)的分析測試；④用電量少，大大節(jié)省了能源。利用微波溶樣技術(shù)處理食品、生物樣品及其它某些環(huán)境樣品，明顯優(yōu)于經(jīng)典溶樣技術(shù)。分解后的樣品適合于做AAS及電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(1CP-AES)等分析。

（二)微波萃取技術(shù)

微波是指波長在1mm至1m之間、頻率在300MHz至300000MHz之內(nèi)的電磁波。它介于紅外線和無線電波之間。微波輻射能穿透萃取介質(zhì),可到達(dá)物料的內(nèi)部,由于吸收微波能,內(nèi)部溫度迅速上升,增大被分離物質(zhì)在介質(zhì)中的溶解度;微波所產(chǎn)生的電磁場加速被萃取部分成分向萃取溶劑界面擴(kuò)散,用水作溶劑時,在微波場下,水分子高速轉(zhuǎn)動成為激發(fā)態(tài),這是一種高能量不穩(wěn)定狀態(tài),或者水分子汽化,加強(qiáng)萃取組分的驅(qū)動力;或者水分子本身釋放能量回到基態(tài),所釋放的能量傳遞給其他物質(zhì)分子,加速其熱運(yùn)動,縮短萃取組分的分子由物料內(nèi)部擴(kuò)散到萃取溶劑界面的時間,從而使萃取速率提高數(shù)倍,同時還降低了萃取溫度,最大限度保證萃取的質(zhì)量。微波萃取技術(shù)與現(xiàn)有其它的萃取技術(shù)相比有明顯的優(yōu)勢,微波萃取可有效地保護(hù)食品、藥品以及其它化工物料中的有用成分;反應(yīng)或萃取快,產(chǎn)率高;可節(jié)省時間;對萃取物具有高選擇性;低耗能,溶劑用量少;組成簡單等優(yōu)點(diǎn)。

微波萃取的特點(diǎn)：瞬間產(chǎn)生高溫，萃取時間短；加熱均勻；加熱具有選擇性，可通過選擇適當(dāng)?shù)娜軇┨岣咻腿⌒Ч�；加熱過程伴隨著生物效應(yīng)。

微波輔助萃取系統(tǒng)通常都要具備下列條件：采用密閉容器；用少量溶劑進(jìn)行多種樣品的同時萃�。粚�(shí)現(xiàn)溫度、時間和萃取條件控制并重現(xiàn)性好；萃取率高；操作安全。

微波萃取儀器根據(jù)萃取狀態(tài)的不同一般分為密閉高壓微波萃取和常壓回流微波萃取兩大類。

1、壓密閉微波萃取系統(tǒng)

高壓密閉微波萃取系統(tǒng)的微波爐主要由磁控管、波導(dǎo)管、微波腔、波形攪拌器、循環(huán)裝置和轉(zhuǎn)臺等幾個部分組成，應(yīng)具有抗爆、防燃、耐腐蝕等多重安全措施。該系統(tǒng)的萃取過程是在密閉萃取釜中進(jìn)行的。當(dāng)施加微波能時，萃取釜中的溶劑和樣品吸收微波能而產(chǎn)生高溫和高壓，使得目標(biāo)萃取物與樣品基體之間的價鍵發(fā)生斷裂并迫使溶劑進(jìn)入樣品內(nèi)部，或目標(biāo)萃取物中極性組分所形成的蒸汽帶到樣品的外部，促使溶劑與目標(biāo)萃取物之間的充分接觸，從而達(dá)到高效萃取的目的。

2、放式微波萃取系統(tǒng)

開放式微波萃取系統(tǒng)與高壓密閉微波萃取系統(tǒng)不同。該系統(tǒng)由微波爐和索氏抽提器兩部分組成。由于不需要在高壓下進(jìn)行加熱，所以微波爐得結(jié)構(gòu)要比前者簡單得多，與家用微波爐非常相似，只是在微波爐的頂部開有可供安裝冷凝管的小孔，在爐腔內(nèi)設(shè)有固定索氏抽提器的固定架。整個萃取過程是在開放（常壓)體系下進(jìn)行，萃取用的溶劑必須是極性的以便能夠吸收微波能。

(三) 超聲波萃取技術(shù)

