分析化学-电子教材:第二十二章

第二十二章 样品采集与样品制备

第一节 采样原理

采样是以检验为目的，从较多量的物料中抽取适当部分的操作。抽取的部分称为样品。卫生检验的样品种类繁多，如空气、水、食品、化妆品、生物材料等，根据样品的组成、检验项目及目的的不同，样品的采集方法和技术要求也各不相同。样品采集的原则可概括为：代表性、典型性和适时性，《分析化学》教材第二十二章已作了介绍，此处不再赘述。在代表性采样中，采样要保证抽取的样品能代表被检测对象的总体。否则，无论检测工作进行的如何准确，也不能得到关于总体组成的可靠信息，这不仅造成人力、物力的浪费，甚至造成严重的后果。另外，抽取样品操作的费用应为最低。

由于水及空气容易获得均匀的代表性样品，因此，本节主要介绍固体样品代表性采样的原理。

一、 采样误差和分析误差

假设不存在系统误差，分析结果的总方差可简化地看作采样过程方差与分析过程方差的和。假设从同一物料或同批产品中取出m个试样，对每个试样的某成分含量各进行n次测定，共进行mn次测定，则所得均值的方差即总方差:

   23—1

式中是取样方差部分，反映试样的不均匀性；是分析方差部分，反映分析过程的随机误差。

在分析方法确定的情况下，分析过程的方差可以认为是一定值,而采样过程方差是不可确定的。总方差的大小取决于项。设，则上式变为：

23—2

则总方差与比值成正比关系，在测定总次数mn一定的情况下，对同一批产品或物料使抽样次数m尽可能大，以减小总方差。

图23—1 不同样品数m和测定次数n的

与总方差关系（按=1计算)

在实验设计中，满足误差要求的情况下，如何使得耗费人力、物力最小。如图23—1可以看出，在采样过程方差大于分析过程方差即的情况下，采样数m=6和测定次数n=1时的总方差均小于采样数m=4和测定次数n=3及采样数m=3和测定次数n=5的总方差。由此说明在物料或产品不均匀的情况下，增加采样数减少测定次数不仅有利于总方差的减小，而且还节省人力、物力。并进一步表明采样过程对总方差控制的重要性。

二、 统计学抽样

统计抽样的目的是从样本的统计量(如平均值和标准偏差)求总体参数的估计值。卫生检验采样是统计抽样的一个实际应用，在采样之后将抽取的样品进行检验，从所得的数据估计物料批中某些成分的信息。为此，抽样方案的确定必须满足下列两个原则：①保证实现抽样的随机性原则，总体的各个单位都有相等的入选机会；②保证实现最大的抽样效果原则，在一定的费用条件下做到抽样误差最小，或在给定精确度的要求下，使抽样费用最低。

1、 简单随机抽样

简单随机抽样是抽样中最基本也是最简单的方式，它适用于均匀总体，即具有某种特性的单位均匀地分布于总体的各个部分。它是将包含N个单位的总体中的全部单位，不加以任何组织或分类，将其中的单位从1到N编号，然后根据随机数表抽取n个单位组成一个样本。这种方式排除一切主观因素，总体中各单位被抽中的可能性完全相同。简单随机抽样的样本大小n可以用下式计算：

 23—3

式中，S为总体标准偏差；E为样本估计值与真值的允差；t为概率因子，可查表求得。

国际标准化组织(ISO)的技术标准。对一般产品检验可按表23—1

和表23—2抽取样品数目，适用于按个数计的样品。

表23—1  ISO抽样数目表

2、等距抽样

等距抽样是将总体中的N个单位按照某种次序从1到N编号，根据预定抽取的单位数n选定抽样间距k为一个单位，然后从第一间距内每随机抽取一个单位组成一个样本。当等距样本内部各单位间的方差大于整个总体的方差时，这种抽样方式的精确度优于简单随机抽样。但是对于有周期性变异的总体，要注意避免抽样间距和现象本身有某种周期性的重合，否则会引起系统性的影响。

 3、分层抽样

在统计学上，如果拟取样的总体包含若干显著不同的次总体，则简单随机取样和分层取样的效果是一样的。这种方式是以各层平均值的加权平均值作为总体平均值的估计值。在各层抽取样本单位时，采取简单随机抽样方式，有时也可以采取等距抽样方式。分层抽样适于单位数较多而各单位之间差异较大、情况比较复杂的总体。这种抽样方式把总体中特性值比较接近的单位归为一组，使各组内的分布比较均匀，因此具有较好的抽样效果。

如果要把总体均值估计得无偏且估计值的方差最小，则从每层取出的样本数应与层的大小和它的标准差成正比，即：

 23—4

其中，是从第r层取出的样本数，是所需的样本总数，是r 层的重量，是r 层内的标准差。

三、抽样重量

设被采样的物料系统含A个体N₁和B个体N₂单位随机混合的二组分总体，A和B可以是某产品的合格和劣质品，也可以是两种混合粮食籽粒，等等。从此总体中抽取一个A个体的概率是)，抽取一个B个体的概率是。因此和分别代表A个体和B个体在总体中的分数。如果随机抽取一系列包含n单位的样本，则样本中A个体数和B个体数的期望值分别为和。而对于A个体的数目应围绕期望数以标准差波动，而A个体数的相对标准偏差（采样误差)为：

23—5

同样，对个体数的相对标准偏差为：

   23—6

因此，可以从欲期的测定精密度估计样本大小:

 23—7

这是A个体和B个体密度和颗粒大小相同，其中只有一种个体中含待测组分的理想体系。而实际采样问题要比上述理想体系复杂，因为：①混合物中常常含有多于两个组分；②两组分内往往都含有被测成分(或性质)；③颗粒的大小、形状、密度常常可能有差异。 因此需要导出适用范围更广的公式。假设全部颗粒均具有同样体积，理想的二组分体系可以看作A组分和B组分的随机混合物：

  A组分+ B组分 ＝ 混合物

颗粒数  N₁  N₂   N

颗粒密度r₁r₂   r

含待测的X成分   P₁％ P₂％P％

则Beneditti-Pichler给出了所需样品数的通式：

 23—8

其中为待测组分含量平均百分数P的相对取样标准差。

假如设物料中颗粒为均匀的球体，直径为d，样品的重量为w为：

   23—9

从此式可以看出，采样重量与颗粒直径的立方成正比，颗粒直径越大，需要采集具有代表性样品的重量就越大。

4 实验室检验样品制备

在整个取样过程中，都要保证样品对总体的代表性。这样，原始样品的重量一般都是很大的。为了使样品的重量减小至为实验室检验使用，就必须对原始样品反复进行粉碎或研磨、过筛、混合、缩分，直至符合对试样的要求。缩分通常采用四分法，即把样品放在钢板或光面纸上，四面翻动混匀，然后压成圆盘状，通过中心画两条互相垂直的线，弃去对角的两个四分之一。则根据式(23—8)，在整个缩分过程中样品所含的颗粒数应是相同的。这意味着样品的重量始终应与颗粒直径的立方成正比。一般讲来，研细不应超过使取样有代表性的要求和其后化学处理的需要，以免在研细的过程中样品的组成发生变化，如吸湿、吸二氧化碳、氧化等。

中国标准中多规定按经验公式缩分：

  23—10

式中，Q为缩分后样品的最低可靠重量，kg；K为物料的缩分系数，由实验确定，随物料均匀性而定，均匀的物料取0.05—0.3，极不均匀的物料取0.7～1.0；d为物料最大粒径，mm。

综上所述，整个取样过程可分为三步：(1) 样品采集；(2)把采集的样品缩分至适合实验室使用；(3)制备分析用的样品即试样。三个步骤的细节视样品物理和化学性质的不同而有很大差别，要按照国家标准或有关规定进行，必要时参考有关资料。

 应当注意的是，如果采集和制备的试样不能及时分析，而是需要保存或转送至其他实验室，必需考虑在保存或转送的过程中试样组成可能发生的变化。某些试样中的含氧量需要采集后立即测定，才能得到准确的结果。生物试样在保存、冻结和融化的过程中，会出现浓度梯度及颗粒样品出现粒度梯度等，在分析前必须混匀。由于样品的某些组成总是随时间而发生变化，因此，要取得准确的分析结果，取样和分析测定的时间间隔愈短愈好。

