卫生化学 sanitary chemistry 杨惠莲

第二章 样品的采集、保存和预处理

第一节 样品的采集和保存 样品(sample)：从总体中抽出部分个体，作为总体的代表性物质进行检验，这部分个体的集合体。 第一节 样品的采集和保存 样品(sample)：从总体中抽出部分个体，作为总体的代表性物质进行检验，这部分个体的集合体。 采样：从总体中抽取样品的操作过程。 使用正确的采样方法进行采样并合理保存样品，是分析结果能正确反映待测样品的先决条件。

第一节 样品的采集和保存 采样的核心问题 样品的代表性 样品的采集方法和技术要求各不相同

一、样品采集的原则 1. 代表性 液体样品 固体样品 充分混匀后再采集，例如植物油、鲜乳、酱油、饮料等食品。 1. 代表性 液体样品 充分混匀后再采集，例如植物油、鲜乳、酱油、饮料等食品。 固体样品 如粮食、蔬菜、水果等，需按不同部位取出少量，将其混合均匀后再用四分法进行缩分得到代表性样品。

2. 典型性 应根据检测目的，采集能充分说明此目的的典型样品。 掺假或怀疑被污染 食物中毒 可疑部分 采集病人吃剩的可疑食物、病人呕吐物、病人胃内容物等

3. 适时性 根据检测目的、样品性质及周围环境，对某些样品的采集要有严格的时间概念。 食物中毒 工作时间内接触空气中有害物质的最高浓度排放 立即赴现场 工作时间内接触空气中有害物质的最高浓度排放 有害物质浓度最高的时间 对地面水 每年至少要在丰水期、枯水期、平水期采样，了解水质的季节变化（三氧三氮）

采样注意事项： 避免污染、被测组分损失； 选择合适的采样器具、采样方法； 详细记录采样时间、地点、确切位置、温度和气压等； 采样量应能满足检测项目对样品量的需要，一般为三份，分别供检验、复检、备查或仲裁之用。

二、样品采集方法简介 (一) 空气 1. 直接采集法 （集气法） (一) 空气 根据目的、项目选择合适的采样点、采样时间、采样次数和采样量等，并根据被测物的理化性质、在空气中存在的状态和浓度以及所用的分析方法来选择采样方法。 1. 直接采集法 （集气法） 被测物浓度较高 采用方法：注射器采样法、塑料袋采样法、置换采样法和真空采样法等。 测定结果反映的是空气中污染物的瞬间浓度。

2.浓缩采集法 浓缩采集法：也称富集法，当空气中被测物浓度较低或所用分析方法不能直接测定其含量时，可选用此方法采样。 分类： 按收集器不同，分3类： 溶液吸收法 固体吸附法 滤纸或滤膜阻留法

（1）浓缩采集法--溶液吸收法 采样仪器组成：3部分 收集器 流量计 抽气动力

溶液吸收法： 吸收物质： 气态 蒸气态 气溶胶 常用吸收液： 水 水溶液（二氧化碳） 有机溶剂 如测定空气中的氨时，使用稀硫酸为吸收液。

(2)固体吸附法： 固体吸附法：空气通过装有固体吸附剂的吸收管时待测成分被吸附，然后用溶剂洗脱或通过加热解吸的方法将其分离出来，达到分离富集的目的。 吸收物质： 气态 蒸气态物质 常用的吸附剂 硅胶 活性炭 素陶瓷 分子筛 如空气中苯系物、多环芳烃的测定，用活性炭吸附剂吸附，然后用CS2洗脱后进行分析（吸附色谱原理）。

(3)滤纸或滤膜阻留法： 吸收物质 方法：空气通过滤纸或滤膜时，待测成分被阻留在膜上，达到浓缩的目的。 常用的材料 不易或不能被液体吸收的尘粒状气溶胶物质。 方法：空气通过滤纸或滤膜时，待测成分被阻留在膜上，达到浓缩的目的。 常用的材料 定量滤纸 超细玻璃纤维 聚氯乙烯滤膜 如测定空气中锰及其氧化物时，用玻璃纤维滤纸阻留，然后用磷酸溶解。

