样品前处理技术

环境样品前处理技术及其进展一

1.样品前处理在分析化学中的地位

一个完整的样品分析过程,包括从采样开始到写出报告,大致可以分为以下五个步获:(1)样品采集,(2)样品处理,(3)分析测定,(4)数据处理,(5)报告结果.统计结果表明〔幻,上述五个步骤中各步所需的时间相差甚多,各步所需的时间占全部分析时间的百分率为:样品采集6.%,样品处理61.0%,分析测试6.%;数据处理与报告27.0%.其中,样品处理所需的时间最长,约占整个分析时间的三分之二.这是因为在过去几十年中,分析化学的发展集中在研究方法的本身,如何提高灵敏度、选择性、及分析速度;如何应用物理与化学中的理论来发展新颖的分析方法与技术,以满足高新技术对分析化学提出的新目标与高要求;如何采用高新技术的成果改进分析仪器的性能、速度、及自动化的程度,因而忽视了对样品前处理方法与技术的研究,造成目前这种严峻的局面.目前,花在样品前处理上的时间,比样品本身的分析测试所需的时间,几乎多了一个数量级.通常分析一个样品只需几分钟至几十分钟,而分析前的样品处理却要几小时甚至几十小时.因此,样品前处理方法与技术的研究引起了广大分析化学家的关注,各种新技术与新方法的探索与研究已成为当代分析化学的重要课题与发展方向之一,快速、简便、自动化的前处理技术不仅可以省时、省力,而且可以减少由于不同人员的操作及样品多次转移带来的误差,对避免使用大量溶剂及减少对环境的污染也有深远的意义.样品前处理研究的深入开展必将对环境分析化学的发展起到积极的推动作用,达到一个新的高度.

2.样品前处理的目的

从环境中采集的样品,无论是气体、液体或固体,几乎都不能未经处理直接进行分析测定.特别是许多环境样品以多相非均一态的形式存在,如大气中所含的气溶胶与飘尘,废水中含的乳液、固体微粒与悬浮物,土城中还有水份、微生物、砂砾及石块等. 所以,采集的环境样品必须经过处理后才能进行分析测定。

经过前处理的样品,首先可以起到浓缩被测痕量组份的作用,从而提高方法的灵敏度,降低最小检测极限.因为环境样品中有毒有害物质的浓度很低,难以直接测定,经过前处理富集后,就很容易用各种仪器分析测定,从而降低了测定方法的最小检测极限;其次可以消除基体对测定的干扰,提高方法的灵敏度。否则基体产生的讯号可以大到部份或完全掩盖痕量被测物的讯号,不但对选择分析方法最佳操作条件的要求有所提高,而且增加了测定的难度,容易带来较大的测量误差;还有通过衍生化的前处理方法,可以使一些在通常检测器上没有响应或响应值较低的化合物转化为具有很高响应值的化合物,如硝基烃在目前各种检测器上响应值均较低,把它还原为氨基烃再经三氟乙酸衍生处理后,生成带电负性很强的化合物,它们在电子捕获检测器上具有极高的灵敏度.衍生化通常还用于改变被侧物质的性质,提高被测物与基体或其他干扰物质的分离度,从而达到改善方法灵敏度与选择性的目的,此外,样品经前处理后就变得容易保存或运翰。因为环境样品浓度低,

采集的量相对较大,不但保存和运输都不方便,而且容易使其中各组份发生变化。若将样品经过短的吸附柱,使被侧组份吸附在吸附柱内(如water亏公司的seP一Pak预处理柱).这样,不但缩小了体积,便于保存和运翰,而且可以使被侧组分保持相对稳定,不易发生变化;最后,通过样品前处理可以除去对仪器或分析系统有害的物质,如强酸或强碱性物质、生物大分子等,从而延长仪器的使用寿命,使分析侧定能长期保持在稳定、可靠的态状下进行.

3.样品前处理的评价准翔

有人说“选择好一个合适的前处理方法,等于完成了分析工作的一半”,此话恰如其分地道出了样品前处理的重要性.对于一个具体的环境样品,究竟如何从众多的方法中去选择合适的呢?迄今为止,没有一种前处理方法能适合各种不同的样品或不同的被侧对象。即使同一种被测物,由于所处的环境样品与条件不同,可能要采用不同的前处理步骤。所以对于不同样品中的分析对象都要进行具体分析,找出最佳方案.当然,作为评价前处理方法选择是否合理,一般说来,下列各项准则是必须考虑的:(1)是否能最大限度地除去影响测定的干扰物,这是衡量前处理方法是否有效的重要指标,否则即使方法简单、快速也无济于事.(2)被侧组分的回收率是否高。回收率不高通常伴随着测定结果的重复性较差,不但影响到方法的灵敏度和精确度,最终使低浓度的环境样品无法测定,因为浓度越低,回收率往往也越差.(3)操作是否简便、省时.步骤越多的前处理方法,由于多次转移引起样品损失也越大,当然最终的误差也越大.(4)成本是否低廉.尽量避免使用昂贵的仪器与试剂.当然,对于目前发展的一些新型高效、快速、简便、可靠,而自动化程度又很高的样品前处理技术,如超临界流体萃取与固相萃取等,尽管有些仪器的价格较为昂贵,但是与其所产生的效益相比,这种投资还是值得的.(5)对人体及环境是否产生影响.应尽量少用或不用对环境产生污染或对人体健康有影响的试剂,即使不可避免必须应用时,也要回收循环使用,使其危害降至最低的限度.

5.样品前处理的新方法与技术

由于经典的样品前处理方法存在着诸多的问题和缺点,近年来在这方面的研究取得了长足的进展。许多新的方法与技术出现在文献中,它们可以分为脱机处理与连机处理两大类,脱机处理:每个前处理过程自成独立体系,与下一步处理或以后的分析侧定分开,故也称单元处理.其优点是灵活、方便,根据不同对象选用不同的单元处理方法。但是由于不是连机操作,人工因素影响较大,容易引进误差.近年来,受人们普遍关注、发展较快的单元处理技术,主要有超临界流体萃取、固相萃取、微波溶出、液膜萃取等.连机处理:将样品处理后的被测组分直接引入分析测试系统,其主要优点是被侧组分不需要人工转移,避免了人工操作带来的样品损失,减小误差,提高了方法的灵敏度与重现性。目前用得较多的连机处理是把各种样品单元处理技术与色谱联用,如超临界流体萃取一毛细管气相

色谱、超临界流体萃取一高效液相色谱、固相萃取一气相色谱、固相萃取一高效液相色谱、液膜萃取一气相色谱、液膜萃取一液相色谱等等.