第二节、采样方法

一、气样品采集

大气采样网点的布设方法有经验法、统计法和模式法等。在一般大气质量监测工作中，常用经验法。

（一)大气采样点布设原则和要求：

1、采样点应设在整个监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方。

2、在污染源比较集中，主导风向明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多的采样点；上风向布设少量点作为对照。

3、工业较密集的城区和工矿区，人口密度及污染物超标地区，要适当增设采样点；城市郊区和农村，人口密度小及污染物浓度低的地区，可酌情少设采样点。

4、采样点的周围应开阔，采样口水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于30°。监测点周围无局地污染源，并应避开树木及吸附能力较强的建筑物。交通密集区的采样点应设在距人行道边缘至少1.5m远处。

5、各采样点的设置条件要尽可能一致或标准化，使获得的监测数据具有可比性。

6、采样高度根据监测目的而定。研究大气污染对人体的危害，采样口应在离地面1.5—2m处；研究大气污染对植物的影响，采样口高度应与植物的高度相近。连续采样例行监测采样口高度应距地面3—15m；若置于屋顶采样，采样口应与基础面有1.5m以上的相对高度，以减小扬尘的影响。特殊地形地区可视实际情况选择采样高度。

（二)采样点数目

采样点设置数目应根据监测范围大小、污染物的空间分布特征、人口分布及密度、气象、地形及经济条件等因素综合考虑确定。世界卫生组织（WHO)和世界气象组织（WMO)提出按城市人口多少设置城市大气地面自动监测站（点)的数目（见表23－2)。我国对大气环境污染例行监测采样点规定的设置数目列于表23－3。

表23--2  WHO和WMO推荐的城市大气自动监测站（点)数目

表23－3  我国大气环境污染例行监测采样点设置数目

（三)布点方法

1.功能区布点法

按功能区划分布点法多用于区域性常规监测。先将监测区域划分为工业区、商业区、居住区、工业和居住混合区、交通稠密区、清洁区等，再根据具体污染情况和人力、物力条件，在各功能区设置一定数量的采样点。各功能区的采样点数不要求平均，一般在污染较集中的工业区和人口较密集的居住区多设采样点。

2.网格布点法

这种布点法是将监测区域地面划分成若干均匀网状方格，采样点设在两条直线的交点处或方格中心（见图23－2)。网格大小视污染源强度、人口分布及人力、物力条件等确定。若主导风向明显，下风向设点应多一些，一般约占采样点总数的60％。对于有多个污染源，且污染源分布较均匀的地区，常采用这种布点方法。它能较好地反映污染物的空间分布；如将网格划分的足够小，则将监测结果绘制成污染物浓度空间分布图，对指导城市环境规划和管理具有重要意义。

图23－2  网格布点法

3.同心圆布点法

这种方法主要用于多个污染源构成污染群，且大污染源较集中的地区。先找出污染群的中心，以此为圆心在地面上画若干个同心圆，再从圆心作若干条放射线，将放射线与圆周的交点作为采样点（见图23—3)。不同圆周上的采样点数目不一定相等或均匀分布，常年主导风向的下风向比上风向多设一些点。例如，同心圆半径分别取4、10、20、40km，从里向外各圆周上分别设4、8、8、4个采样点。

图23—3 同心圆布点法 图23—4  扇形布点法

 4.扇形布点法

扇形布点法适用于孤立的高架点源，且主导风向明显的地区。以点源所在位置为顶点，主导风向为轴线，在下风向地面上划出一个扇形区作为布点范围。扇形的角度一般为45°，也可更大些，但不能超过90°。采样点设在扇形平面内距点源不同距离的若干弧线上（见图23—4)。每条弧线上设3—4个采样点，相邻两点与顶点连线的夹角一般取10—20°。在上风向应设对照点。

采用同心圆和扇形布点法时，应考虑高架点源排放污染物的扩散特点。在不计污染物本底浓度时，点源脚下的污染物浓度为零，随着距离增加，很快出现浓度最大值，然后按指数规律下降。因此，同心圆或弧线不宜等距离划分，而是靠近最大浓度值的地方密一些，以免漏测最大浓度的位置。至于污染物最大浓度出现的位置，与源高、气象条件和地面状况密切相关。例如，对平坦地面上50m高的烟囱，污染物最大地面浓度出现的位置与气象条件的关系列于表23－4。随着烟囱高度的增加，最大地面浓度出现的位置随之增大，如在大气稳定时，高度为100m烟囱排放污染物的最大地面浓度出现位置约在烟囱高度的100倍处。

表23－4  50m高烟囱排放污染物最大地面浓度出现位置与气象条件的关系

在实际工作中，为做到因地制宜，使采样网点布设的完善合理，往往采用以一种布点方法为主，兼用其他方法的综合布点法。

（四)大气样品的采集方法

采集大气（空气)样品的方法可归纳为直接采样法和富集（浓缩)采样法两类。

1、直接采样法

适用于大气中被测组分浓度较高或监测方法灵敏度高的情况，这时不必浓缩，只需用仪器直接采集少量样品进行分析测定即可。此法测得的结果为瞬时浓度或短时间内的平均浓度, 能较快地测知结果。常用容器有注射器、塑料袋、采气管、真空瓶等。

（1)注射器采样

常用100mL注射器采集有机蒸气样品。采样时，先用现场气体抽洗2—3次，然后抽取100mL，密封进气口，带回实验室分析。样品存放时间不宜长，一般应当天分析完。

（2)塑料袋采样

应选不吸附、不渗漏，也不与样气中污染组分发生化学反应的塑料袋，如聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋、聚氯乙烯袋和聚酯袋等，还有用金属薄膜作衬里（如衬银、衬铝)的塑料袋。采样时，先用二联球打进现场气体冲洗2-3次，再充满样气，夹封进气口，带回实验室尽快分析。

（3)采气管采样

采气管是两端具有旋塞的管式玻璃容器，其容积为100—500mL（见图23—5)。采样时，打开两端旋塞，将抽气泵接在管的一端，迅速抽进比采气管容积大6—10倍的欲采气体，使采气管中原有气体被完全置换出，关上两端旋塞，采气体积即为采气管的容积。

（4)真空瓶采样

真空瓶是一种用耐压玻璃制成的固定容器，容积为500—1000mL。采样前，先用抽真空装置将采气瓶抽至真空，关闭旋塞。采样时，打开旋塞，被采空气即充入瓶内，关闭旋塞，如果采气瓶内真空度达1.33kPa左右，则采样体积为真空采气瓶的容积。否则，实际采样体积应根据剩余压力进行计算。

2、富集（浓缩)采样法

对于大气中的污染浓度较低的物质测定时,通常用富集采样法对大气中的污染物进行浓缩。富集采样时间根据大气中待测物浓度确定，测得结果代表采样时段的平均浓度，更能反映大气污染的真实情况。这种采样方法有溶液吸收法、固体阻留法、低温冷凝法及自然沉降法等。

（1)溶液吸收法

采集大气中气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物质时，用抽气装置将欲测空气以一定流量抽入装有吸收液的吸收管（瓶)。采样结束后，倒出吸收液进行测定，根据测得结果及采样体积计算大气中污染物的浓度。

常用的吸收液有水、水溶液和有机溶剂等。为提高吸收速度，除采集溶解度非常大的气态物质外，一般都选用伴有化学反应的吸收液。

吸收液的选择原则是：对大气待测物溶解度大或与被采集的待测物质发生化学反应快；待测物质被吸收液吸收后，要有足够的稳定时间，以满足分析测定所需时间的要求；待测物质被吸收后，便于后续的测定工作，最好能直接用于测定；吸收液毒性小、价格低、易于购买，且尽可能回收利用。

