衛(wèi)生化學(xué)：第二章 樣品的采集與處理

1、第二章第二章 樣品的采集與處理樣品的采集與處理第一節(jié) 樣品的采集與保存第二節(jié) 樣品的處理一、樣品采集的原則（一）代表性（二）典型性（三）適時(shí)性第一節(jié) 樣品的采集與保存二、各類樣品的采集方法 衛(wèi)生檢驗(yàn)的樣品主要 包括水、空氣、食品 和生物材料（一）空氣樣品的采集 大氣或空氣中的有害物質(zhì)，有以氣體或蒸氣狀態(tài)分散的，也有以液體或固體微粒呈氣溶膠狀態(tài)分散的。 采樣點(diǎn)和采樣時(shí)間，并注意空白對(duì)照樣品 。1采樣器材 空氣樣品的采集主要分集氣法采樣和富集法采樣兩大類。 常用集氣瓶、氣袋、注射器、抽氣動(dòng)力裝置及流量計(jì)2集氣法采樣 現(xiàn)場(chǎng)打開負(fù)壓集氣瓶， 大注射器直接抽取， 呼出氣可用氣袋采集， 置換法 3. 富集

2、法采樣(1) 常用的吸收液：水、酸、堿 及有機(jī)溶劑；(2) 常用的吸附劑：活性炭、硅膠、 分子篩等；(3) 濾膜或?yàn)V紙：采集空氣中的粉 塵、懸浮顆粒物。4. 冷阱收集法 低溫濃縮法（二）水樣的采集 1采樣器具的準(zhǔn)備 塑料瓶 玻璃瓶 不銹鋼瓶 一般采樣量為12 L 容器的清洗： 用水、洗滌劑、蒸餾水、硝酸或鹽酸浸泡，測(cè)定有機(jī)物質(zhì)時(shí)，所用容器應(yīng)用有機(jī)溶劑（如石油醚）清洗。2天然水和生活飲用水的采集3生活和工業(yè)廢水的采集（1）按時(shí)間固定間隔式等量取 樣；（2）按流量平均比例取樣；（3）瞬間取樣；（4）對(duì)含不均勻分布物的應(yīng)單 獨(dú)取樣。4.河流湖泊水樣的采樣 需要了解水體的水文、氣候、地質(zhì)等特征，并掌握

3、沿岸工業(yè)、農(nóng)業(yè)分布情況 。（三）食物樣品的采集 采集食物樣品，一般是對(duì)其進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分、污染物或添加劑的分析。 1采樣器具 一般選用玻璃或塑料廣口瓶作為容器，采樣前充分洗凈并干燥。 常用的器械有顆粒狀食物采樣器、固體脂肪采樣器、攪拌器、粉碎機(jī)、勻漿機(jī)等。 2液體樣品的采集 先用攪拌器將其攪勻，再采集上、中、下三層處的食品。 3固體樣品的采集 大顆粒的樣品，須搗碎或勻漿后再取其中的一部分。 充分混勻食物，再按“四分法”進(jìn)行縮分。 采集食物樣品應(yīng)將樣品分為檢驗(yàn)、復(fù)驗(yàn)和備查三部分。（四）生物材料樣品的采集 了解生物體內(nèi)有害物質(zhì)或有害物質(zhì)在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物的含量。 生物材料主要有體液、排泄物、分泌物及組織