超聲提取法是應(yīng)用超聲波強(qiáng)化提取植物的有效成分,是一種物理破碎過程。超聲波對媒質(zhì)主要產(chǎn)生獨(dú)特的機(jī)械振動作用和空化作用。當(dāng)超聲波振動時能產(chǎn)生并傳遞強(qiáng)大的能量,引起媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)以大的速度和加速度進(jìn)入振動狀態(tài),使媒質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,促使有效成分進(jìn)入溶劑中;同時在液體中還會產(chǎn)生空化作用,即在有相當(dāng)大的破壞應(yīng)力的作用下,液體內(nèi)形成空化泡的現(xiàn)象。在水中當(dāng)超聲波輻射面上的強(qiáng)度達(dá)到0. 3W/cm²時就會產(chǎn)生空化。根據(jù)空化泡的變化,超聲空化分為穩(wěn)態(tài)空化和瞬態(tài)空化。穩(wěn)態(tài)空化是指聲強(qiáng)度小于10 W/cm²時產(chǎn)生的空化,有規(guī)律而緩和。瞬態(tài)空化是指聲強(qiáng)度大于10 W/cm²時產(chǎn)生的空化,短暫而劇烈;空化泡在瞬間迅速漲大并破裂,破裂時把吸收的聲場能量在極短的時間和極小的空間內(nèi)釋放出來,形成高溫和高壓的環(huán)境,同時伴隨有強(qiáng)大的沖擊波和微聲流,從而破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),使其在瞬間破裂,植物細(xì)胞內(nèi)的有效成分得以釋放、直接進(jìn)入溶劑并充分混合,從而提高提出率。另外,超聲波的許多次級效應(yīng)如熱效應(yīng)、乳化、擴(kuò)散、擊碎、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)、凝聚效應(yīng)等也能加速植物有效成分在溶劑中的擴(kuò)散釋放,促進(jìn)植物有效成分充分與溶劑混合,有利于提取。如將槐米液體在浸提、沉淀兩個階段均用超聲波處理后,能使蘆丁大分子更快地聚合成大顆粒沉淀,并促進(jìn)沉淀更完全,只要20-30min即可,這是凝聚效應(yīng)即超聲波有使懸浮于氣體或液體中的微粒聚集成較大顆粒而沉淀的作用。

(四)、固相及固相微萃取技術(shù)

1、固相萃取法

固相萃取法(solid phase extraction，SPE)是近年來發(fā)展很快得一種快速有效的樣品預(yù)處理技術(shù)。其基本原理與液相色譜分離過程相似，將樣品溶液通過預(yù)先填充固定相填料的萃取柱，待測成分通過吸附、分配等形式被截留，然后用適當(dāng)?shù)娜軇┫疵�，達(dá)到分離、凈化和富集之目的。

由于固相萃取法所用設(shè)備簡單、操作方便、應(yīng)用極為廣泛。該方法的核心部分為萃取柱，根據(jù)待測物性質(zhì)可以選擇C₁₈、C₈、腈基、氨基及其它特殊填料。萃取時，為了加速樣品溶液通過，通常接真空系統(tǒng)。目前商品固相萃取裝置多為12管，可同時處理12份樣品，其裝置及操作過程見圖23—11及圖23—12。

在萃取樣品之前,為了濕潤固相萃取柱填料,用溶劑沖洗萃取柱。 反相類型硅膠和非極性吸附劑介質(zhì),通常用水溶性有機(jī)溶劑如甲醇預(yù)處理,然后用水或緩沖溶液。甲醇濕潤吸附劑表面和滲透鍵合烷基相,以允許水更有效地濕潤硅膠表面。有時前預(yù)處理溶劑使用在甲醇之前。這些溶劑通常是與洗脫溶劑一樣，是用之消除固相萃取管上的雜質(zhì)及其對分析物的干擾,也可能該雜質(zhì)只溶于強(qiáng)洗脫溶劑。正相類型固相萃取硅膠和極性吸附劑介質(zhì)，通常用樣品所在的有機(jī)溶劑來預(yù)處理。 離子交換填料將用于非極性有機(jī)溶劑中的樣品,其用3-5ml的去離子水或低濃度的離子緩沖溶液來預(yù)處理。 為了使固相萃取填料從預(yù)處理到樣品加入時都保持濕潤并避免柱內(nèi)出現(xiàn)氣泡,應(yīng)在萃取柱中保留適當(dāng)?shù)念A(yù)處理溶劑。如果在樣品加入之前,萃取柱中的填料干了,重復(fù)預(yù)處理過程。在重新引入有機(jī)溶劑之前,用水沖洗干凈柱中緩沖溶液的鹽成分。其次加入一定體積的被處理樣品溶液，使其完全通過萃取柱，讓溶液中被萃取組分保留在萃取柱上，大量的溶劑和其它不易保留在固相萃取柱上的組分從柱中流出。再加入適當(dāng)?shù)南礈烊軇┤コ�萃取柱上不需要的組分。最后用洗脫溶液把保留在萃取柱上的待測組分淋洗下來并收集在試管中備用。

2、固相微萃取法

固相微萃取法(SolidPhase Microextraction, SPME)是九十年代興起并迅速發(fā)展的新型的、環(huán)境友好的樣品前處理技術(shù)，無需有機(jī)溶劑，操作也很簡便。固相微萃取技術(shù)是由一支攜帶方便的萃取器和一根纖細(xì)的熔融石英纖維表面涂布一層聚合物并將其作為萃取介質(zhì)的萃取頭組成見圖。適于室內(nèi)和野外的現(xiàn)場取樣分析。分析時可采用將萃取頭直接浸入樣品溶液萃取方法和頂空-固相微萃取方法采樣。