增大被采气体与吸收液接触面积的有效措施是选用结构适宜的吸收管（瓶)。下面介绍几种常用吸收管。

①气泡吸收管

气泡吸收管可装5—10mL吸收液，采样流量为0.5—2.0L/min，适用于采集气态和蒸气态物质。

②冲击式吸收管

冲击式吸收管见图23--6,根据容积不同, 吸收管分为有小型（装5—10mL吸收液)和大型（装50—100mL吸收液)两种规格,采样流量为3.0L/min和30L/min，适宜采集气溶胶态物质,而不适合采集气态和蒸气态物质。

③多孔筛板吸收管（瓶)

常用的多孔筛板吸收管（瓶)见图23—7。在内管出气口熔接一块多孔性的砂芯玻板，当气体通过多孔玻板时，一方面被分散成很小的气泡，增大了与吸收液的接触面积；另一方面被弯曲的孔道所阻留，然后被吸收液吸收。所以多孔筛板吸收管既适用于采集气态和蒸汽态物质，也适于气溶胶态物质。图23—7 多孔筛板吸收管（瓶)

（2)填充柱阻留法

填充柱是用一根长6—10cm、内径3－5mm的玻璃管或塑料管，内装颗粒状填充剂制成。采样时，大气以一定流速通过填充柱，待测组分因吸附、溶解或化学反应等作用被阻留在填充剂上，达到浓缩采样的目的。然后，用热解吸或溶剂洗脱，使被测组分从填充剂上释放出来进行测定。根据填充剂阻留作用的原理，可分为吸附型、分配型和反应型三种类型。

①.吸附型填充柱

吸附型填充柱的填充剂是颗粒状固体吸附剂，如活性炭、硅胶、分子筛、高分子多孔微球等多孔性物质，比表面积大，对气体和蒸气有较强的吸附能力。表面吸附有物理吸附和化学吸附两种。物理吸附是由于分子间范德华引力引起的，吸附力较弱；化学吸附则是由于剩余价键力引起的，吸附力较强。极性吸附剂如硅胶等，对极性化合物有较强的吸附能力；非极性吸附剂如活性炭等，对非极性化合物有较强的吸附能力。一般说来，吸附能力越强，采样效率越高，但这往往会给解吸带来困难。因此，在选择吸附剂时，既要考虑吸附效率，又要考虑易于解吸。

②.分配型填充柱

所用填充剂为表面涂有高沸点有机溶剂（如甘油异十三烷)的惰性多孔颗粒物（如硅藻土、耐火砖等)，适于对蒸气和气溶胶态物质的采集。例如，大气中的有机氯农药（六六六、DDT等)和多氯联苯（PCB)多以蒸气或气溶胶态存在，用溶液吸收法采样效率低，但用涂渍5％甘油的硅酸铝载体填充剂采样，采集效率可达90—100％。

③.反应型填充柱

这种柱的填充剂是由惰性多孔颗粒物（如石英砂、玻璃微球等)或纤维状物（如滤纸、玻璃棉等)表面涂渍能与被测组分发生化学反应的试剂制成。也可以用能和被测组分发生化学反应的纯金属（如金、银、铜等)丝毛或细粒作填充剂。气样通过填充柱时，被测组分在填充剂表面因发生化学反应而被阻留。采样后，将反应产物用适宜溶剂洗脱或加热吹气解吸下来进行分析。反应型填充柱采样量和采样速度都比较大，对气态、蒸气态和气溶胶态物质都有较高的富集效率。

（3)滤料阻留法

将过滤材料（滤纸、滤膜等)放在采样夹上，用抽气装置抽气，则空气中的颗粒物被阻留在过滤材料上，称量过滤材料上富集的颗粒物质量，根据采样体积，即可计算出空气中颗粒物的浓度。

常用的滤料有纤维状滤料，如滤纸、玻璃纤维滤膜、过氯乙烯滤膜等；筛孔状滤料，如微孔滤膜、银薄膜等。

滤纸具有大小和形状都不规则的孔隙，其孔隙较少，通气阻力大，适用于金属尘粒的采集。因滤纸的吸水性较强，不适用于重量法测定颗粒性物质。玻璃纤维滤膜具有较小的不规则孔隙，其优点是耐高温、耐腐蚀、吸湿性小、通气阻力小，采集效率高，常用于采集大气中的飘尘，采集的待测组分可用溶剂进解析。过氯乙烯滤膜、聚苯乙烯滤膜的通气阻力是目前滤膜中最小的，并可用有机溶剂溶成透明溶液，进行颗粒物分散度及颗粒物中化学组分的分析。微孔滤膜是硝酸（或醋酸)纤维素等基质交联成的筛孔状膜，孔径细小、均匀，根据需要可选择不同孔径膜，如采集气溶胶常用孔径0.8μm的膜。这种膜重量轻，金属杂质含量极微，溶于多种有机溶剂，尤其适用于采集分析金属的气溶胶。银薄膜由微细的银粒烧结制成，具有与微孔滤膜相似的结构。它能耐400℃高温，抗化学腐蚀性强，适用于采集酸、碱气溶胶及含煤焦油、沥青等挥发性有机物的气样。

选择滤膜时，应根据采样目的，选择采样效率高、性能稳定、空白值低、易于处理和利于采样后分析测定的滤膜。

（4)低温冷凝法

大气中某些沸点比较低的气态污染物质，如烯烃类、醛类等，在常温下用固体填充剂等方法富集效果不好，而低温冷凝法可提高采集效率。

低温冷凝采样法是将U形或蛇形采样管插入冷阱中，当大气流经采样管时，被测组分因冷凝而凝结在采样管底部。如用气相色谱法测定，可将采样管与仪器进气口连接，移去冷阱，在常温或加热情况下气化，进入仪器测定。

常用致冷剂：冰、干冰、冰-食盐、液氯-甲醇、干冰-二氯乙烯、干冰-乙醇等。

低温冷凝采样法具有效果好、采样量大、利于组分稳定等优点，但空气中的水蒸气、二氧化碳，甚至氧也会同时冷凝下来，为此，应在采样管的进气端装置选择性过滤器（内装过氯酸镁、碱石棉、氯化钙等)，以除去空气中的水蒸气和二氧化碳等。但所用干燥剂和净化剂不能与被测组分发生作用，以免引起被测组分损失。

（5)自然积集法

这种方法是利用物质的自然重力、空气动力和浓差扩散作用采集大气中的被测物质。如自然降尘量、硫酸盐化速率、氟化物等大气样品的采集。这种采样方法不需要动力设备，简单易行，且采样时间长，测定结果能较好地反映大气污染情况。下面举两个实例。

①.降尘试样采集

采集大气中降尘的方法分为湿法和干法两种，其中，湿法应用更为普遍。

湿法采样是在一定大小的圆筒形玻璃（或塑料、瓷、不锈钢)缸中加入一定量的水，放置在距地面5—15m高，附近无高大建筑物及局部污染源的地方（如空旷的屋顶上)，采样口距基础面1.5m以上，以避免顶面扬尘的影响。我国集尘缸的尺寸为内径15cm、高30cm，一般加水1500—3000mL（视蒸发量和降雨量而定)，夏季需加入少量硫酸铜溶液，以抑制微生物及藻类的生长；冰冻季节需加入适量乙醇或乙二醇，以免结冰。采样时间为30±2天，多雨季节注意及时更换集尘缸，防止水满溢出。

②.硫酸盐化速率试样的采集

排放到大气中的二氧化硫、硫化氢、硫酸蒸气等含硫污染物，经过一系列氧化演变和反应，最终形成危害更大的硫酸雾和硫酸盐雾的过程称为硫酸盐化速率。常用的采样方法有二氧化铅法和碱片法。

二氧化铅采样法是将涂有二氧化铅糊状物的纱布绕贴在素瓷上，制成二氧化铅采样管，将其放置在采样点上，则大气中的二氧化硫、硫酸雾等与二氧化铅反应生成硫酸铅。碱片法是将用碳酸钾溶液浸渍过的玻璃纤维滤膜置于采样点上，则大气中的二氧化硫、硫酸雾等与碳酸盐反应生成硫酸盐而被采集。