4、等。 1尿液 測(cè)定結(jié)果需加以校正或綜合分析。常用比重法和肌酐法校正。2血液 包括全血、血漿和血清。靜脈血、耳垂和手指血。 在采樣的同時(shí)加入抗凝劑。常用的抗凝劑有肝素、檸檬酸鈉、草酸鉀、EDTA等 。 3頭發(fā) 是微量元素的一個(gè)排泄器官；頭發(fā)的生長(zhǎng)速度大約每月1 cm左右。 優(yōu)點(diǎn)是采樣無痛苦、樣品穩(wěn)定、容易保存。4唾液 5組織6呼出氣 作為監(jiān)測(cè)動(dòng)物接觸有害物質(zhì)的樣品，比采集血和尿方便。 用氣袋采集一定體積的呼出氣，直接進(jìn)樣分析； 將它吸附于活性炭采樣管中，這樣更便于保存和運(yùn)輸。三、樣品的保存方法采集到的樣品，應(yīng)盡快進(jìn)行分析。1. 密封保存法2. 冷藏保存法 應(yīng)密封低溫（通常在4以下）保存，以防止被

5、測(cè)組分分解、揮發(fā)性組分損失以及微生物作用等。 3. 化學(xué)保存法 加入酸、堿或防腐劑。 被測(cè)組分可能與其它組分結(jié)合在一起，而不易溶解出來。樣品中共存的其它成分也可能干擾測(cè)定。 樣品需要經(jīng)過分解、分離純化等步驟的處理，才能成為適合于選定的分析方法所要求的可測(cè)定形態(tài)。第二節(jié) 樣品的處理一、樣品溶液的制備（一）溶解法 利用被測(cè)組分在水、酸、堿、有機(jī)溶劑中的溶解性，將它分離出來。例如，食品經(jīng)粉碎后，可直接用水溶出其中的氯化鈉。食品包裝材料中鉛的測(cè)定，可用醋酸或稀硝酸浸出。樣品中酚類可用堿液浸出。(二) 分解法1. 高溫灰化法 利用高溫分解樣品的一種經(jīng)典方法。其目的是使有機(jī)樣品無機(jī)化，將難溶的結(jié)合態(tài)金屬轉(zhuǎn)

6、化為易溶的無機(jī)離子狀態(tài)。 將樣品置于陶瓷坩堝中，先在調(diào)溫電爐上小心加熱，令其干燥、炭化，然后放入高溫電爐（馬福爐）中，升溫到450600。數(shù)小時(shí)后，樣品成為疏松的灰分。 灰分用稀酸或水溶解后，就可用來測(cè)定其中的元素。特點(diǎn)：該法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，污染少。但有些金屬會(huì)在高溫時(shí)揮發(fā)而造成損失。例如Na、Ag、As在400時(shí)有輕微損失；Pb、Co在500時(shí)也開始揮發(fā)。2. 低溫灰化法 這是一種利用等離子體進(jìn)行低溫灰化的方法。將干燥樣品置于特制的石英玻璃容器中，通入氧氣，在高頻電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生氧等離子體，它能將樣品在低溫下燃燒，經(jīng)數(shù)小時(shí)后，樣品化為灰分。 該法的特點(diǎn)是，在低溫（150 以下）密封條件下

7、灰化，許多元素不會(huì)揮發(fā)損失，也不會(huì)帶入污染物質(zhì)，并且樣品不需先進(jìn)行炭化。 另一種類似的方法是氧彈法，它利用測(cè)定有機(jī)物熱值的裝置，將樣品放在密封罐中，在高壓下燃燒而灰化。3. 濕消化法 這是一種利用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、或加入輔助氧化劑，將樣品的有機(jī)或無機(jī)基體破壞的方法。由于消化是在液態(tài)下進(jìn)行的，故稱為濕式消化，而灰化法則被稱為干式消化法。濕式消化法會(huì)引入污染物質(zhì)，注意設(shè)置空白試驗(yàn)以扣除誤差。 (1) HNO3消化法 利用HNO3的強(qiáng)氧化性，將樣品的有機(jī)質(zhì)破壞并除去，而無機(jī)殘留物成為易溶的離子狀態(tài)。 該法消化速度快，溫度低。缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量的煙霧，有毒，一些金屬（Au、Pt）不反應(yīng)，另外一些金屬（Cr、Al

