固體樣品分析時應注意的特殊問題

李益群

摘要：本文介紹了在分析測試有機污染物和金屬離子前采集土壤樣品及其預處理過程中的問題，將其應用于植物、動物、土壤、污染土地、廢棄物及垃圾填埋場、沉積物、污泥。并介紹了土壤樣品的新萃取技術，并能使之與經典的技術方法配合使用。

中圖分類號： TV2 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 固體分析領域的一些共性問題

固體樣品包括動物和植物樣本、土壤和受污染的土地、垃圾和垃圾填埋場、沉積物和污泥以及大氣顆粒物。盡管這些固體樣品的性質有很大不同，但其分析中存在有共性的問題。

（1） 采樣：分析物的濃度隨樣品的不同變化很大，無論是在小尺度還是大尺度。隨后的分析可能是針對某單一樣品的，也可能是批量樣品混合后或部分樣品測定的平均結果。為了使大范圍的監測易于操作，必須對采樣點進行仔細和有計劃的選擇。

（2） 預處理：預處理包括樣品的清洗、干燥、研磨。人們經常忽略大部分樣品是具有生物或化學活性的，即使是清洗、長期加熱或在室溫下存儲都可能改變他們的組成。另外，有些樣品是熱不穩定的、易揮發的甚至是光不穩定的。因此，在分析過程中的每一個階段都可能存在樣品沾污或樣品損失。

（3） 分析物的萃取：萃取包括有機溶劑萃取、氣相萃取、灰化及其后的樣品溶解、水溶液萃取。許多被分析物是隨處可見的污染物，他們可能存在與萃取劑或吸附到儀器上，故應使用特殊的高純度溶劑及特殊的分析程序。

（4） 樣品的凈化：固體樣品的萃取過程總是不可避免的引起其他化合物的共萃取。共萃取不僅包括低分子量化合物，也包括高分子量的物質。在色譜分析前，樣品的凈化是非常重要的。

2 生物樣品分析時的特殊考慮

（1） 清洗：對于生物樣品，如果能找到合適的潔凈樣品，應盡量避免清洗。輕輕的拂拭也許是一個選擇。

（2） 干燥和勻漿：典型的干燥程序應當是連續12h吹干燥氣流，溫度不能超過50℃.另一種選擇是冷凍干燥,也就是深度冷凍樣品,減壓,通過升華去除水分.

（3） 動物組織的分析:動物組織更容易分解,應保存在0℃以下,動物組織中金屬離子和中性有機物的含量約在mg?kg-1范圍內。萃取有機化合物無須先干燥。

3土壤分析應考慮的特殊問題

（1） 采樣和保存：才很小的范圍內土壤的組成可能會發生很大的變化。樣品的組成隨樣品深度的變化也會有所不同。對被污染的土壤，應當考慮污染源以及污染物在土壤中的遷移率。遷移率依賴于土壤的組成和pH。

（2） 預處理：土壤樣品通常要在與大氣平衡和室溫的條件下干燥至少24h。即使是在嚴格控制的條件下，土壤中可利用營養物質的含量可能會改變。干燥后，土壤結塊，需要用研缽將樣品研磨成一定粒度的顆粒。對于固體來說，任何攪動均會使土壤混合物按照粒徑大小分開，較小的顆粒比較大的顆粒先落下。

4 分析被污染土壤時的特殊考慮

（1） 污染土壤的調查：采樣前的第一步進行采樣點歷史背景文獻的研究，從而確定可能存在的問題。在此階段，可以用泥鏟或其他采樣工具進行簡單的表面測試。由于許多工業污染物有潛在的腐蝕性，故所有的采樣工具應當包附聚四氟乙烯或用不銹鋼制成。

（2） 采樣、保存：在基礎資料調查之后，實驗室分析仍是必須的。可以用溝槽法或挖坑法來采集次表層土壤。固體樣品一般需冷卻或冷凍保存，同時應該放置在黑暗的地方。水樣應根據已經討論過的規則來保存。如果氣態樣品吸附到固體上，裝樣的吸附管應該冷卻保存。

（3） 預處理：預處理和處理未受污染的土壤所用的方法相似，包括盡可能將樣品粗分為不同的固體類型。多孔材料如硅，是高效的污染物吸附劑。

5 垃圾和填埋處理分析時需考慮的特殊問題

（1） 采樣和樣品保存：監測點是依據滲濾液可能的流動方向來確定的。地下水的監測是通過大量深度不同的地洞來實現的。附加的監測應盡量靠近填埋點，在這些地方土壤水還未達到飽和，即未飽和區域帶或滲流帶。在垃圾點監測最常用的儀器是吸入式測滲劑，它是通過多孔采樣器內部的負壓來提取土壤中液體的。固體樣品容易腐爛或 具有高的反應活化，應當在4℃下保存。

（2） 固體及高固體含量的液體的前處理：有很多種方法可用來確定固體垃圾的整體性質。化學過程包括灰分、水分以及元素組成的測定。在測定前，樣品可能需要干燥、過篩、混合或壓碎，然后縮分為具有代表性的樣品。

（3） 滲濾液的分析：滲濾液中的BOD、COD值和常見無機離子濃度都很高。痕量化合物包括原油的垃圾中的有機物以及他們相互作用和分解的產物。實際上，幾乎可以肯定的說滲濾液幾乎包括了所有低分子量的有機化合物。

（4） 釋放氣體的分析：垃圾填埋場釋放出的氣體成分及濃度隨時間的變化呈先上升后下降的趨勢。當氧氣供應充足時，二氧化碳是主要的產物。一小段時間后，氧氣耗盡，在缺氧條件下繼續降解生成甲烷。

6 分析沉積物和污泥時需要考慮的特殊問題

（1） 樣品采集與保存：對于淺水區樣品的采集，可用柱狀采集器。用這種方法可以分析不同深度的沉積物，該分析可提供污染物沉積的歷史記錄。抓斗采樣器可用于水更深的地方，或者用于由于沉積物太松而沒有垂直結構的地方。挖泥器可用來采集粗糙的沉積物。通常，樣品需低溫保存。

（2） 預處理：回到實驗室后，解凍樣品，過篩除去大的雜物。前面所見大部分方法接下來是干燥樣品。如果是要分析測定沉積物中的有機物要使用濕樣，在室溫條件下用空氣干燥的方法從沉積物中除去水分是不切實際的。對于金屬離子的分析，在進一步處理前可先用烘箱在110℃將其干燥。預處理也可能包括濕法篩分，把樣品分成粒徑大小不同的部分。

總結：大多數化學分析技術要求被分析對象是存在于溶液中的。本文討論了從土壤中萃取感興趣的成分進而又將其溶解制成溶液的相關技術。繼而可以利用液體分析所用的儀器分析技術進行分析。固體樣品在研究包括動物、植物、土壤、污染的土地、廢棄物、垃圾填埋、沉積物、城市垃圾以及大氣顆粒沉降物在內的環境問題時是非常重要的。

參考文獻

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