第二章样品的采集保存和处理教案1

第二章 样品的采集、保存和处理 §2.1样品的采集与保存 章节 §2.2样品的预处理 §2.2.1试样处理的目的 §2.2.1试样溶液的制备 教 学 目 的 教学 重点 及 突出 方法 教学 难点 及 突破 方法 相关 内容 素材

课时 2 1、熟悉样品采集的一般原则； 2、熟悉各类样品（如空气、水、食品、生物材料）的采集方法； 3、了解各类样品（如空气、水、食品、生物材料）保存方法。 1、 样品采集的一般原则； 2、 各类样品（如空气、水、食品、生物材料）的采集方法。 详细讲解及举例说明 1、 样品和总体的关系； 2、 样品的预的处理目的。 详细讲解及举例说明 无极化学、有机化学 卫生化学（第六版） 教师授课思路、设问及讲解要点 请同学们回想一下卫生分析的一般过程包括哪些？【计划讲解5分钟】 1、实验方案设计； 2、样品的采集和保存； 3、试样的预处理； 4、分析方法的选择及试样的测定； 5、分析数据的处理与结果表达； 教 学 过 程 §2.1样品的采取和保存【计划讲解10分钟】 定量分析的基本思想：定量分析工作多数是通过对全部样品中的一部分有代表性物质的测定，来推断被分析对象总体的性质。 分析对象的全体称为总体（population），它是一类属性完全相同的物质。构成总体的每一个单位称为个体。 从总体中抽取部分个体，作为总体代表性物质进行分析测定，这部分个体的集合体称为样品（sample）。从总体中抽取样品的操作过程称为采样（sampling） 为什么要采集样品？ § 2.1.1 样品采集的基本原则 取样是定量分析中的第一步； 取样的基本原则：具有代表性、典型性、适时性； 取样的基本步骤： （1）收集粗样（原始试样）； （2）将每份粗样混合或粉碎、缩分， 减少至适合分析所需的数量； （3） 制成符合分析用的试样。 正确取样应满足以下要求： 1. 大批试样(总体)中所有组成部分都有同等的被采集的几率； 2. 根据给定的准确度，采取有次序的或随机的取样，使取样费用尽可能低； 3. 将 n 个单元的试样彻底混合后，再分成若干份，每份分析一次。 样品采集过程要注意的问题： 1、防止样品被污染及避免被测组分的损失。 2、采集的样品要做详细的记录，包括：采样时间、地点、位置、温度和压力等。 3、采样量适当，采样量的多少，主要决定于检测项目，检测项目多，要多采。 4、采集的样品至少两份，一份作为分析样品，一份作为保存，留作复检或仲裁之用。 § 2.1.2 样品采集方法【计划讲解20分钟】 1. 组成比较均匀的物料 2. 组成很不均匀的物料 3、湿存水的处理 § 2.1.3卫生分析中各类样品的采集方法 § 2.1.3.1空气 在进行大气监测、作业场所空气中有害成分的监测、室内空气和公共场所空气质量的监测，需要采集空气样品。 由于空气污染物的种类及来源不同，它们的物理化学性质及在空气中的存在状态也不同，有的以气态（ NOX 、SO2 、CO、 O3 等）或蒸气状态（苯、甲醛、丙烯醛等）逸散在空气中，有的以微滴或固体小颗粒分散在空气中呈气溶胶状态（烟、雾、悬浮颗粒物）。 采样时应根据监测目的和检项目选择合适的采样点、采样时间、采样频率和采样方法，并预先计算采样量。采样方法应根据被测物在空气中的存在状态和浓度以及检测方法的灵敏度来选择 § 2.1.3.1.1直接采集法： 适用于空气中的被测组分含量较高或分析方法较灵敏的情况。 § 2.1.3.1.2浓缩采集法：适用于空气中的被测组分含量较低或分析方法灵敏度较低的情况。 教 学 过 程 续 § 2.1.3.1.2.1溶液吸收法：主要用于气态、蒸气状态物质的采集。空气通过装有吸收液的吸收管时，被测组分由于溶解作用或化学反应进入吸收液中，达到浓缩的目的。吸收液应对被测组分有较大的溶解度，或与其发生化学反应的速度快，吸收效率高，并且对后续分析无干扰。常用的吸收液有水、水溶液及有机溶剂。 § 2.1.3.1.2.2固体吸附剂阻留法：主要用于气态和蒸气物质的采集。空气通过装有固体吸附剂的吸收管时，被测组分被固体吸附剂吸附，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。 § 2.1.3.1.2.3滤纸滤膜阻留法：主要用于采集不易或不能被液体吸收的尘粒状气溶胶，如烟、悬浮颗粒物等。空气通过滤纸或滤膜时，被测组分被阻留在滤膜上，达到浓缩的目的。 § 2.1.3.1.2.4冷阱吸收法: 也称低温浓缩法，将一个U型管浸入液氮（-196℃）中，通过便携常用泵将空气样品收集到冷阱中，选择性地浓缩空气中的某些组分，然后在40 ℃ -70℃解吸后进行分析。如空气中挥发性有机硫化物分析可采用这种采集方法。 浓缩采集法采集的样品代表采样期间被测组分在空气中 平均浓度。 § 2.1.3.1.3采样装置 § 2.1.3.1.3.1收集器:直接收集型和浓缩富集型。 § 2.1.3.1.3.2流量计：计量所通过气体流量。 § 2.1.3.1.3.3采样动力：多采用真空泵。 正确取样应满足以下要求： § 2.1.3.2水: 水样分为天然水、生活饮用水、生活污水和工业污水等，应根据监测目的、水样的来源和检测项目选择合适的采样点、采样时间、采样频率和采样方法，有的监测项目要求现场或立即测定，如pH、余氯、水中溶解氧等；有的项目允许样品存放一定时间，应采取适当方法保存。 常用的采样容器有水桶、单层采水瓶、深层采水器、急流采水器、采水泵等，其选择取决于水体情况。存放水样的容器常用聚乙烯瓶或桶、硬质玻璃瓶、不锈钢瓶，采样量主要决定于检测项目的多少及检测目的而定，一般为2升-3升。 § 2.1.3.3食品： 食品的检测项目主要有食品的营养成分、功效成分、鲜度、添加剂及污染物 等。可按随机抽样、系统抽样、和指定代表性样品的方法采样。 一、随机抽样时:总体中每份样品被抽取的几率都相同。如食品的合格率，分析食品中某种营养素的含量是否符合国家卫生标准。 二、系统抽样:适用于样品随空间、时间变化规律已知的样品采样，如分析生产流程对食品营养成分的破坏或污染情况。 三、指定代表性样品:适用于掺伪食品、变质食品的检验，应选取可疑部分采样。 § 2.1.3.4生物材料：生物材料是指人和动物的体液、排泄物、分泌物、及脏器等。包括血液、尿液 、毛发、指甲、唾液、呼出气、组织和粪便。 § 2.1.3.4.1血液： 包括全血、血浆、和血清。可反映机体的近期状况，成分比较稳定，取样污染少，但取样量和取样次数受限制。可采集指血、耳垂血（需血量较少时）或静脉血（需血量较多时）根据被测物在血液中的浓度，分别选用全血血浆和血清进行分析。 § 2.1.3.4.2唾液：唾液作为生物材料样品，具有采样方便、无损伤、可反复测定的优点 。唾液分为混合唾液和腮腺唾液，前者易采集，应用较多，后者需要专用取样器，样品成分校稳定，受污染机会少。 § 2.1.3.4.3毛发：毛发作为生物样品的优点是 1、毛发是许多重金属元素的蓄积库，含量比较固定。 教 学 过 程 续 2、可以记录外部环境对机体的影响。头发每月生长1-1.5cm，它能反映机体近期或过去不同阶段物质吸收和代谢的情况。 3、头发易于采集、便于长期保存。 § 2.1.3.4.4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小时内取样，并要防止所用器械带来的污染，采集的样品应尽快分析，否则需将样品冷冻保存。 § 2.1.3.4尿液：由于大多数毒物及其代谢物经肾脏排出，同时尿液的收集也比较方便，所以尿液作为生物材料在临床和卫生检验中应用较广。但尿液受饮食、运动、和用药的影响较大，还容易带入干扰物质，所以测定结果需加以校正或综合分析。由于测定结果受排尿量影响，所以常用比重法和肌酐法校正测定结果。 § 2.1.4 样品的保存方法 采集的样品应尽快分析，对于不能及时分析的样品应妥善保存。由于物理、化学和微生物的作用，样品在存放过程中应力求被测组分不损失、不污染。