二、水样采集

（一)、水样的采集

供卫生理化检验用的水样的采集方法：根据欲测项目决定的。采集的水样应均匀、有代表性以及不改变其理化特性。水样量根据欲测项目多少而不同，采集2～3L即可满足通常水质理化分析的需要。若测定苯并（a)芘等项目时，则需采集10L水样。

采集水样的容器，可用硬质玻璃瓶或聚乙烯瓶。一般情况下，两种均可应用。当容器对水样中某种组分有影响时，则应选用合适的容器。采样前先将容器洗净，采样时用水样冲洗3次，再将水样采集于瓶中。

采集自来水及具有抽水设备的井水时，应先放水数分钟，使积留于水管中的杂质流去，然后将水样收集于瓶中。

采集无抽水设备的井水或江、河、水库等地面水的水样时，可将采样器(见图23—9)浸入水中采样。最简单方法是用一根杆子，上面用夹子固定一个取样瓶，或是用一根绳子系着一个取样瓶，将已洗净的金属块或砖石紧系瓶底，另用一根绳子系在瓶塞上，将取样瓶沉降到预定的深度时，再拉绳子打开瓶塞取样。

1、 地面水采样点的确定

江、河及水库等地面水集中式供水水源时，水源的水质必须定期监测，采样点的设置应有代表性,首先选取监测断面，根据水面宽度设置采样垂线，依此可进一步确定采样点位置和数量(见图23—9)。在一个监测断面上设置的采样垂线数与各垂线上的采样点数应符合表23—5和表23—6，湖(库)监测垂线上的采样点的布设应符合表23—7。图23—9 水样采样器

表23—5 采样垂线数的设置

表23—6 采样垂线上的采样点数的设置

表23—7 湖（库)监测垂线采样点的设置

2 、地下水采样点的确定

地下水采样点的密度一般按每平方公里0.2--1个监测井，对于有污染源的工业区域，可适当加密监测点。对有抽水设备或自喷泉水，可在涌水口处直接采样。对无抽水设备的水井，采集样一般在监测井水液面下0.3--0.5m处。

3、管网水采样点的确定

管网水的采样点数，一般按供水人口每两万人设一个点计算，供水人口在20万以下、100万以上时，可酌量增减。在全部采样点中，应有一定的点数选在水质易受污染的地点和管网系统陈旧部位。

（二)、水样的保存

采样和分析的间隔时间尽可能缩短。某些项目的测定，应现场进行。有些项目则需加入适当的试剂,如酸或碱,或在低温下保存。加酸保存可防止金属形成沉淀和抑制细菌对一些项目的影响。加碱可防止氰化物等组分挥发。低温保存可抑制细菌的作用和减慢化学反应的速率。六价铬不应在酸性溶液中而应在接近中性或弱碱性的溶液中保存。当水样pH值低时，六价铬易被还原，一般推荐pH7～9时保存。表23—8为卫生检验理化分析项目对存放水样容器的要求和水样保存方法。

表 23—8存放水样容器的要求和水样保存方法

注: ① 未注明保存方法的项目表示水样不需要特殊处理。

 ② 测硒用的聚乙烯瓶必须用1+1盐酸或1+1硝酸溶液浸泡4h以上,然后再用纯水清洗干净。

三、食品样品采集

（一) 样品采集的基本要求

我国《食品卫生检验方法(理化部分)总则》（GB 5009.1-96)中规定了各种食品样品采集要求：

1 、采样必须注意样品的生产日期、批号、代表性和均匀性(掺伪食品和食物中毒样品除外)。采集的数量应能反映该食品的卫生质量和满足检验项目对样品量的需要，一式三份，供检验、复验、备查或仲裁，一般散装样品每份不少于0.5kg。

2 、外埠食品应结合索取卫生许可证、生产许可证及检验合格证或化验单，了解发货日期、来源地点、数量、品质及包装情况。如在食品厂、仓库或商店采样时，应了解食品的生产批号、生产日期、厂方检验记录及现场卫生状况，同时应注意食品的运输、保存条件、外观、包装容器等情况。

3 、采样容器根据检验项目，选用硬质玻璃瓶或聚乙烯制品。
4、 液体、半流体饮食品如植物油、鲜乳、酒或其他饮料，如用大桶或大罐盛装者，应先充分混匀后再采样。样品应分别盛放在三个干净的容器中。
5、 粮食及固体食品应自每批食品上、中、下三层中的不同部位分别采取部分样品，混合后按四分法对角取样，再进行几次混合，最后取有代表性样品。

6、 肉类、水产等食品应按分析项目要求分别采取不同部位的样品或混合后采样。
7、 罐头、瓶装食品或其他小包装食品，应根据批号随机取样，同一批号取样件数，250g以上的包装不得少于6个，250g以下的包装不得少于10个。
8 、掺伪食品和食物中毒的样品采集，要具有典型性。
(二)扦样方法

除上述《食品卫生检验方法(理化部分)总则》外，我国还制定了不同食品的具体采样标准，在卫生检验时，首先应该采用国家标准方法，以获得公信度高的检验结果。下面重点介绍粮食、油料的扦样方法。

1、单位代表数量。扦样时以同种类、同批次、同等级、同货位、同车船(舱)为一个检验单位。一个检验单位的代表数量：中、小粒粮食和油料一般不超过200t，特大粒粮食和油料一般不超过50t。
2、　散装扦样法
(1) 仓房扦样：散装的粮食、油料，根据堆形和面积大小分区设点，按粮堆高度分层扦样。步骤及方法如下：
   仓房通常是长方体堆粮，扦样时首先要分区布点，然后在根据堆高分层。每区面积不超过50m²。各区设中心、四角五个点。区数在两个和两个以上的，两区界线上的两个点为共有点(两个区共八个点，三个区共十一个点，依此类推)。粮堆边缘的点设在距边缘约50cm处。分层：堆高在2m以下的，分上、下两层；堆高在2～3m的，分上、中、下三层，上层在粮面下10～20cm处，中层在粮堆中间，下层在距底部20cm处，如遇堆高在3～5m时，应分四层；堆高在5m以上的酌情增加层数。扦样时，按区按点，先上后下逐层扦样。各布点扦样数量一致。散装的特大粒粮食和油料(花生果、大蚕豆、甘薯片等)，采取扒堆的方法，参照“分区设点”的原则，在若干个点的粮面下10～20cm处，不加挑选地用取样，铲取出具有代表性的样品。
(2)　圆仓(囤)扦样：按圆仓的高度分层(同仓房分层)，每层按圆仓直径分内(中心)、中(半径的一半处)、外(距仓边30cm左右)三圈，圆仓直径在8m以下的，每层按内、中、外分别设1，2，4个点共7个点；直径在8m以上的，每层按内、中、外分别设1，4，8个点共13个点，按层按点扦样。
(3) 包装扦样法
中、小粒粮和油料扦样包数不少于总包数的5％，小麦粉扦样包数不少于总包数的3％。扦样的包点要分布均匀。扦样时，用包装扦样器槽口向下，从包的一端斜对角插入包的另一端，然后槽口向上取出。每包扦样次数一致。 特大粒粮和油料(如花生果、仁、葵花子、蓖麻籽、大蚕豆、甘薯片等)取样包数为:200包以下的取样不少于10包，200包以上的每增加100包增取1包。取样时，采取倒包和拆包相结合的方法。取样比例：倒包按规定取样包数的20%；拆包按规定取样包数的80％。倒包时，先将取样包放在洁净的塑料布或地面上，拆去包口缝线，缓慢地放倒，双手紧握袋底两角，提起约50cm高，拖倒约1.5m全部倒出后，从相当于袋的中部和底部用取样铲取出样品。每包、每点取样数量一致。拆包时，将袋口缝线拆开3～5针，用取样铲从上部取出所需样品，每包取样数量一致。
(4)　流动粮食扦样法　　
　　机械输送粮食、油料的取样，先按受检粮食、油料数量和传送时间，定出取样次数和每次应取的数量，然后定时从粮流的终点横断接取样品。　　
(5) 零星收付粮食、油料取样法　
　　零星收付(包括征购)粮食、油料的扦样，可参照以上方法,结合具体情况，灵活掌握,务使扦取的样品具有代表性。
(6)　特殊目的取样：如粮情检查、害虫调查、加工机械效能的测定和出品率试验等,可根据需要取样。
3　分样方法
　　将原始样品充分混合均匀，进而分取平均样品或试样的过程，称为分样。　
（1) 四分法
　　将样品倒在光滑平坦的桌面上或玻璃板上，用两块分样板将样品摊成正方形，然后从样品左右两边铲起样品约10cm高，对准中心同时倒落，再换一个方向同样操作(中心点不动)，如此反复混合四、五次，将样品摊成等厚的正方形，用分样板在样品上划两条对角线，分成四个三角形，取出其中两个对顶三角形的样品，剩下的样品再按上述方法反复分取，直至最后剩下的两个对顶三角形的样品接近所需试样重量为止。
(.2) 分样器法
　分样器适用于中、小粒原粮和油料分样。分样器由漏斗、分样格和接样斗等部件组成,样品通过分样格被分成两部分。分样时，将清洁的分样器放稳，关闭漏斗开关，放好接样斗，将样品从高于漏斗口约
5cm处倒入漏斗内，刮平样品，打开漏斗开关，待样品流尽后，轻拍分样器外壳，关闭漏斗开关，再将两个接样斗内的样品同时倒入漏斗内，继续照上法重复混合两次。以后每次用一个接样斗内的样品按上述方法继续分样，直至一个接样斗内的样品接近需要试样重量为止。