(二)水 卫生分析的水样：常有天然水、生活饮用水、生活污水和工业废水等。 采样前为确定采样点应调查： ①水源的水文、气候、地质、地貌特征； ②水体沿岸城市分布、工业布局、污染源分布、排污情况和城市的给水情况； ③水体沿岸资源现状、水资源用途和重点水源保护区等。

根据检测目的要求以及水样的来源，确定采样的方法、次数和采样量。 采样量应根据各个监测项目的实际情况分别计算，再适当增加20％～30％量。一般理化分析的项目用水量约2～3L。如待测的项目很多，需要采集5～10L。

1、天然水与生活饮用水的采集 自来水或具有抽水设备的井水，应先放水数分钟，使积留于水管中的杂质流出，再收集水样。 没有抽水设备的井水，直接用采集瓶收集。 集江、河、湖、水库等表面水时，可在距岸边1～2米、水面下20～50厘米、距水底10～15厘米处同时用采集瓶取水。 采集较深层的水样，必须用特制的深水采样器。

采样后，取一部分水样在现场测定水温、pH、电导率、溶解氧、氧化还原电位，同时测定气温、气压、风向、风速和相对湿度等气象因素，将测定结果记人记录表，并详细记录采样现场情况。

2.生活污水和工业废水的采集 采集废水样品时，应同时测定流量，作为确定混合组成比例和排污量计算的依据。

生活污水和工业废水根据采样时间不同 采样方法4种： ①瞬间取样。了解废水每天不同时间内污染物含量的动态变化，应每隔一定时间，如1、2小时或几分钟采集一次，立即分析。 ②间隔式等量取样。适用于废水流量比较恒定的情况。通常在一昼夜内，每隔一定时间采集等量的水样并混匀。

③平均比例取样。如果废水流量变化较大，则需要根据不同流量按比例采集水样，流量大时多采，流量小时少采，然后混合各次水样。 ④单独取样。有些污染物，如悬浮物、油类等在废水中的分布极不均匀，而且在放置过程中又易于上浮或下沉，这种情况下就应单独取样，全量分析。

(三)食品 食品样品采集前注意事项： （1）应根据食品卫生标准规定的检验项目和检验目的，审查该批食品的标签、说明书、卫生检疫证书、生产日期、生产批号等。 （2）了解待检食品的原料、生产、加工、运输、储存等环节以及采样现场的存放条件和包装等情况。

（3）对食品样品进行感官检查，对感官性状不同的食品应分别采样，分别检验。 （4）在采样的同时应详细记录现场情况、采样地点、时间、所采集的样品名称(商标)、样品编号、采样单位和采样人等信息。

1、食品采样方式 随机抽样 指使总体中每份样品被抽取的概率都相同的抽样方法，适用于不太了解样品及其检验食品合格率等情况下，例如，分析食品中某种营养素的含量，检验食品是否符合国家卫生标准等。 系统抽样 用于已经掌握了样品随时间和空间的变化规律，并按该规律采样，例如，分析生产流程对食品营养成分的破坏或污染情况。 指定代表性样品 用于有某种特殊检测目的样品的采集，例如掺伪食品、被污染食品、变质食品等的检验。

2.采样方法 （1）液体或半液体样品 如油料、鲜奶、饮料、酒等，应充分混匀后用虹吸管或长形玻璃管分上、中、下层分别采出部分样品，充分混合后装在三个干净的容器中，作为检验、复检和备查样品。 （2）颗粒状样品如粮食、糖及其他粉末状食品 用双套回转取样管，从每批食品上，中、下三层和五点(周围四点和中心点)分别采集，混合后反复按四分法缩分样品至采样量。 （3）不均匀固体食品 如蔬菜、水果、鱼等，根据检测目的取其有代表的部分(如根、茎、叶、肌肉等)切碎混匀，再用四分法缩分采样。

