第三章样品分析的一般步骤本章主要内容：样品的采集和保存样品的处理分析方法的选择和分析结果的表示

第三章样品分析的一般步骤 本章主要内容： • 样品的采集和保存 • 样品的处理 • 分析方法的选择和分析结果的表示

卫生分析除了要学习数据处理和常用的仪器分析方法外，还需要学会如何采样，如何进行样品的前处理。卫生试样种类繁多，分析的项目和方法也多种多样，但不论分析何种物质，采用什么方法，定量分析不外乎包括以下几个步骤：卫生分析除了要学习数据处理和常用的仪器分析方法外，还需要学会如何采样，如何进行样品的前处理。卫生试样种类繁多，分析的项目和方法也多种多样，但不论分析何种物质，采用什么方法，定量分析不外乎包括以下几个步骤： 1、样品的采集和保存； 2、样品的前（预）处理（提取、分离、净化）； 3、分析方法的选择、测定； 4、分析数据的处理。

样品的采集和前处理对卫生分析来说非常重要。因为在卫生分析工作中不可能把待测定的物质全部拿来分析，只能合理的取其中一部分，这就是采样。样品的采集和前处理对卫生分析来说非常重要。因为在卫生分析工作中不可能把待测定的物质全部拿来分析，只能合理的取其中一部分，这就是采样。采集的样品一般也不可以直接进行仪器分析, 因为其中各种杂质、干扰物很多，所以分析前要进行前处理。即, 对样品进行分解、提取、净化、浓缩等前处理操作，然后才能进行仪器分析。只有正确、合理地采样; 高效地提取、分离、净化，才能准确地进行分析、测定，才能得到准确、可靠的数据。

所以, 正确、合理、高效地采样和进行样品前处理，是卫生分析不可缺少的两个重要步骤。如果采集的样品不能真实放映被测对象的总体，或待测组分在前处理过程中大量损失，再熟练的分析人员、再精密的仪器，也得不到准确的分析结果。目前，对各种样品采样和预处理的新方法、新技术的研究、探索和完善已成为卫生分析重要课题之一。

第一节样品的采集和保存 总体( population)——分析对象的全体, 是一类属性完全相同的物质. 样品( Sample ) ——从总体中抽出一小部分代表物质. 采样 ( Sampling )——从总体中采集样品的操作过程. 卫生试样种类繁多（如：空气、水、食品、生物制品），各类试样的采样方法不同。详细的采样方法将在后续课程中学习，这里只讲采样应遵循的原则及各类采样方法简介。

一、样品采集的原则 （一）代表性和均匀性采集的样品必须能充分代表被采样品的总体。组成组成完全相同这就要求: 1、总体分布要均匀，采样才具有代表性。所以，采集液体、半流体样品前要充分摇匀，如尿样、鲜奶、油等。 2、要正确地确定总体，采样才具有代表性。总体为被检验的具有相同属性的一批物质。性质特征外观完全相同

不同属性的物料不能构成一个总体。 如：监测运河水的污染情况，不能将整个运河水体作为一个总体，因为不同河段、上游、下游水的属性不同。污水排放点附近和其它河段水的性质不同。不同污水排放点的河水性质不同，所含污染物不完全相同。所以要在运河水体的不同位置、不同断面（深度）设定多个采样点，即确定多个总体。在每个总体中再采集相对应的样品，这样才具有代表性。（二）典型性卫生分析一般都有其明确的目的，要针对检验目的，采集能充分说明检测目的的典型样品。如：掺假食品、假烟、假酒等，应挑选可疑部分送检。如：食物中毒，采吃剩食品、餐具、呕吐物等检验。

如：监测某工厂排放废气对空气污染情况。应在污染源常年主风向的下风向区的不同距离设几个采样点，上风向区的远距离处设对照点。如：监测某工厂排放废气对空气污染情况。应在污染源常年主风向的下风向区的不同距离设几个采样点，上风向区的远距离处设对照点。（三）适时性按照检测的需要，有些样品的采集要有适时性，即根据季节、时间、检测对象的某些规律适时采样。如：污水排放点要在污水排放时间采样；发现食品中毒要及时赶到现场采样；进行水的常规监测，每年要在丰水期、枯水期、平水期各采样2次，以便了解水质随季节变化的情况。