对某些公共卫生事件，如食品污染、掺伪、食物中毒等，还应该注意样品采集时的典型性和适时性。

四、生物样品采集

生物样品的检测历来受到毒理学、遗传学和生物化学等领域的重视。在卫生检验中主要限于对人体健康有危害的毒性物质的研究。研究环境有害物质在生物体内代谢及积蓄规律，提出科学的预防和治疗措施。

生物样品包括全血、血浆、血清、尿液、唾液、胃液、、粪便、汗、母乳、胎盘、毛发、指甲、骨骼和脏器等均可作为卫生检验样品。

采集人体样品时对于被检人要安全、方便。鉴于此，人体中某些组织、分泌物和排泄物是适合的样品。在这些样品中粪便主要代表在体内未吸收所排泄出来的金属，母乳、尿、唾液和汗代表在体内被吸收后又排泄出来的金属，血液代表被吸收并暂时在体内循环或蓄积的金属，毛发、指甲、牙齿中的微量金属代表在组织内残留或代谢的金属，但牙齿在大多数情况下不适宜作为监测样品。

（一)血样的采集

从动物体采血可根据不同种类及实验目的，采取适当的方法。如大、小鼠可由尾动脉、静脉、心脏、眼眶取血或断头取血等，家兔可由耳缘静脉、颈静脉等多处取血，犬可由前、后肢静脉等处取血。对于人体通常采用静脉取血。静脉取血一般将注射器针头插入静脉血管抽取。抽取的血液转移至试管或其它容器时应缓缓压出，以防血细胞破裂。血样抽取量一定要注意受试者接受程度和实验动物的生理承受能力。

全血直接作为样品时，也应加入抗凝剂混匀，防止凝血。制备血浆样品时，将采取的血样置含有抗凝剂的试管中，缓缓转动试管使其充分混合、离心，所得上清液即为血浆。常用的抗凝剂有肝素，它是体内正常的生理成分，因而不会改变血样的化学组成和待测物的变化，一般不会干扰测定。通常lml血液采用20个单位的肝素即可抗凝。可将配制好的肝素溶液均匀地涂布在试管壁上，于60~70℃烘干备用。其它抗凝剂有柠檬酸、草酸盐、EDTA等，但它们可能引起被测组分发生变化或干扰某些金属的测定。制备血清样品时，将采取的血样在室温下至少放置30~60min，待血液凝固后，以3000~4000r/min离心10min，分取上层澄清的血清。

血浆和血清在采血后应及时分离。短期保存时需置冰箱（4℃)中，长期保存时需置冰箱(-20℃以下)冷冻备用。

（二)尿样的采集

绝大多数毒物及其代谢产物主要由肾脏经膀胱、尿道随尿液排出。尿液收集方便，因此，尿检在医学临床检验中应用较广泛。在采集人尿样品时，首先要明确其测定目的。如果采集健康人尿样品，受检人不仅要没有肾疾患、糖尿病等病历史及近期没服药，而且要没有各种待检物接触史。尿液中的排泄物一般早晨浓度较高，可一次收集，也可以收集8h或24h的尿样，测定结果为收集时间内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净，再依次用自来水、蒸馏水清洗，烘干备用。

尿液的主要成分是水、尿素及盐类。它是一种良好的细菌培养基，因而需立即冷藏或防腐处理，否则细菌会很快繁殖而引起尿素分解，产生氨气，这在夏天进行得很快，除产生异常气味外，还有可能导致样品分解。冷藏条件一般可置4℃冰箱内。若欲在室温下保存，应在收集尿样后，立即加入防腐剂。常用的防腐剂有甲苯、氯仿或改变尿液的酸碱性，以抑制细菌的繁殖。加入的防腐剂是否干扰测定或与被测组分发生化学反应，应由实验验证，以便选取合适的防腐措施。

（三)毛发采集

毛发已被广泛的用作卫生检测样品用于评价人体中金属的蓄积和代谢情况。使用毛发作为卫生检测样品的原因是：1)许多元素能在毛发中蓄积或生物浓缩，通常能反映出细胞内的元素水平；2)毛发中的元素含量是血和尿中的10~15倍，测定结果准确；3)采集毛发对人体无损伤；4)毛发及毛发中的金属不会随着时间的延长而变质，样品容易保存，不需要特殊冷藏或冷冻设备；5)能从大多数人简便地采取足够量样品；6)毛发中的元素能作为精炼工厂、矿山等环境污染指标；7)毛发中某些元素的含量有时可以表示地理背景，含量过高或过低与疾病情况和流行病学有关系。

根据检验的目的不同毛发样品的采集位置、采取时间、采取部位也不相同。如果毛发作为生物监测指标时，采样时要向被检者调查：1)年龄、性别和人种。2)职业和资历。3)接触环境，即：a)城市、农村、精炼工厂附近城市；b)工作环境；c)趣味、嗜好物、饮用水、食物习惯；d)整发剂、烫发次数、是否染发等。4)采取头发时要记录被检者的头发长度、位置、采取日期和采取量等。5)特殊情况包括有无疾病、病历、采取时健康状况等等。

毛发的采取方法：一般是先用梳子把毛发充分梳理后除去脱落部分，采取部位均为后头部，采取约1克距头皮5cm以内的头发。采样后，用中性洗涤剂洗涤，去离子水冲洗，最后用乙醚或丙酮洗净，室温下充分晾干后充分混合保存备用。

（四)脏器采集

采用生物体的脏器作为检验样品，对调查研究环境污染物在肌体内的分布、蓄积、毒性和环境毒理学等方面的研究有着很重要的意义。但是，目前还没有统一的分析方法可供参考,人体脏器样品和实验动物、家畜的脏器不同，样品采取机会、采取部位或采取量等都受到极大的限制,因此在采样之前必须充分考虑实验目的及其与样品的关系。因脏器样品种类不同存在着个体差异、部位不同而产生检验结果的差异等，所以掌握不同时间和场所样品具有的特征和被采样人的基本情况是十分重要的。调查内容包括：1)姓名；2)出生日期；3)性别；4)住址；5)职业；6)死因；7)采样时间；8)身高和体重；9)营养状况；10)死亡时间；11)吸烟史；12)病例；13)出生地点；14)居住年限；15)长期居住地和时间；16)组织学检查结果。另外还需要注意特殊的疾病和不同的职业对脏器样品测定结果的影响。

除动物样品之外，人体脏器的主要来源是：1)法医验尸（主要是因事故、刑事案件等原因突然死亡者)；2)外科手术时被切除部分；3)病理尸体解剖；4)针刺活体检查。而针刺活体检查往往是为了形态学的检查。