2.采样方法 （4）小包装(瓶、袋、桶)固体食品 如罐头、腐乳等，应按不同批号随机取样，然后再反复缩分。 （5）大包装固体食品 根据公式： （4）小包装(瓶、袋、桶)固体食品 如罐头、腐乳等，应按不同批号随机取样，然后再反复缩分。 （5）大包装固体食品 根据公式： 确定应采集的大包装食品件数，在食品堆放的不同部位取出选定的大包装，用采样工具在每一个包装的上、中、下三层和五点(周围四点和中心点)取出样品，将采集的样品充分混匀，缩减到所需的采样量。 （6）含毒食品和掺伪食品 应该尽可能采集含毒或掺伪最多的部位，不能简单混后取样。

食品采样量的确定 根据检验项目、分析方法、待测食品样品的均匀程度等不同，确定采样量。一般食品样品采集1.5kg，将采集的样品分成三份，分别供检验、复查和备查用。

(四)生物材料 生物材料 指人或动物的体液、排泄物、分泌物及脏器等，最常用的是血样和尿样，其次是毛发、指甲、唾液、呼出气、粪便和组织。 生物材料 指人或动物的体液、排泄物、分泌物及脏器等，最常用的是血样和尿样，其次是毛发、指甲、唾液、呼出气、粪便和组织。 生物材料样品需要满足以下要求： ①样品中待测物的浓度与环境基础水平或者健康效应有剂量相关关系； ②样品和待测成分应足够稳定以便于运输； ③采样方便、对人体无损害，能为受检者接受。

生物材料样品的采集 1.尿样 可用晨尿代替全日尿。收集容器为聚乙烯瓶或硬质玻璃瓶。 2.血样 需血量小时采手指或耳垂血，需血量大时采取静脉血。血样收集于清洁干燥带盖的聚四氟乙烯、聚乙烯或硬质玻璃瓶中。 3.呼出气 呼出气的分析一般适用于在血中溶解度低的挥发性有机溶剂和(或)在呼出气中以原形排泄的化合物的生物监测。

4. 毛发 是许多元素的蓄积库，能反映机体在近期或过去不同阶段物质吸收和代谢的情况。既要洗去外源性污染物，又不能使内源性待测成分溶出。应取枕部距头皮2～5厘米内的发段，取样量约1～2克。 5.唾液 唾液分为混合唾液和腮腺唾液，前者易采集，应用较多，但受污染的机会多；后者需用专用取样器，样品成分较稳定，受污染的机会少。 6.组织 组织主要包括尸检或手术后采集的肝、肾、肺等脏器。尸体组织最好在死后24～48小时之内取样，取样后，样品不经任何洗涤即放入干净的聚乙烯袋内冷冻保存。

三、样品的保存 样品保存原则：样品不被污染和被测组分不损失。 保存方法有三种： 1.密封保存法 将采集的样品存放在干燥洁净的容器中，加盖封口或用石蜡封口，防止空气中的O2、H2O、CO2等对样品的作用以及水分、挥发性成分的损失等。

2.冷藏保存法 对于易变质、含易挥发组分的样品，采样后应冷冻或冷藏保存。该方法特别适用于食物和生物样品的保存。常用的器具有冰箱、低温冰箱、冷藏采样车、隔热层保温箱或冰壶加冰块等。

3、化学保存法 在采集的样品中加入一定量的酸、碱或其他化学试剂作为调节剂、抑制剂或防腐剂，用以防止沉淀、水解、吸附、氧化和还原等反应的发生及抑制微生物的生长等，稳定被测组分的组成、价态和含量。测定氰化物、挥发性酚时，常加入NaOH使其生成盐。

样品存放容器的选择 原则是在贮存期内容器不与样品发生物理化学反应，至少应不引起待测组分含量变化。 对光敏性组分，应选择具有遮光作用的容器。 测定金属和放射性项目的存放容器应选用高密度聚乙烯容器或硬质玻璃容器。

存放容器的洗涤 测定微量和痕量元素时，先用稀HNO3或稀HCl浸泡12～24小时，再用自来水冲洗，最后再用去离子水清洗干净。测定有机物质时，除按一般方法洗涤外，还要用有机溶剂(如石油醚)彻底荡洗2～3次。