如应避免被测组分挥发、容器 及共存固体悬浮物的吸附，防止共存物之间发生化学反应，避免微生物引起的样品分解等。应根据样品的性质、检测项目及分析方法，选择适当的样品保存方法。常用的保存方法有如下三种： § 2.1.4.1 密封保存法：防止空气中的氧气、水、二氧化碳等对样品的作用及挥发性组分的损失等 § 2.1.4.2 冷藏保存法：对于易变质、含挥发性组分的样品，采样后应冷冻或冷藏保存。该方法特别适用于食物样品和生物样品的保存，较低温度下可减缓样品中各组分的物理化学作用、抑制酶的活性及细菌的生长和繁殖。 § 2.1.4.3 化学保存法 在采集的样品中加入一定量的酸、碱或其它化学试剂作为调节剂、抑制剂或防腐剂，用以调节溶液的酸度，防止水解、沉淀等化学反应，抑制微生物的生长等。一、加入硝酸调节酸度：如为了防止水样中的重金属离子水解、沉淀。 二、加入氢氧化钠：测定氰化物、挥发性酚类使其生成盐。 三、加入苯甲酸、三氯甲烷的防腐剂：防止食品腐败变质。 此外，样品的保存还应注意存放容器的选择、容器的洗涤及存放时间。容器选择主要决定于样品的性质和检测项目，材料应是惰性的，且对被测组分吸附很小，易洗涤。如测定水样中微量金属离子时，选择聚乙烯或聚四氟乙烯塑料容器；测定有机污染物时可选择玻璃容器为好。容器在使用前，一定要洗涤干净。样品存放时间决定于样品性质、检测项目的要求和保存条件。 §2.2 样品的预的处理【计划讲解10分钟】 §2.2.1试样处理的目的：采集的大多数样品是不能直接测定的，必须 经过适当的物理或化学处理，才能测定。样品处理应达到如下目的： 1、使被测组分从复杂的样品分离出来，制成易测定的溶液形式； 2、除去对分析有干扰的基体物质； 3、如果被测组分浓度较低还需进行浓缩或富集； 4、如果被测组分用选定的方法难以检测还需要进行衍生化处理使被测组分定量转移成另一种易于检测的化合物。 对样品处理的要求：（1）被测组分不损失或损失很小；（2）样品不能被污染;（3）试剂用量少、方法简便易行、速度快对环境和人员污染小。 §2.2.2试样溶液的制备 §2.2.2.1分解法基础知识：分解法分为全部分解法和部分分解法。全部分解法是将样品中的所有有机物分解破坏成无机成分，适用于测定样品中无机成分。部分分解法是使样品中的大分子有机物在酸、碱或酶的作用下水解成简单的化合物，使待测组分释放出来，适用于测定有机成分。 1. 对分解方法的要求 (1) 分解完全、分解速度快； 教 学 过 程 续 (2) 分离测定容易； (3) 不导致试样中待测组分损失或沾污； (4) 无污染或污染小。 2. 常用分解方法 湿法（溶解法）：用酸或碱溶液分解试样； 干法（熔融法）：用固体碱或酸性物质熔融分解。 特殊分解方法：氧瓶法、钠解、微波溶解等。 3. 湿法分解中的溶剂选择原则 （1）能溶于水的用水作溶剂； （2）不溶于水的酸性物质采用碱性溶剂，碱性试样采用酸性溶剂； （3）还原性试样采用氧化性溶剂，氧化性试样采用还原性溶剂； （4）有机溶剂浸出法。 § 2.2.2.2 无机物的分解 一. 溶解法:主要选用无极的强酸或强碱，来溶解金属、金属氧化物、合金及不溶于水的盐类。 二. 熔融法（熔剂与样品在高温下反应）: §2.2.1.3 有机物的分解 1.有机溶剂浸出法：适用于易溶于有机溶剂的待测组分。常用的有机溶剂有乙醚、石油醚、氯仿、丙酮、正己烷等。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。其依据： （1）“相似相溶”原则； （2） 酚、有机酸溶于乙二胺、丁胺等碱性溶剂 （3）有机碱、生物碱易溶于甲酸、乙酸等酸性溶剂； 2. 分解法 （1）干灰化法：包括高温灰化法和低温灰化法。 ①高温灰化法利用高温（450 ℃ -550℃）破坏样品中的有机物，使之分解呈气体逸出。具体方法是将样品置于坩埚中，先低温炭化，然后转移至高温炉（马弗炉)中进一步灰化，直到剩下白色或灰白色无机残渣，取出冷却后用水或酸溶解残渣。 ②低温灰化法是利用高频等离子体技术，以纯氧为氧化剂，在灰化过程中不断产生氧化性强的氧等离子体（由激发态氧分子、氧离子、氧原子、电子等混合组成），产生的氧等离子体在低温下破坏样品中的有机物，该方法所需灰化温度低，可大大降低待测组分的挥发损失；有机物分解速度快，样品处理效率；由于不需外加试剂，空白值低。 ③氧瓶燃烧法：有机物中卤素、硫、磷、硼等元素测定及部分金属Hg、Zn、Mg、Co、Ni测定 ④定温灰化法：在坩埚中加热(500～550℃)分解，灰化常用于有机物和生物试样中的无机元素锑、铬、铁、钼、锶、锌等； （2）湿消化法 在加热的条件下，利用氧化性的强酸或氧化剂来分解样品。湿消化法使用的试剂成消化剂，常用的消化剂有硝酸、硫酸、高氯酸、高锰酸钾和过氧化氢等 该方法的优点：消化速度快、分解效果好、消化温度低、被测组分挥发损失少。 该方法使用时注意：由于在消化过程中使用大量酸，产生大量酸雾、氮和硫的氧化物等强腐蚀性有害气体，所以必须在有良好的通风设备，同时要求试剂的纯度教 学 过 程 续 较高，否则空白值较高。 具体操作：将样品加到三角烧瓶或大试管等玻璃容器中，加入消化剂在电热板或电炉上加热，消化至溶液成无色透明为止。为降低消化液对测定的影响，应将消化后的残余消化剂尽量赶尽。为提高消化效果，大多采用混合消化剂。常用的消化剂有：硝酸-硫酸、硝酸-高氯酸、硝酸-过氧化氢、硝酸-硫酸-高氯酸。消化过程表示如下： ①硝酸-硫酸：硝酸氧化能力强。沸点低，硫酸的沸点高且有氧化性和脱水性，二者混合具有较强的消化能力，常用于生物样品和混浊污水的消化。该方法消化时间较长，3h-5h,不适合能形成硫酸盐沉淀的样品。 ②硝酸-硫酸-高氯酸：通常在样品中先加入硝酸和硫酸消化，待冷却后再加高氯酸进一步消化，或将三种酸按一定比例配成混合酸加入样品进行消化。此方法特别适合于有机物含量较高且难以消化的样品，但对含碱土金属、铅及部分稀土元素的样品不适合。 ③硝酸-高氯酸或硝酸-过氧化氢：高氯酸和过氧化氢的氧化能力均较强，加之高氯酸沸点较高且有脱水能力，所以这两种消化液能有效破坏有机物，对许多元素测定都适用，消化时间短，1h-3h,应用广泛。但高氯酸与羟基化合物可生成不稳定的高氯酸酯而发生爆炸。为了避免危险，消化时应先加入硝酸将羟基化合物氧化，冷却后再加高氯酸继续消化。 （3）密封加压消化：把样品加到聚四氟乙烯为衬里的密封罐中，再加适量的消化剂，加盖密封，然后在烘箱中加热消化。该法的优点是试剂用量少、空白值低、快速，可防止挥发性元素的损失且污染小。 （4）微波溶样法：该法是将微波快速加热与密闭加压消化相结合的一种新型而有效的分解样品技术。该法的主要设备由微波炉和聚四氟乙烯密封罐组成。样品中的极性分子和可极化分子在微波电磁场（一般2450MHz）中快速转向和定向排列产生剧烈震动、撕裂和相互摩擦，使样品分解。该法快速高效，一般3-5分钟可将样品彻底分解，试剂用量少、空白值低、挥发性元素不损失。书上还有部分分解法。 一、样品采集的原则是：使采集的样品应具有代表性，考虑其典型性，还要顾及适时性。但是，这个原则必须要考虑：分析对象、分析任务、待测组分的性质及分析要求，来建立正确的总体和样品概念的基础上，去考虑。 样品采集过程要注意哪些问题？ 教 学 后 记 二、样品采集过程要注意的问题及样品处理过程的注意问题结合起来学习很重要。 1、样品采集过程要注意的问题 （1）防止样品被污染及避免被测组分的损失。 （2）采集的样品要做详细的记录，包括：采样时间、地点、位置、温度和压力等。 （3）采样量适当，采样量的多少，主要决定于检测项目，检测项目多，要多采。 （4）采集的样品至少两份，一份作为分析样品，一份作为保存，留作复检或仲裁之用。 2、样品处理过程的注意问题 （1）被测组分不损失或损失很小； （2）样品不能被污染; （3）试剂用量少、方法简便易行、速度快对环境和人员污染小。