主要脏器样品的采集操作步骤如下：

1)肾脏：采取的肾脏通常带有许多脂肪组织，取样后用镊子和手术刀剔除脂肪块、剥除结合组织被膜，然后用滤纸轻轻吸去肾脏附着的液体，横切成5毫米厚。在测定肾脏中的金属浓度时, 应考虑到肾脏内部的金属浓度可能分布得不均匀。因此，需要分别采集皮质和髓质取１～２克样品，不要采集结合部位。采取的组织样品置于烧杯中，加入蒸馏水用镊子轻轻摇动洗涤后，包在滤纸中吸除水分。准确称其湿重量。测定全肾金属浓度时要按放射状切开肾脏，以使皮质和髓质所占比例相同。

２)肝脏：由于肝脏中有许多大大小小的血管，要避开血管把纤维组织部位切成３～５毫米厚，取１～２克薄层切片于烧杯中，用蒸馏水洗数后把自然状态下不渗血的部位夹在滤纸中除水，准确称其湿重。

３)心脏：取２～５克左心室前壁或内外壁部位，同上述肾脏一样进行清洗，准确称其湿重。其它组织在除去结合组织脂肪等之后取２～５克组织部位，用蒸馏水洗净、滤纸除去水分后准确称湿重。

脏器样品采集后，通常置于聚乙烯瓶在-15摄氏度以下的低温冰箱中保存备用，另一种方法是用液氮作为致冷剂，将马肾皮质冷冻干燥后制成肾皮质粉，放入聚乙烯瓶中经g线照射灭菌后在室温保存。此法适于处理1~2克少量组织片，不适合处理含有脂肪和结合组织的脏器。在病理学领域内脏器样品几乎都是用甲醛固定保存，由于甲醛能溶出脏器中的金属离子，而且甲醛对金属离子的溶出又随着甲醛的温度和浓度而改变。所以在测定脏器中金属含量时慎用甲醛保存脏器。

第三节、样品预处理技术

在卫生检验中，采集的样品多数不能直接用来测定，一般需经适当的处理。样品处理的目的主要有：①制备成分析仪器所需的样品形式，②将被测组分从复杂的样品中分离出来，除去对分析测定有干扰的基体物质, ③浓缩被测组分，提高测定的灵敏度。在实际工作中，根据样品的基质和待测组分的不同，通常采取不同的样品预处理技术，所以样品的预处理方法很多。下面主要从经典的样品预处理技术和样品处理新技术两方面予以介绍。

一、 典样品处理技术

（一)、样品的消化技术

经典的样品消化技术主要用于金属元素的分析，可分为干灰化法和湿消化法两大类。

1. 干灰化法

(1)高温灰化：将经粉碎或匀浆的样品置于铂、镍、银或瓷坩埚中，先在一定温度下干燥并炭化，再置于高温电炉中灼烧至样品灰分呈白色或浅灰色直到剩下无机残渣，取出冷却后经水或酸溶解残渣、定容供分析测定用。此法的优点是空白值低，操作简便，省力。缺点是较费时，对于易挥发元素如Pb、As、Se、Ge等灰化时容易损失。对样品进行干灰化处理，一般无需添加试剂。有时为了促进样品分解或抑制待测组分挥发损失，可在试样中加入助灰化剂。常用的助灰化剂有硝酸、硫酸、磷酸二氢钠、氧化镁、硝酸镁、氯化钠等，有助于样品的快速分解和避免易挥发元素的损失。

(2) 低温灰化：利用低温等离子发生装置，在较低温度下使样品氧化分解。等离子体装置分解试样的工作原理是在高频电场(约13MHz)振荡下，将纯氧形成氧等离子体。等离子体氧具有极强的氧化能力，可使大部分生物样品、食物样品在低温下迅速灰化。该方法所需灰化温度低，大大减少了待测组分的挥发和吸留损失，使灰化趋于彻底，炭粒残存量少，降低了炭的吸附损失，提高了回收率。该法无需外加试剂，空白值低，设备简单，操作方便，节约时间，是较理想的样品灰化方法，但该仪器价格较高。

2. 湿消化法

利用适当的酸、碱与氧化剂、催化剂一道与样品煮沸，将其中的有机物分解。湿消化法常用的氧化性酸为硫酸、硝酸、高氯酸；常用的氧化剂有过氧化氢、高锰酸钾；常用的催化剂有硫酸铜、硫酸汞、五氧化二钒、氧化硒等。该方法的优点是消化速度较快，消化温度比干法低，消化效果好，待测成分挥发损失较少。缺点是由于消化过程中加人大量强酸消化液，所以空白值较高。消化液的组成多种多样，最常见的组合方式有：

(1) 硝酸—硫酸消化法  这种混合消化液可用于分析动植物组织、食品等有机试样中As、Cu、Sn、Zn等元素的分解。操作时，准确称取试样干物2—4g，湿物10g左右，置于凯式烧瓶或高腰硬质玻璃烧杯中，徐徐加入5ml硝酸，移至电热板上缓缓加热待反应停止后冷却，逐滴地加入10ml浓硫酸，再次移至电热板上缓缓加热，如遇溶液颜色变暗可滴加1—2ml硝酸继续加热，若溶液颜色再变暗滴加30%过氧化氢使样品完全分解。继续加热至硫酸白烟冒尽，直至溶液无色透明或淡黄色，冷却后用水稀释。若有残渣，应进行过滤或加热溶解。

(2) 硝酸—高氯酸消化法  这种混合酸适用于消化脂肪含量少的动植物组织、蛋白质、碳水化合物等难以氧化的有机物的样品。本方法消化的样品回收率好，分解速度快，唯一的缺点是干涸时会发生爆炸。因此在分解样品时，最后将余酸蒸至近干即可。切记不能蒸干，避免发生爆头炸。操作时，准确称取试样干物适量，置于凯式烧瓶或高腰硬质玻璃烧杯中，徐徐加入25ml硝酸溶液，移至电热板上缓缓加热保持微沸状态30分钟后冷却，缓慢加入6ml高氯酸，再次移至电热板上缓缓加热，如遇溶液颜色变暗可滴加1—2ml硝酸继续加热，若溶液颜色再变暗滴加30%过氧化氢使样品完全分解。直至溶液无色透明或淡黄色，冷却后用水稀释。若有残渣，应进行过滤或加热溶解。

(3) 硫酸—硝酸—高氯酸法  该消化方法适合样品中总汞及所有难挥发性金属元素的分析。消化方法通常是取适量的样品于高形烧杯或带冷却回馏装置的烧瓶中（测汞时防止汞挥发)，加15ml硝酸，平稳加热，待剧烈反应后冷却，加15ml硫酸—硝酸—高氯酸（1：1：1)混合酸，缓慢升温继续消化，如遇溶液变黑停止加热补加3www.lindalemus.com/sanji/~5ml硝酸继续加热分解，直至产生高氯酸白烟溶液不再变黑为止。进一步加热赶尽硫酸。冷却后加适量水溶解并定溶作为样品溶液。

（二)样品的分离与预富集技术

 分离与富集均属分析化学过程十分重要的环节。分离是将样品中的待测组分与其它共存组分分开；富集则是指用适当的方法使待测组分聚集、浓缩，提高其在分析样品中的相对含量。卫生检验涉及到与健康有关的样品很多，诸如环境样品、生物样品、化妆品、食物样品等，基体复杂，共存干扰组分较多，在分析测定前一般都要进行分离和富集。经典的分离富集方法较多，具体选择和应用通常要兼顾各种条件和因素。主要应考虑分离方法的选择性；分离的速度；分离富集所用的仪器设备来源及操作的难易程度；分离出来的待测组分是否便于后续的分析测定；富集效果的好坏等。下面介绍几种最常用的经典分离富集方法。

1 提取

将待测成分与试样基体分离的方法，主要有溶解抽提和蒸馏两种。

（1)溶解抽提

溶解抽提是利用待测组分理化性质的不同，选用适当溶剂将待测成分溶解从而和基体组分分离。用于溶解抽提的理想溶剂需具有以下条件：对待测成分极佳的溶解度，对非待测成分及基体成分溶解度极小或不溶；沸点较低易于蒸发去除。