第二节 样品的预处理

一、目的 样品预处理(sample pretreatment) 目的： ①将样品中的被测物转变成适合于测定的形式，以便进行分析； ②除去样品中对测定有干扰的物质，必要时浓缩被测物，以提高测定的精密度和准确度。

样品预处理的两个步骤： （1）试样分析溶液的制备； （2）干扰成分的分离和被测物的富集。

二、试样分析溶液的制备 制备试样分析溶液的方法： 溶剂浸出法 分解法 水解法

(一)溶剂浸出法 用适当的溶剂浸泡样品将其中的待测组分全部溶解于溶剂中。此法对有机物和无机物的测定都适用。 根据所用的溶剂不同，又有以下四种方法： 水浸出 酸性水溶液浸出 强碱或弱碱水溶液浸出 有机溶剂浸出

1.水浸出 又称水浸法，溶剂为纯水 2.酸性水溶液浸出 1.水浸出 又称水浸法，溶剂为纯水 适宜于样品中的水溶性成分，如食品中的色素、苯甲酸钠、盐、甜味素、水溶性维生素，土壤中的硝酸盐、亚硝酸盐等的测定。 2.酸性水溶液浸出 适宜于在酸性水溶液中溶解度增大且稳定的组分。 如食品包装材料中的金属元素常用4％乙酸或稀HNO3浸泡溶出，油脂中的金属元素常用0.5mol/L HCl浸泡溶出等。

3. 强碱或弱碱水溶液浸出 4.有机溶剂浸出 适宜于在碱性水溶液中稳定且溶解度大的成分，如酚类、氰化物、两性元素等的测定。 适宜于易溶于有机溶剂的待测成分。 常用溶剂有丙酮、乙醚、石油醚、氯仿、正己烷等。根据“相似相溶”原理选择有机溶剂。如食品中的脂溶性维生素可用氯仿浸提；水果、蔬菜中的有机氯农药可用丙酮浸出后，再用石油醚提取；食品中的油脂可用乙醚浸提等。

(二)分解法 分解法：是破坏样品中的有机物，使之分解或呈气体逸出，将被测物转化为离子状态，又称为无机化处理，适宜于测定样品中的无机成分。 常用的分解法有 高温灰化法(high temperature ashing) 低温灰化法(low temperature ashing) 湿消化法(wet digestion) 微波溶样法(microwave digestion)

1.高温灰化法 将粉碎的样品置于坩埚中，先低温干燥碳化，然后放入高温炉(马弗炉)在400～550℃进一步灰化，至样品成白色或灰白色残渣，取出冷却后用水或稀酸溶解。 优点：操作简便、空白值低、可同时处理多个样品。 缺点：对于易挥发元素如As、Se、Pb、Hg等，易造成挥发损失；常用的灰化辅剂有MgO、Mg(NO3)2、Na2CO3、NaCl等。

2.低温灰化法 在等离子体低温灰化炉中进行。利用高频等离子体技术，以纯O2为氧化剂，在灰化过程中不断产生氧化性强的氧等离子体(激发态氧分子、氧离子、氧原子、电子等的混合体)，使样品在低温下灰化。 优点：克服了高温灰化法的缺点。 缺点：仪器设备昂贵，灰化时间长。

3.湿消化法 湿消化法：在加热条件下，利用氧化性的强酸如浓HNO3、H2SO4、HClO4等氧化分解样品中的有机物。由于消化是在液态下进行的，故称为湿式消化。为了加快分解速度，有时需加入其他氧化剂如H2O2、KMnO4等或催化剂如V2O5、SeO2、CuSO4等。 优点：简便快速、分解效果好，待测元素的挥发损失少，便于多元素的同时测定。 缺点：在消化过程中产生大量酸雾、氮和硫的氧化物等强腐蚀性有害气体，必须有良好的通风设备，同时要求试剂的纯度较高，否则空白值较大。

4.微波溶样法 微波溶样法：是将微波快速加热和密闭罐消化的高温高压特点相结合的一种新型而有效的分解样品技术。 微波溶样装置：由微波炉、密闭聚四氟乙烯罐组成。分解样品时，样品放入密闭罐中，加入适量氧化性强酸、H2O2等试剂。