二. 样品的保存： 保存原则：保存期内，样品与原样品的质量相同，或待测组分不损失、不污染。保存方法： ① 密封保存法 ② 冷藏或冰冻 ③ 化学保存法：调溶液的pH值　　　　　　　　　加防腐剂、稳定剂、抗凝剂、沉淀剂等如：血样加抗凝剂；尿样加少量浓HNO3防腐。

注意事项： 1. 选择适合样品存放的器皿. 一般, 分析样品中有机物，用玻璃器皿；　　分析样品中无机物，用聚四氟乙烯塑料器皿，避免玻璃器皿中金属离子溶出，减少吸附． 2. 不论何种方法保存，采样后都应及时尽快分析。采样和分析间隔越短，分析结果越准确、可靠。保存方法、保存时间（稳定性）需通过实验确定。

三、各类样品采集 （一）空气样品气体（SO2、CO、NO、 NO2) 气态蒸汽（低b.p有机物，苯、甲苯）空气中污染物有多种状态液态——雾烟气溶胶固态尘污染物存在状态不同，采样方法不同。另外，还要根据空气中污染物浓度、采样目的、测定方法及灵敏度、现场气象条件的不同确定采样点、采样时间、采样次数、采样量等。

1、直接采样法（集气法）： ——将空气样品收集在容器内，带回实验室分析。适用范围：空气中有害物质浓度较高或测定方法灵敏度高，分析时可用此法（不适于气溶胶）。采样工具：大注射器、真空瓶、塑料袋等。采样方法：（1）注射器法： 50ml、100ml （2）真空法： ① 抽真空 ②在采样点打开活塞（3）置换法： ① 迅速抽大于集气瓶6—10倍的空气 ② 充满水 ③在采样点放掉采样量：小于1升。抽气抽气

2、浓缩采样法（富集法） 空气中有害物质浓度大都较低，即使污染较严重，有害物质浓度超出卫生标准，但一般仍在仪器最低检测限以下。不能直接进行仪器分析，所以要用吸附、吸收等富集方法将大量空气中的污染物进行富集。使其达到能够进行仪器分析的浓度水平。（1）溶液吸收法： ——大量空气通过吸收液，有害物质被吸收或溶解。适用范围：待测组分以气态、蒸汽和气溶胶形式存在出气气进吸收液（根据待测组分性质选）

（2）固体吸附剂阻留法（常用，采样效率高）（2）固体吸附剂阻留法（常用，采样效率高） ——利用固体吸附剂的吸附作用富集有害物质适用范围：待测组分以气态、蒸汽形式存在步骤： ① 采样（大量空气通过采样管0.1—0.5L/min，吸附） ②洗脱（合适的有机溶剂解吸） ③ 测定进气连接采样器固体吸附剂常用吸附剂：活性炭、硅胶、分子筛、聚酰胺等洗脱：将吸附剂倒入具塞比色管中，用适当的少量有机溶剂洗脱（1ml左右），然后分析。洗脱液中待测物含量比原空气中大大增加，达到了富集的目的。

（二）水样的采集 1、天然水、饮用水自来水：先放水几分钟河流湖泊：采距岸边1—2米、距水面20—50厘米的水。（水质稳定，可在选好的采样点不同季节采样数次，） 2、生活污水、工业废水（水质不断变化）事先了解清楚排放规律，再确定采样时间和采样点。采样容器：玻璃瓶、塑料桶、塑料瓶。（用于采集一定深度的水样）

（三）食品样品 注意样品的均匀性 1、液体、半液体食品——搅匀，用长型管分层采（酒、油、奶、饮料等） 2、颗粒食品——混匀，反复按四分法缩分采样（米、面、糖等） 3、不均匀食品——用粉碎机或均浆机均浆，然后按四分法缩分采样（鱼、肉、蔬菜、水果）

按采样目的不同, 有以下几类食品样品： 工厂样品—— 为监督食品生产的质量和卫生质量（对照产品质量标准和卫生标准）如：饮料、成份、添加剂、卫生质量。卫生监督样品——为监督检查食品是否符合卫生标准揭发样品——调查、检验是否违反了食品法（如：假酒、毒米、毒油、假盐、掺假面粉）流行病学样品——各类毒物中毒样品。及时采样、及时分析、查有害物质的种类、含量和中毒原因。注意代表性、典型性和适时性。