8、及稀土元素）會(huì)生成致密氧化膜（純化）而不能溶解。殘留的氮氧化物會(huì)影響下一步的分析實(shí)驗(yàn)，可加入甲醛或尿素將其除去。(2) H2SO4消化法 硫酸的沸點(diǎn)高，且具有強(qiáng)的氧化性，常用來消化食品樣品，進(jìn)行蛋白質(zhì)測(cè)定（凱氏定氮法）。 但由于它會(huì)使一些組分生成難溶物質(zhì)（如PbSO4等），影響測(cè)定結(jié)果。常將它與HNO3混合使用，用來消化血、尿、頭發(fā)、指甲、臟器等生物樣品。(3) HNO3HClO4或H2O2消化法 利用HClO4的高強(qiáng)氧化性，或H2O2反應(yīng)產(chǎn)物為水，帶入的污染物較少的特性，作為用HNO3進(jìn)行樣品消化的輔助試劑。 注意用HClO4時(shí)，應(yīng)先讓HNO3與樣品充分反應(yīng)，冷卻后再滴入少量的HClO4，以

9、免引起爆炸。本法可將Cr、V、S氧化成高價(jià)態(tài)的離子，消化液的吸光本底值低，有利于用原子吸收方法測(cè)定樣品元素。(4) HF消化法 氫氟酸能將玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料溶解，可作為大氣漂塵、礦樣等的溶劑。常將HF與HNO3、HClO4、H2SO4混合使用。該法需要用鉑坩堝，使用應(yīng)十分小心。4. 微波消化法 在聚四氟乙烯密封罐中，先將樣品與強(qiáng)酸混合反應(yīng)，然后將罐置于微波爐中加熱數(shù)分鐘，就可以將樣品消化。該法的優(yōu)點(diǎn)是，消化速度快，分解完全，無損失，且可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)樣品的處理。缺點(diǎn)是，特制的微波爐（防爆型）較昂貴，處理的樣品量較少。5. 光輻射消化法 將酸式濕法消化法改在石英容器內(nèi)進(jìn)行，并輔助以紫外光照射，

10、加快消化的化學(xué)反應(yīng)速度。 該法常用來進(jìn)行血、頭發(fā)、指甲等生物樣品的預(yù)處理。有機(jī)酸、糖，特別是脂肪酸的消化，用該法較為方便快捷。6. 酶消化法 利用酶解作用，將生物材料，特別是動(dòng)物組織、器官分解，讓鍵合在蛋白質(zhì)上的物質(zhì)釋放出來。二、常用的分離與富集方法 樣品中待測(cè)組分與基質(zhì)和其它干擾組分共存時(shí)，常使分析無法進(jìn)行，必須將待測(cè)組分提取分離出來，或?qū)⒏蓴_成分分離出去，同時(shí)分離操作也起到濃縮的作用。（一）溶劑萃取法 利用物質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑中溶解度的不同，將某組分富集到另一種溶劑中的過程稱為萃取。 根據(jù)“相似相溶”原理，極性物質(zhì)易溶于極性溶劑中，非極性物質(zhì)易溶于非極性溶劑中。 如金屬離子及具有-OH

11、、-SO3H、-NH2、NH等親水基團(tuán)的有機(jī)物，易溶于水及極性溶劑中。具有烷基、鹵代烷基、苯基、萘基等疏水基團(tuán)的有機(jī)分子，易溶于非極性溶劑中。 同時(shí)，可通過改變某物質(zhì)的極性，來改變其親水或疏水性，以便找到合適的萃取劑。例如，金屬的水合離子與螯合劑NaDDTC（二乙氨基二硫代甲酸鈉）螯合后，易被MIBK（甲基異丁基酮）萃取。該法常用于火焰原子吸收法測(cè)定低濃度的金屬離子溶液。 Ao 分配系數(shù) KD = Aw Co 分配比 D = Cw CoVo萃取百分率E%= 100% CoVo+CwVw D E%= 100% D+Vw/Vo D(Vw=Vo) E%= 100% D+1 Vw mn=m( )n D

