[科普中國]-樣本前處理

介紹

現(xiàn)代分析化學所面臨的樣本性質(zhì)的復雜程度是前所未有的，分析的對象不僅包括氣、液、固相中的所有物質(zhì)，而且往往以多相形式存在；其組成不但復雜，而且測定的時往往相互干擾；同時被檢測物的濃度要求越來越低，穩(wěn)定性隨時變化，因而給分析帶來了一系列困難，尤其是各種環(huán)境與生物樣本采集后直接進行的可能性很小，一般都要經(jīng)過樣本制備與前處理以后才能測定

目的一個完整的樣本分析過程，從采樣開始到寫出分析報告，大致可以分為4個步驟：樣本采集、樣本前處理、分析檢測；數(shù)據(jù)處理與報告結果。統(tǒng)計結果表明，這個步驟中樣本前處理占用了相當多的時間，有的甚至可以占有全程時間的70%，甚至更多；比樣本本身的檢測分析多近一半的時間。因此近些年來樣本前處理方法和技術的研究引起了分析學家的關注。各種新技術與新方法的探索與研究已經(jīng)成為當代分析化學的重要課題與發(fā)展方向之一，快速、簡便、自動化的前處理技術不僅省時、省力，而且可以減少由于不同人員操作以及樣本多次轉(zhuǎn)移帶來的誤差，同時可以避免使用大量有機溶劑并減少對環(huán)境的污染，樣本前處理技術的深入研究必將對分析化學的發(fā)展起到積極的推動作用。

評價標準氣體、液體或固體樣本大多數(shù)情況下都必須經(jīng)過處理才能進行分析測定。特別是許多復雜樣本以多相非均一態(tài)的形式存在，如大氣中所含油氣溶膠和浮塵，廢水中含有的乳液、固體微粒與懸浮物，土壤中的水分、微生物、石塊等，所以，復雜的樣本必須經(jīng)過前處理后才能進行分析測定，樣本前處理的目的是：

1， 濃縮痕量的被測組分，提高方法的靈敏度，降低檢測限；

2， 去除樣本中的基體與其他干擾物質(zhì)；

3， 通過衍生化以其他反應，使被測物轉(zhuǎn)化成為檢測靈敏度更高的物質(zhì)或轉(zhuǎn)化為與樣本中干擾組分能夠分離的物質(zhì)，提高方法的靈敏度和選擇性

4， 濃縮樣本的質(zhì)量與體積，便于運輸與保存，提高樣本的穩(wěn)定性，使之不受空氣的影響

5， 保護分析儀器以及測試系統(tǒng)，以免影響一起的性能以及壽命

對樣本的前處理，首先可以起到濃縮被測痕量組分的作用，從而提高方法的靈敏度，降低檢測限。因為樣本中待測物質(zhì)濃度往往很低，難以直接測定，經(jīng)過前處理富集后，就很容易用于各種儀器分析測定，從而降低了測定方法的檢測限。其次可以消除基體對測定的干擾，提高方法的靈敏度，否則基體產(chǎn)生的信號將部分或完全掩蓋痕量被測物的信號，不但對選擇分析方法最佳操作條件的要求有所提高，而且增加了測定的難度，容易帶來較大的測量誤差，通過衍生化的前處理方法，可以使一些在通常檢測器上沒用響應或響應值較低的化合物轉(zhuǎn)化為響應值高的化合物。衍生化通常還用于改變被測物的性質(zhì)，提高被測物與基體或其他干擾物的分離度，從而達到改善方法靈敏度與選擇性的目的，此外，樣本經(jīng)前處理以后容易保存或運輸，而且可以使被測組分保持相對的穩(wěn)定，不容易發(fā)生變化。最后，通過樣本前處理可以除去對儀器或分析系統(tǒng)有害的物質(zhì)，如強酸或強堿性物質(zhì)、生物分子等，從而延長儀器的使用壽命，使分析測定能長期的保持穩(wěn)定、可靠的狀態(tài)下進行。2

缺點有人說“選擇一種合適的樣本前處理方法，就等于完成了分析工作的一半”，這恰如其分地道出了樣品前處理的重要性。對于一個具體樣本 , 如何從眾多的方法中選擇合適的呢 ? 迄今為止 , 沒有同一種樣品前處理方法能完全適合不同的樣本或不同的被測對象。即使同一種被測物，所處的樣本與條件不同，可能要采用的前處理方法也不同。所以對于不同樣品中的分析對象要進行具體分析，確定最佳方案，一般來說 , 評價樣本前處理方法選擇是否合理 , 下列各項準則是必須考慮的：

1， 是否能最大限度地去除影響測定的干擾物。這是衡量前處理方法是否有效的指標，否則即使方法簡單、快速也無濟于事。

2， 被測組分的回收率是否高?；厥章什桓咄ǔ０殡S著結果的重復性比較差，不但影響到方法的靈敏度和準確度，而且最終使低濃度的樣本無法測定，因為濃度越低，回收率往往也越差。

3， 操作是否簡便、省時。前處理方法的步驟越多，多次轉(zhuǎn)移引起的樣本損失就越大，最終的誤差也越大。

4， 成本是否低廉。盡量避免使用昂貴的儀器與試劑。當然，對于目前發(fā)展的一些新型高效、快速、簡便、可靠而且自動化程度很高的樣本前處理技術，盡管使用有些儀器的價格較為昂貴，但是與其產(chǎn)生的效益相比，這種投資還是值得的。

5， 是否影響人體健康及環(huán)境。應盡量少用或不用污染環(huán)境或影響人體健康的試劑 , 即使不可避免, 必須使用時也要回收循環(huán)利用 , 將其危害降至最低。

6， 應用范圍盡可能廣泛。盡量適合各種分析測試方法 , 甚至聯(lián)機操作，便于過程自動化。

7， 是否適用于野外或現(xiàn)場操作。

一般分類由于傳統(tǒng)的樣本前處理方法存在諸多問題和缺點，近年來，分析工作者改進并創(chuàng)新了一系列的樣本前處理技術，包括各種前處理新方法與新技術的研究以及這些技術與分析方法在線連用設備的研究兩個方面。如液—液微萃取、自動索氏提取、吹掃捕集、微波輔助萃取、超臨界流體萃取，超聲波萃取，固相萃取、固相微萃取、頂空法、膜萃取、加速溶劑萃取等，這些新技術的共同點是：所需時間短，消耗溶劑量少，操作簡便，能自動在線處理樣本，精密度高等，這些前處理方法有各自不同的應用范圍和前景。

按照樣本形態(tài)來分，樣本前處理技術主要分為固體、液體及氣體的前處理技術。

1，固體樣本前處理技術

2，液體樣本前處理技術

3，氣體樣本前處理技術

發(fā)展近年來發(fā)展較快的樣本前處理技術有超臨界流體萃取法、固相微萃取法、液膜萃取法、微波輔助萃取法等，特別是為了解決傳統(tǒng)分析中溶劑帶來的不良影響，無溶劑或少溶劑樣本前處理方法發(fā)展比較快。根據(jù)萃取相的狀態(tài)，無溶劑樣本前處理方法主要分為氣象萃取法、膜萃取法和吸附取法，。氣象萃取法包括定空萃取法、超臨界流體萃取法，膜萃取法法分低壓氣象洗脫盒高壓氣象洗脫兩種方式，吸附萃取法包括固相萃取法盒固相微萃取法。3