（四）生物材料样品 人、动物的体液、排泄物、分泌物、脏器组织等。最常测的是血样、尿样，其次是毛发、呼出气、唾液、粪便等。 1、尿样进入人体的有害物质在体内会发生富集、降解、转化等生化过程。毒物及代谢产物绝大多数从尿中排出，尿中含量多数与其在血中含量有较大的相关性，且尿样收集较方便，受检者易配合，所以应用普遍。采样时间 ① 24h尿样（全日尿）将24h尿全部收集、混合、量体积，加几滴浓 HNO3防腐。 ② 班前、班中、班后尿通过测定，了解机体接触毒物的情况。 ③晨尿（常代替24h尿）

2、血样 血液中有毒物质的浓度可反映肌体近期接触毒物的程度，常与机体吸收的毒物呈正相关，但采样麻烦，受检者不易接受和配合。应用不如尿样普遍。采样方法：少量：从手指、耳垂取； 0.5ml 以上：肘部抽静脉血。采样时间：早餐前；班前、班后。 3、呼出气用个体采样器挂在胸前（内装吸附剂）。 4、毛发每段毛发能反映不同时期营养吸收情况和判断有无有毒元素进入体内及其积累程度。采样方法：取枕部2—3厘米内的发段。（可反映近期情况）

第二节样品的处理 一、样品处理的目的采集到的样品绝大多数不能直接分析。有的是因为含量太低，仪器分析的灵敏度达不到，如：自来水样。多数是成份复杂，含大量的干扰成份，所以必须进行前处理。目的：① 浓缩、富集被测组分，使浓度达到可分析的水平； ② 分离、净化、除去共存的干扰物； ③ 通过生成衍生物的方法，使一些无检测信号的待测组分转化成具有较高相应信号的化合物； ④ 经预处理后的样品更易保存和运输； ⑤ 除去样品中对分析仪器有害的组分，保护仪器。

样品处理要求： ① 分解法处理时，必须分解完全，样品不损失。 ② 样品不污染 ③ 试剂消耗尽可能少 ④ 所用器皿与样品相适应

二、样品预处理方法（样品溶液的制备，预处理的第一步）二、样品预处理方法（样品溶液的制备，预处理的第一步）样品溶液的制备——将采集的样品制成可测定的状态。不同类型的样品，样品溶液的制备方法不同；测样品中无机物和有机物样品溶液的制备方法也不相同。如：分析样品中无机物，样品溶液的制备需经消化分解破坏掉样品中的有机物。如：分析样品中有机物，样品溶液的制备需先用有机溶剂提取，然后再进行分离净化（柱层析、萃取、薄层层析等）、浓缩、定容等步骤，分析干扰成分。

（一）溶解法 1、水溶法（水浸法）：用蒸馏水浸泡样品，将待测组分浸出。适用于水溶性大的组分，如：食品中添加剂-苯甲酸（防腐剂）的提取。中草药有效成分的提取。 2、酸性水溶液浸出发：用弱酸或强酸溶液浸泡，提取样品中的组分。常用此法提取样品中的某些微量元素。 3、碱性溶液浸出法：用弱碱或强碱溶液浸泡，提取样品中被测组分。酚类等有机物常用此法提取。

4、有机溶剂浸出法：最常用的提取样品中有机物的方法。根据提取液与组分“相似相溶”的原理选择溶剂。常用有机溶剂：石油醚、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷等。4、有机溶剂浸出法：最常用的提取样品中有机物的方法。根据提取液与组分“相似相溶”的原理选择溶剂。常用有机溶剂：石油醚、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷等。为提高萃取效率，可用索氏提取法，索氏提取器见图（P36图3-1），适用于从固体或粘稠试样中提取有机物。如：用乙醚以索氏提取法连续提取茶叶中脂肪。

（二）分解法（样品的消化技术） —— 适用于测定样品中无机离子测定样品中无机元素，样品中共存的大量有机物干扰测定。必须通过消化的方法将样品中的有机物破坏或分解，并且使无机物转化为便于测定的离子状态。 1. 干灰化法（灼烧，不加试剂）适用于取样量多、无机元素含量高、无机元素不易挥发的情况。分为：高温分解法、低温灰化法。 2. 湿法消化法在加热条件下，用强氧化剂（浓 HNO3、高氯酸、浓H2SO4、H2O2等）与样品一起煮沸，分解有机物。适用于含量少、易挥发的微量元素的试样处理。