12、Vo+Vw 為了減少測(cè)定的誤差，應(yīng)選擇盡可能高的萃取效率的萃取方法。 查閱分析化學(xué)手冊(cè)可知各種物質(zhì)的分配比D值，D值越大，萃取效率就越高。 通過計(jì)算可知，用少量的溶劑，多次反復(fù)萃取，可節(jié)省萃取溶劑，提高萃取效率，萃取液的濃度也較高。 常用苯、己烷、石油醚等有機(jī)溶劑，來提純分離樣品中的有機(jī)氯農(nóng)藥、食品中的脂肪、大氣飄塵中的苯并（a）芘等。在操作時(shí)，應(yīng)注意通風(fēng)排氣，以免引起中毒和爆炸。 一種稱為克雷格（Craig）的自動(dòng)萃取裝置，可以自動(dòng)進(jìn)行多級(jí)萃取操作。（二）揮發(fā)和蒸餾法 利用欲分離組分的沸點(diǎn)不同于其它組分，通過在恒溫下吹氣或煮沸將待測(cè)組分分離。1. 揮發(fā)法 在常溫或加熱恒溫條件下，向樣品溶液吹

13、入惰性氣體，將某組分帶出，然后用吸收液或固體吸附劑（活性炭等）將組分收集。例如: 分離水或尿中的氰化物，可先將樣品酸化，再用氮?dú)鈱⑶杌锎党?，吸收于NaOH溶液中。樣品中吸附的苯、CS2等易揮發(fā)組分，也可通過加熱，令其揮發(fā)出來。測(cè)汞儀也是利用汞的揮發(fā)性，通過亞錫的還原作用，將汞離子還原成易揮發(fā)的汞蒸氣逸出。砷的測(cè)定，則是用加鋅和酸令其反應(yīng)，生成AsH3而逸出。2. 蒸餾法 將樣品溶液加熱至沸，或向其中通入水蒸汽，令待測(cè)組分揮發(fā)或隨水蒸汽一起蒸出，然后冷凝收集，使某組分得到分離。 常用該法測(cè)定水中或尿中的酚、醇等物質(zhì)。（三）沉淀法 在被測(cè)溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯?，使被測(cè)組分或干擾組分生成溶解度小的

14、沉淀物?；蛟谌芤褐猩膳c被測(cè)組分無關(guān)的沉淀物，利用共沉淀作用，將待測(cè)組分捕集而達(dá)到分離的目的。通常加入三氯乙酸、鎢酸等沉淀劑，去除溶液中的蛋白質(zhì)。用生成硫化物等沉淀，來分離富集溶液中的Pb2+、Ag+、Hg2+等金屬離子。（四）透析分離法 利用半透膜的透析作用，將小分子與大分子分離。 例如，含有糖精鈉的食品溶液，將其裝在透析袋內(nèi)，置于水中，數(shù)小時(shí)后，食品中的糖精鈉就會(huì)進(jìn)入水中，而蛋白質(zhì)、淀粉等大分子則留在袋內(nèi)，水相即供糖精鈉分析用。反復(fù)透析，可將某組分完全分離。（五）超臨界流體萃取法 超臨界流體，是物質(zhì)處在高于臨界溫度和壓力時(shí)的一種特殊物理狀態(tài)。它既非氣體，也非液體。它具有液體對(duì)溶質(zhì)的高溶解度，又具有氣體的高流動(dòng)性和滲透性，因此，是一種優(yōu)良的萃取劑。 通過改變流體的壓力和溫度，可以改變它對(duì)不同物質(zhì)的萃取能力，從而進(jìn)行程序萃取分離復(fù)雜組分。它是近年來發(fā)展起來的一種先進(jìn)方法，常用于分離固體中的多氯聯(lián)苯、農(nóng)藥、二噁英、有機(jī)胺、酚類等化合物。 常用的超臨