待测物在不同溶剂中的溶解度很不相同，溶解抽提中选用适宜的溶剂是至关重要的。待执业兽医测物在各种溶剂中的溶解性能可根据待测物的分子结构按“相似相溶”的经验规律来选择适宜的溶剂，也可查阅化学手册进行选择。

溶解抽提通常有溶剂浸出法和连续提取法两种，溶剂浸出法主要利用待测无机物易溶于水、酸、碱溶液的特点而进行的提取方法。对于易溶于有机溶剂的待测成分如脂溶性的维生素和脂肪等通常以乙醚或氯仿为溶剂用索氏提取器进行连续提取。

（2)蒸馏法

蒸馏分离法是先把待测组分从样品中挥发逸出，再用适当的方法收集  挥发组分进行测定。根据被分离的对象不同，可以选用常压蒸馏法、减压蒸馏法或水蒸气蒸馏法。这类分离方法的优点是可以降低和避免沾污，在水样预处理中被经常应用。例如测定水样中的氰化物、氟化物、氨氮、挥发性酚等组分，均可通过蒸馏法对样品进行预处理而使待测组分与干扰成分的分离。

2 沉淀分离法  传统的沉淀分离的方式主要包括有直接沉淀法和共沉淀法两种。

（1)直接沉淀法：①形成氢氧化物沉淀：利用不同金属离子生成氢氧化物所需的pH值不同，通过控制反应介质的pH值，使待测金属离子被沉淀分离。②形成硫化物沉淀：多数重金属离子可与硫离子生成硫化物沉淀，但金属硫化物的溶解度相差比较悬殊，通过调节介质的pH值来控制硫离子浓度，达到金属离子分离的目的。③形成有机沉淀物：上述两种无机沉淀剂存在选择性差、摩尔质量小的缺点。所以在实际操作中应用一些选择性高的有机沉淀剂对待测组分进行分离、富集。

（2)共沉淀法  利用Al(OH)₃、Fe(OH)₃、AgI等胶状沉淀具有比表面积大，吸附能力强的特点，使一些痕量的共存组分被共沉淀而达到分离和富集的目的。也可以利用生成混晶的方式进行共沉淀。共沉淀法也要使用无机共沉淀剂和有机共沉淀剂。

沉淀分离法操作简单、成本低、处理量大，因而是经常采用的一种化学分离法。但是它也存在过程缓慢、繁琐、样品用量大、适用对象有一定局限性等缺点。

3 溶剂萃取法

溶剂萃取法也叫液液萃取法，是常用的分离和富集方法。萃取法可用于样品中有机物的直接萃取，如测定水中苯酚，萃取既可起到分离作用同时也起到了富集作用。萃取法还用于无机离子的分离，即首先使其形成螯合物或缔合物等，然后进行萃取。这种方法多用于待测离子的分离和富集，有时被测组分进入有机相后不宜直接测定，可通过调节溶液酸度，再反萃取回水相，然后进行测定，称为反萃取。也可将萃取液中的有机溶剂挥发，然后再用酸或水等溶解残渣。

该方法的优点是选择性好、分离效果好、设备简单、操作方便，对大量和微量组分都适用，应用广泛。缺点是手工操作繁琐、费时、工作量大，而且有机溶剂易挥发、易燃烧，对人体和环境有害。

二、样品处理新技术

近年来，在样品预处理新技术的研究方面已取得长足的进展。如微波溶样技术、微波萃取技术、超声波萃取技术、固相及固相微萃取技术、超临界萃取技术等技术均属此范围。这些方法与技术具有方便、灵活、高效等优点。以被广泛应用于卫生检测、药物分析、生物分析、环境监测的样品预处理。

（一)微波溶样技术

利用被分解物质的极性分子和可极化分子在微波电磁场(一般为2 450MHz)中快速转向和定向排列，从而产生振动、撕裂和相互摩擦，使样品分解。微波溶样时试样与试剂迅速达到溶样所需的温度，两者接触界面不断更新，使溶样反应进行得充分彻底。微波溶样在密闭的溶样罐中进行，因而溶样速度快，效果好。微波溶样设备主要由微波炉、密封聚四氟乙烯罐组成。微波溶样技术具有许多优点：①快速高效，一般只要3～4min便可将样品彻底分解，对食品及生物样品特别有效；②消化在密封状态下进行，试剂无挥发损失，既降低了试剂用量，又减少了废酸废气的排放，改善了工作环境；③密封消化避免了一些能形成易挥发组分如砷、硒、汞的损失同时也降低了环境对试样的氧化作用，有利于对还原型物质(如亚铁)的分析测试；④用电量少，大大节省了能源。利用微波溶样技术处理食品、生物样品及其它某些环境样品，明显优于经典溶样技术。分解后的样品适合于做AAS及电感耦合等离子体发射光谱法(1CP-AES)等分析。

（二)微波萃取技术

微波是指波长在1mm至1m之间、频率在300MHz至300000MHz之内的电磁波。它介于红外线和无线电波之间。微波辐射能穿透萃取介质,可到达物料的内部,由于吸收微波能,内部温度迅速上升,增大被分离物质在介质中的溶解度;微波所产生的电磁场加速被萃取部分成分向萃取溶剂界面扩散,用水作溶剂时,在微波场下,水分子高速转动成为激发态,这是一种高能量不稳定状态,或者水分子汽化,加强萃取组分的驱动力;或者水分子本身释放能量回到基态,所释放的能量传递给其他物质分子,加速其热运动,缩短萃取组分的分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间,从而使萃取速率提高数倍,同时还降低了萃取温度,最大限度保证萃取的质量。微波萃取技术与现有其它的萃取技术相比有明显的优势,微波萃取可有效地保护食品、药品以及其它化工物料中的有用成分;反应或萃取快,产率高;可节省时间;对萃取物具有高选择性;低耗能,溶剂用量少;组成简单等优点。

微波萃取的特点：瞬间产生高温，萃取时间短；加热均匀；加热具有选择性，可通过选择适当的溶剂提高萃取效果；加热过程伴随着生物效应。

微波辅助萃取系统通常都要具备下列条件：采用密闭容器；用少量溶剂进行多种样品的同时萃取；实现温度、时间和萃取条件控制并重现性好；萃取率高；操作安全。

微波萃取仪器根据萃取状态的不同一般分为密闭高压微波萃取和常压回流微波萃取两大类。

1、压密闭微波萃取系统

高压密闭微波萃取系统的微波炉主要由磁控管、波导管、微波腔、波形搅拌器、循环装置和转台等几个部分组成，应具有抗爆、防燃、耐腐蚀等多重安全措施。该系统的萃取过程是在密闭萃取釜中进行的。当施加微波能时，萃取釜中的溶剂和样品吸收微波能而产生高温和高压，使得目标萃取物与样品基体之间的价键发生断裂并迫使溶剂进入样品内部，或目标萃取物中极性组分所形成的蒸汽带到样品的外部，促使溶剂与目标萃取物之间的充分接触，从而达到高效萃取的目的。

2、放式微波萃取系统

开放式微波萃取系统与高压密闭微波萃取系统不同。该系统由微波炉和索氏抽提器两部分组成。由于不需要在高压下进行加热，所以微波炉得结构要比前者简单得多，与家用微波炉非常相似，只是在微波炉的顶部开有可供安装冷凝管的小孔，在炉腔内设有固定索氏抽提器的固定架。整个萃取过程是在开放（常压)体系下进行，萃取用的溶剂必须是极性的以便能够吸收微波能。