常用经典的样品消化方法： 1.干灰化法

常用经典的样品消化方法： 2. 湿法消化

湿消化法注意事项： ① 消化必须在通风橱中进行，因消化过程中产生大量的酸雾、氮和硫的氧化物，有很强的刺激性、腐蚀性和毒性。 ② 均需小火平稳加热。

湿法消化其它方法

三、干扰成分的分离（样品的分离净化与富集）三、干扰成分的分离（样品的分离净化与富集）试样通过前面的提取或消化，得到的粗试液中还含有许多干扰成份，需进行进一步的分离净化操作，将待测成份与干扰成份分离后，再进行仪器分析测试。常用的分离净化方法有液液萃取法、固相萃取法、沉淀法、挥发和蒸馏法等。

样品分离富集的方法

样品分离富集方法

（一）液液萃取法（ L-L extraction ） 是卫生分析常用的经典的分离方法。方法：用分液漏斗操作。水层（试液）中加入不相混溶的有机溶剂。进经振摇，待测组分进入有机相，不溶于有机相的干扰成份尚在水相，与待测组分分离。

操作： 优点： ①设备简单；②操作简单；③分离效果好。缺点； ①使用大量易挥发且有毒的有机溶剂； ②操作繁琐。

1、萃取的基本原理 （1）分配系数——溶液A在不相溶的两相中分配达到平衡时，A在两相中的平衡浓度之比在一定温度时为一常数。 KD = [A]有/[A]水 KD与溶质、溶剂特性及温度有关。若溶质有解离、缔合等反应，不适合用此定律。（2）分配比——溶质A在两相中分配达平衡时，A在两相中各种存在形式的总浓度之比为一常数。当V有 = V水时，D W有

2. 萃取百分率 E% (分子分母同除以C水V有) 讨论: ① 当V水= V有时, D = 1时， E% = 50%；D = 9时， E% = 90%， D越大, E% 越大 ②D一定, V水/V有越小, 即V有越大, E%越大。（增幅小）

为提高液—液萃取效率，可用连续液—液萃取器，装置图见图3-2 ，连续液-液萃取装置结构示意图。

靠V有增大， E% 的增幅小，且有机溶剂用量大，费用高且操作麻烦，造成污染。选用D大的萃取溶剂，提高E%。即选和组分极性相近，对组分溶解度大的有机溶剂。由上式可计算出，用同量的有机溶剂分多次萃取比一次萃取的效率高。

3、物质的极性 亲水性（极性强）——无机盐（含亲水性基团多的有机物）易溶于水，难溶于有机溶剂。有机物含有亲水性基团越多，亲水性越强，极性强越强。亲水性基团：-OH、-SO3H、-SO3Na、-COOH、 -NH2、-NH3+X- 疏水性（极性弱）——大多有机物难溶于水，易溶于有机溶剂。含疏水性基团越多，疏水性越强，极性强越弱，水溶性越差。疏水基团：—R、 — Ar、卤代烃基等。疏水性强的有机物可直接萃取，亲水性强的无机盐，不适合直接萃取。

如：从水中萃取Ni2+， Ni(H2O)6丁二肟螯合物氯仿（水合离子，亲水）pH=9氨溶液萃取 4. 萃取条件的选择有机物（疏水性的）——直接萃取，选择分配比大的有机溶剂。如：丙酮萃取有机磷农药；环己烷萃取水中苯并芘等。无机物（亲水性的）——间接萃取, 生成螯合物或离子缔合物。 Ni(H2O)62+ + 2HO-N═CHCH2CH2CH═N-OHpH=9 螯合物 + 4H+萃取

生成螯合物萃取条件的选择： ① 生成的螯合物越稳定（K稳），萃取效率越高； ② 螯合剂有一定的亲水基团，在水中有一定的溶解度，否则螯合物无法生成。（象肟 , 有—OH） ③ 酸度越低，螯合平衡向右移动，螯合物越稳定，但酸不易太低，因为金属离子易水解。 ④ 选择对螯合物溶解度大的萃取溶剂，并且与水不互溶，能形成两相（分层）且毒性小。