固相微萃取技術(shù)操作步驟 ：將SPME針管穿透樣品瓶隔墊，插入瓶中，推手柄桿使萃取頭伸出針管，萃取頭直   圖23—13 固相微萃取裝置

接浸入水溶液中或置于樣品上部空間，萃取時間大約2-30分鐘， 縮回萃取頭，將針管退出樣品瓶。然后將SPME針管直接插入氣相色譜儀進(jìn)樣口，推手柄桿，伸出萃取頭，熱解脫附樣品進(jìn)入色譜柱�；蛴萌軇┙馕�插入氣相色譜或液相色譜儀進(jìn)樣閥進(jìn)樣，縮回萃取頭，移去針管。

由于聚合物涂層的種類很多，因而可對樣品組分進(jìn)行選擇性富集和采集，然后將吸附組分熱脫附或淋洗脫附后對樣品進(jìn)行氣相色譜、液相色譜及毛細(xì)管電泳等分離分析。使樣品預(yù)處理過程大為簡化，提高了分析速度及靈敏度。該技術(shù)集樣品的萃取、濃縮與解吸于一體，具有操作簡便、儀器價廉、靈敏度高的特點(diǎn)，且能極大地節(jié)約勞動力、時間和萃取溶劑，易于自動化和與其他技術(shù)在線聯(lián)用。與其他常用的富集技術(shù)相比，克服了傳統(tǒng)的液-液萃取法需使用大量溶劑和樣品、處理時間長、操作步驟多的缺點(diǎn)。固相微萃取技術(shù)與近年來新發(fā)展的樣品前處理技術(shù)相比也具有獨(dú)到之處，已用于環(huán)境分析、衛(wèi)生檢驗(yàn)、藥物分析、生化分析領(lǐng)域。

（五)、超臨界流體萃取

超臨界流體是指其溫度和壓力分別在臨界溫度和臨界壓力以上的一種特殊狀態(tài)流體,超臨界流體具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，兼有液體和氣體的某些優(yōu)點(diǎn)，其密度接近于液體，因而具有與液體相當(dāng)?shù)娜芙饽芰�，同時又具有近似于氣體的粘度和擴(kuò)散系數(shù),超臨界流體最重要的性質(zhì)是具有很大的壓縮性，溫度和壓力的較小變化即可引起超臨界流體體積發(fā)生很大的變化，可以借助于對系統(tǒng)溫度和壓力的調(diào)節(jié)，改變超臨界流體的溶解能力。隨著對超臨界流體性質(zhì)研究的不斷深入,超臨界萃取已廣泛應(yīng)用于香料、食品、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域。

超臨界CO₂萃取技術(shù)是八十年代以來國際上取得迅速發(fā)展的分離新技術(shù)，CO₂作為萃取介質(zhì)不僅臨界溫度和臨界壓力相對較低，而且具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)性質(zhì)不活潑，不易與溶質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；無毒、無味、無臭，不會有二次污染；純度高，價格適中，便于廣泛使用。其最大的優(yōu)點(diǎn)是將萃取分離和去除溶劑等多個單元過程合為一體，大大簡化了工藝流程，具有萃取速度快、選擇性高、提取分離可在室(低)溫下進(jìn)行等特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)的溶劑分離、水蒸汽蒸餾、壓榨等分離方法存在的在加工過程中天然產(chǎn)物某些對熱敏感或化學(xué)不穩(wěn)定性成分易被破壞的弊病。但是，由于CO₂極性很低，只能萃取低極性和非極性的化合物。對極性較大的化合物，可用乙醇等極性試劑作為夾帶劑以改善流體的性質(zhì)。

超臨界CO₂萃取裝置見圖23--14主要由萃取釜、分離釜、精鎦柱、CO₂高壓泵、制冷系統(tǒng)、CO₂貯罐、換熱系統(tǒng)、流量計(jì)、溫度、壓力控制系統(tǒng)等組成。

圖23—14  超臨界流體萃取流程

根據(jù)基體和被萃取物性質(zhì)可選擇的基本流程有：

1、CO₂→萃取釜→分離Ⅰ→分離Ⅱ→回路；

2、CO₂→萃取釜→分離Ⅰ→分離Ⅱ→精鎦柱→回路；

3、CO₂→萃取釜→精鎦柱→分離Ⅰ→分離Ⅱ→回路；

4、CO₂→萃取釜→分離Ⅰ→精鎦柱→分離Ⅱ→回路。

超臨界流體萃取與其它分析聯(lián)用技術(shù)在衛(wèi)生檢驗(yàn)中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，尤以色譜分析應(yīng)用最廣。已廣泛用于分析空氣、水質(zhì)、生物材料等樣品中的多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、各種農(nóng)藥殘留量等有毒有害成分。

主要參考書

1 羅旭 主編. 化學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué). 北京：科學(xué)出版社，2001

2 朱良漪 主編. 分析儀器手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997

3 吳中標(biāo) 主編. 環(huán)境監(jiān)測. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003

4 陳玲，趙建夫 主編. 環(huán)境監(jiān)測. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004

5．鄒學(xué)賢，主編�，F(xiàn)代分析化學(xué)。北京：人民衛(wèi)生出版社2000