微波溶样法原理：微波穿透密闭罐作用于消化试剂和样品时，一方面使试剂、样品中的极性分子快速转向和定向排列，产生剧烈的振动、摩擦和撞击作用，使样品与试剂的接触界面不断快速更新，加速了样品的分解；另一方面，样液中的各种离子在高频电磁场作用下产生快速变换方向的迁移运动，离子与周围各种分子的碰撞机会增加而使体系升温，使样品被撕裂、震碎、分解。

(三)水解法 酶水解法：特别适用于生物样品。用酸、碱、酶对样品进行水解，使被测成分释放出来。例如：乳制品中脂肪的测定则采用氨水水解，使乳中的酪蛋白钙盐溶解，并破坏胶体状态，释放出脂肪；测定食品中硫胺素含量时，用淀粉酶进行水解。 优点：是作用条件温和，可有效防止待测物的挥发损伤，同时可维持金属离子的原有价态以进行形态分析，因此既可用于无机成分分析，也可用于有机成分分析。

三、干扰成分的分离和被测物的富集 溶剂萃取法(solvent extraction) 液膜萃取法(liquid membrane extraction，LME) 固相萃取法(solid phase extraction，SPE) 超临界流体萃取法(supercritical fluid extraction，SFE) 浊点萃取法(cloud point extraction，CPE)、 沉淀法(precipitation) 共沉淀法(coprecipitation) 挥发法 蒸馏法 气化分离法 泡沫浮选法(foam flotation) 衍生化法(derivatization)

(一)溶剂萃取法（液-液萃取法） 溶剂萃取的基本原理：是利用物质在互不相溶的两种溶剂中分配系数(溶解度)的不同而进行分离的方法。利用试样溶液(水相)与另一种不相混溶的有机溶剂(有机相)一起振摇，静置分层后，使溶液中某种或几种组分转移到有机溶剂中，从而与试样溶液中的干扰组分分离的方法。

(1)分配系数：在一定温度下，溶质A在两种互不相溶的溶剂中的分配达到平衡时，A在有机相与水相中浓度的比值为常数，称为分配系数(distribution coefficient)，用KD表示。 (2)分配比：分配比指在一定温度下，溶质A在两相中分配达到平衡时，A在有机相中各种存在形式的总浓度c有与在水相中各种存在形式的总浓度c水之比

(3)萃取效率： (extraction efficiency)E％ 表示物质被萃取的完全程度。指物质被萃取到有机相的百分率，即被萃取物质在有机相中的量与被萃取物质总量之比 分子分母同时除以C水V有 当V水=V有时 多次萃取后留在水相中被萃取物质的量

(二)液膜萃取法 原理：用与水互不相溶的有机溶剂将多孔聚四氟乙烯薄膜浸透，用该薄膜将样品水溶液和萃取剂分隔成两相。通过加入反应试剂和控制反应条件，使待测组分形成易溶于有机相的活化态中性分子，中性分子通过扩散作用溶入多孔聚四氟乙烯有机液膜中，并扩散进入萃取相，离解为非活化态的离子，从而无法返回液膜，其结果就相当于不断地使被萃取相中的物质即离子通过液膜进入萃取相，达到萃取分离之目的。

(三)固相萃取法和固相微萃取法 将试样溶液通过预先填充固定相的柱子，被分离组分通过吸附、分配、离子交换等形式被保留，然后用适当的溶剂洗脱，以达到分离、富集和净化的目的。

萃取柱：柱管材料可用聚丙烯塑料、玻璃及不锈钢，内部填充颗粒直径约40μm、总质量为0.1～1g的固定相填料。 常用的固定相填料：硅胶、氧化铝、聚酰胺、离子交换树脂以及键合C18、C8、氰基的硅胶等。

其它萃取方法 超临界流体萃取法 浊点萃取法 沉淀与共沉淀法 气化分离法 泡沫浮选法 衍生化法

谢 谢！