萃取剂的选择：萃取剂与组分“相似相溶”，即选和组分极性相近，对组分溶解度大的有机溶剂。萃取剂的选择：萃取剂与组分“相似相溶”，即选和组分极性相近，对组分溶解度大的有机溶剂。 5. 液-液萃取法的应用如：直接萃取水、尿样、血样等液体样品中有机物污染物。固体样品需先粉碎或均浆，用有机溶剂提取，需用液-液萃取进一步分离时，须将有机溶剂旋转蒸发，残渣溶于水后，再用有机溶剂萃取。或用热水煮沸提取，再用有机溶剂萃取。如：中草药中有效成分的分离净化。

如：蔬菜中灭多威的提取、分离净化。 试样均浆、称重乙酸乙酯旋转蒸发蒸馏水溶解提取除溶剂残渣石油醚萃取氯仿萃取3次旋转蒸发定容 5ml GC 分析色素杂质灭多威溶剂

(二）超临界流体萃取（supercritical fluid extraction) • ——用超临界流体作萃取剂，从复杂样品中分离提取待测组分的提取分析技术。 • 超临界流体—— 介于气体和液体之间的一种非气态非液态的物质。这类物态只能在温度和压力超过临界点时才能存在。 • 特性：密度接近液体，易溶解待测组分；粘度、扩散系数接近气体，传质速率快。 • 常用超临界流体：液态二氧化碳、液态乙烯、液态乙烷等。 • 用二氧化碳作超临界流体的优点：临界温度低、易操作、化学性质不活泼、无毒、无嗅、无味、无污染。

（三）固相萃取法 solid phase extraction（液固萃取 liquid solid extraction）液—液萃取操作烦琐、费时、需用大量有机溶剂，造成污染，且富集倍数不高。70年代中期出现固相萃取的新方法。 1. 基本原理利用色谱柱中固定相保留被测组分，然后用适当的少量溶剂将其洗脱，达到分离、富集的目的。（1）吸附柱色谱（2）键合相分配柱色谱（3）离子交换柱色谱（4）分子排阻柱色谱（5）巯基棉分离富集技术

2. 固相萃取装置及操作技术 将固定相填充到小型玻璃或塑料柱内，制备成小型一次性色谱柱。将试样注入小柱上端，用适当溶剂洗脱。盛装固体颗粒的玻璃管称为层析柱或色谱柱（column）；装在层析柱中的固体颗粒称为固定相（stationary phase）；淋洗用的溶剂称为洗脱剂或流动相（mobile phase）。

或先将待测组分洗脱下来，干扰物尚留在柱子上；或先用水将干扰物洗脱下来，再用少量有机溶剂将待测组分洗脱下来，达到分离、富集的目的。或先将待测组分洗脱下来，干扰物尚留在柱子上；或先用水将干扰物洗脱下来，再用少量有机溶剂将待测组分洗脱下来，达到分离、富集的目的。常用固定相：固体吸附剂（活性炭、硅胶、氧化铝、吸附树脂等）、化学键合相（ C18）、离子交换树脂、葡聚糖凝胶等。

3. 固相萃取法应用 如：富集水中有机磷农药。用1L水通过GDX—502吸附小柱，农药被吸附，用10ml丙酮洗脱，缓缓吹氮挥发溶剂，用丙酮定容5ml，富集倍数200倍。如：分离尿中可的松，尿液通过C18小柱，可的松及尿液中杂质均被保留在柱子上，先用2ml CH3OH：H2O（20：80）洗脱杂质，再用2ml CH3OH洗脱可的松，用CH3OH定容2ml测定。

（四）蒸馏和挥发法 利用物质挥发性的差异或沸点的不同进行分离的方法。 1. 蒸馏法：通过蒸馏，将b.p.不同的组分先后蒸出。达到分离，或将低b.p.的待测组分蒸出，与干扰物分离。 普通蒸馏法：用于沸点在40~150 °C之间的化合物的分离。用常压蒸馏装置。通过蒸馏将b.p.不同的组分先后蒸出，分别接收，达到分离。 b.p. 差别越大，分离越完全。如：用紫外分光光度法测水尿酚，通过蒸馏将苯酚蒸出，与样品中甲酚及其它成份分开。

第三章 样品分析的一般步骤 本章主要内容： 样品的采集和保存 样品的处理 分析方法的选择和分析结果的表示