(三) 超声波萃取技术

超声提取法是应用超声波强化提取植物的有效成分,是一种物理破碎过程。超声波对媒质主要产生独特的机械振动作用和空化作用。当超声波振动时能产生并传递强大的能量,引起媒质质点以大的速度和加速度进入振动状态,使媒质结构发生变化,促使有效成分进入溶剂中;同时在液体中还会产生空化作用,即在有相当大的破坏应力的作用下,液体内形成空化泡的现象。在水中当超声波辐射面上的强度达到0. 3W/cm²时就会产生空化。根据空化泡的变化,超声空化分为稳态空化和瞬态空化。稳态空化是指声强度小于10 W/cm²时产生的空化,有规律而缓和。瞬态空化是指声强度大于10 W/cm²时产生的空化,短暂而剧烈;空化泡在瞬间迅速涨大并破裂,破裂时把吸收的声场能量在极短的时间和极小的空间内释放出来,形成高温和高压的环境,同时伴随有强大的冲击波和微声流,从而破坏细胞壁结构,使其在瞬间破裂,植物细胞内的有效成分得以释放、直接进入溶剂并充分混合,从而提高提出率。另外,超声波的许多次级效应如热效应、乳化、扩散、击碎、化学效应、生物效应、凝聚效应等也能加速植物有效成分在溶剂中的扩散释放,促进植物有效成分充分与溶剂混合,有利于提取。如将槐米液体在浸提、沉淀两个阶段均用超声波处理后,能使芦丁大分子更快地聚合成大颗粒沉淀,并促进沉淀更完全,只要20-30min即可,这是凝聚效应即超声波有使悬浮于气体或液体中的微粒聚集成较大颗粒而沉淀的作用。

(四)、固相及固相微萃取技术

1、固相萃取法

固相萃取法(solid phase extraction，SPE)是近年来发展很快得一种快速有效的样品预处理技术。其基本原理与液相色谱分离过程相似，将样品溶液通过预先填充固定相填料的萃取柱，待测成分通过吸附、分配等形式被截留，然后用适当的溶剂洗脱，达到分离、净化和富集之目的。

由于固相萃取法所用设备简单、操作方便、应用极为广泛。该方法的核心部分为萃取柱，根据待测物性质可以选择C₁₈、C₈、腈基、氨基及其它特殊填料。萃取时，为了加速样品溶液通过，通常接真空系统。目前商品固相萃取装置多为12管，可同时处理12份样品，其装置及操作过程见图23—11及图23—12。

在萃取样品之前,为了湿润固相萃取柱填料,用溶剂冲洗萃取柱。 反相类型硅胶和非极性吸附剂介质,通常用水溶性有机溶剂如甲醇预处理,然后用水或缓冲溶液。甲醇湿润吸附剂表面和渗透键合烷基相,以允许水更有效地湿润硅胶表面。有时前预处理溶剂使用在甲醇之前。这些溶剂通常是与洗脱溶剂一样，是用之消除固相萃取管上的杂质及其对分析物的干扰,也可能该杂质只溶于强洗脱溶剂。正相类型固相萃取硅胶和极性吸附剂介质，通常用样品所在的有机溶剂来预处理。 离子交换填料将用于非极性有机溶剂中的样品,其用3-5ml的去离子水或低浓度的离子缓冲溶液来预处理。 为了使固相萃取填料从预处理到样品加入时都保持湿润并避免柱内出现气泡,应在萃取柱中保留适当的预处理溶剂。如果在样品加入之前,萃取柱中的填料干了,重复预处理过程。在重新引入有机溶剂之前,用水冲洗干净柱中缓冲溶液的盐成分。其次加入一定体积的被处理样品溶液，使其完全通过萃取柱，让溶液中被萃取组分保留在萃取柱上，大量的溶剂和其它不易保留在固相萃取柱上的组分从柱中流出。再加入适当的洗涤溶剂去除萃取柱上不需要的组分。最后用洗脱溶液把保留在萃取柱上的待测组分淋洗下来并收集在试管中备用。

2、固相微萃取法

固相微萃取法(SolidPhase Microextraction, SPME)是九十年代兴起并迅速发展的新型的、环境友好的样品前处理技术，无需有机溶剂，操作也很简便。固相微萃取技术是由一支携带方便的萃取器和一根纤细的熔融石英纤维表面涂布一层聚合物并将其作为萃取介质的萃取头组成见图。适于室内和野外的现场取样分析。分析时可采用将萃取头直接浸入样品溶液萃取方法和顶空-固相微萃取方法采样。

固相微萃取技术操作步骤 ：将SPME针管穿透样品瓶隔垫，插入瓶中，推手柄杆使萃取头伸出针管，萃取头直   图23—13 固相微萃取装置

接浸入水溶液中或置于样品上部空间，萃取时间大约2-30分钟， 缩回萃取头，将针管退出样品瓶。然后将SPME针管直接插入气相色谱仪进样口，推手柄杆，伸出萃取头，热解脱附样品进入色谱柱。或用溶剂解吸插入气相色谱或液相色谱仪进样阀进样，缩回萃取头，移去针管。

由于聚合物涂层的种类很多，因而可对样品组分进行选择性富集和采集，然后将吸附组分热脱附或淋洗脱附后对样品进行气相色谱、液相色谱及毛细管电泳等分离分析。使样品预处理过程大为简化，提高了分析速度及灵敏度。该技术集样品的萃取、浓缩与解吸于一体，具有操作简便、仪器价廉、灵敏度高的特点，且能极大地节约劳动力、时间和萃取溶剂，易于自动化和与其他技术在线联用。与其他常用的富集技术相比，克服了传统的液-液萃取法需使用大量溶剂和样品、处理时间长、操作步骤多的缺点。固相微萃取技术与近年来新发展的样品前处理技术相比也具有独到之处，已用于环境分析、卫生检验、药物分析、生化分析领域。

（五)、超临界流体萃取

超临界流体是指其温度和压力分别在临界温度和临界压力以上的一种特殊状态流体,超临界流体具有独特的物理化学性质，兼有液体和气体的某些优点，其密度接近于液体，因而具有与液体相当的溶解能力，同时又具有近似于气体的粘度和扩散系数,超临界流体最重要的性质是具有很大的压缩性，温度和压力的较小变化即可引起超临界流体体积发生很大的变化，可以借助于对系统温度和压力的调节，改变超临界流体的溶解能力。随着对超临界流体性质研究的不断深入,超临界萃取已广泛应用于香料、食品、医药和化工等领域。

超临界CO₂萃取技术是八十年代以来国际上取得迅速发展的分离新技术，CO₂作为萃取介质不仅临界温度和临界压力相对较低，而且具有一系列的优点：化学性质不活泼，不易与溶质发生反应；无毒、无味、无臭，不会有二次污染；纯度高，价格适中，便于广泛使用。其最大的优点是将萃取分离和去除溶剂等多个单元过程合为一体，大大简化了工艺流程，具有萃取速度快、选择性高、提取分离可在室(低)温下进行等特点，克服了传统的溶剂分离、水蒸汽蒸馏、压榨等分离方法存在的在加工过程中天然产物某些对热敏感或化学不稳定性成分易被破坏的弊病。但是，由于CO₂极性很低，只能萃取低极性和非极性的化合物。对极性较大的化合物，可用乙醇等极性试剂作为夹带剂以改善流体的性质。

超临界CO₂萃取装置见图23--14主要由萃取釜、分离釜、精镏柱、CO₂高压泵、制冷系统、CO₂贮罐、换热系统、流量计、温度、压力控制系统等组成。

图23—14  超临界流体萃取流程

根据基体和被萃取物性质可选择的基本流程有：

1、CO₂→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路；

2、CO₂→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→精镏柱→回路；

3、CO₂→萃取釜→精镏柱→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路；

4、CO₂→萃取釜→分离Ⅰ→精镏柱→分离Ⅱ→回路。

超临界流体萃取与其它分析联用技术在卫生检验中的应用范围不断扩大，尤以色谱分析应用最广。已广泛用于分析空气、水质、生物材料等样品中的多环芳烃、多氯联苯、各种农药残留量等有毒有害成分。

主要参考书

1 罗旭 主编. 化学统计学. 北京：科学出版社，2001

2 朱良漪 主编. 分析仪器手册.北京：化学工业出版社，1997

3 吴中标 主编. 环境监测. 北京：化学工业出版社，2003

4 陈玲，赵建夫 主编. 环境监测. 北京：化学工业出版社，2004

5．邹学贤，主编。现代分析化学。北京：人民卫生出版社2000