固体样品分析时应注意的特殊问题

李益群

摘要：本文介绍了在分析测试有机污染物和金属离子前采集土壤样品及其预处理过程中的问题，将其应用于植物、动物、土壤、污染土地、废弃物及垃圾填埋场、沉积物、污泥。并介绍了土壤样品的新萃取技术，并能使之与经典的技术方法配合使用。

中图分类号： TV2 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 固体分析领域的一些共性问题

固体样品包括动物和植物样本、土壤和受污染的土地、垃圾和垃圾填埋场、沉积物和污泥以及大气颗粒物。尽管这些固体样品的性质有很大不同，但其分析中存在有共性的问题。

（1） 采样：分析物的浓度随样品的不同变化很大，无论是在小尺度还是大尺度。随后的分析可能是针对某单一样品的，也可能是批量样品混合后或部分样品测定的平均结果。为了使大范围的监测易于操作，必须对采样点进行仔细和有计划的选择。

（2） 预处理：预处理包括样品的清洗、干燥、研磨。人们经常忽略大部分样品是具有生物或化学活性的，即使是清洗、长期加热或在室温下存储都可能改变他们的组成。另外，有些样品是热不稳定的、易挥发的甚至是光不稳定的。因此，在分析过程中的每一个阶段都可能存在样品沾污或样品损失。

（3） 分析物的萃取：萃取包括有机溶剂萃取、气相萃取、灰化及其后的样品溶解、水溶液萃取。许多被分析物是随处可见的污染物，他们可能存在与萃取剂或吸附到仪器上，故应使用特殊的高纯度溶剂及特殊的分析程序。

（4） 样品的净化：固体样品的萃取过程总是不可避免的引起其他化合物的共萃取。共萃取不仅包括低分子量化合物，也包括高分子量的物质。在色谱分析前，样品的净化是非常重要的。

2 生物样品分析时的特殊考虑

（1） 清洗：对于生物样品，如果能找到合适的洁净样品，应尽量避免清洗。轻轻的拂拭也许是一个选择。

（2） 干燥和匀浆：典型的干燥程序应当是连续12h吹干燥气流，温度不能超过50℃.另一种选择是冷冻干燥,也就是深度冷冻样品,减压,通过升华去除水分.

（3） 动物组织的分析:动物组织更容易分解,应保存在0℃以下,动物组织中金属离子和中性有机物的含量约在mg•kg-1范围内。萃取有机化合物无须先干燥。

3土壤分析应考虑的特殊问题

（1） 采样和保存：才很小的范围内土壤的组成可能会发生很大的变化。样品的组成随样品深度的变化也会有所不同。对被污染的土壤，应当考虑污染源以及污染物在土壤中的迁移率。迁移率依赖于土壤的组成和pH。

（2） 预处理：土壤样品通常要在与大气平衡和室温的条件下干燥至少24h。即使是在严格控制的条件下，土壤中可利用营养物质的含量可能会改变。干燥后，土壤结块，需要用研钵将样品研磨成一定粒度的颗粒。对于固体来说，任何搅动均会使土壤混合物按照粒径大小分开，较小的颗粒比较大的颗粒先落下。

4 分析被污染土壤时的特殊考虑

（1） 污染土壤的调查：采样前的第一步进行采样点历史背景文献的研究，从而确定可能存在的问题。在此阶段，可以用泥铲或其他采样工具进行简单的表面测试。由于许多工业污染物有潜在的腐蚀性，故所有的采样工具应当包附聚四氟乙烯或用不锈钢制成。

（2） 采样、保存：在基础资料调查之后，实验室分析仍是必须的。可以用沟槽法或挖坑法来采集次表层土壤。固体样品一般需冷却或冷冻保存，同时应该放置在黑暗的地方。水样应根据已经讨论过的规则来保存。如果气态样品吸附到固体上，装样的吸附管应该冷却保存。

（3） 预处理：预处理和处理未受污染的土壤所用的方法相似，包括尽可能将样品粗分为不同的固体类型。多孔材料如硅，是高效的污染物吸附剂。

5 垃圾和填埋处理分析时需考虑的特殊问题

（1） 采样和样品保存：监测点是依据渗滤液可能的流动方向来确定的。地下水的监测是通过大量深度不同的地洞来实现的。附加的监测应尽量靠近填埋点，在这些地方土壤水还未达到饱和，即未饱和区域带或渗流带。在垃圾点监测最常用的仪器是吸入式测渗剂，它是通过多孔采样器内部的负压来提取土壤中液体的。固体样品容易腐烂或 具有高的反应活化，应当在4℃下保存。

（2） 固体及高固体含量的液体的前处理：有很多种方法可用来确定固体垃圾的整体性质。化学过程包括灰分、水分以及元素组成的测定。在测定前，样品可能需要干燥、过筛、混合或压碎，然后缩分为具有代表性的样品。

（3） 渗滤液的分析：渗滤液中的BOD、COD值和常见无机离子浓度都很高。痕量化合物包括原油的垃圾中的有机物以及他们相互作用和分解的产物。实际上，几乎可以肯定的说渗滤液几乎包括了所有低分子量的有机化合物。

（4） 释放气体的分析：垃圾填埋场释放出的气体成分及浓度随时间的变化呈先上升后下降的趋势。当氧气供应充足时，二氧化碳是主要的产物。一小段时间后，氧气耗尽，在缺氧条件下继续降解生成甲烷。

6 分析沉积物和污泥时需要考虑的特殊问题

（1） 样品采集与保存：对于浅水区样品的采集，可用柱状采集器。用这种方法可以分析不同深度的沉积物，该分析可提供污染物沉积的历史记录。抓斗采样器可用于水更深的地方，或者用于由于沉积物太松而没有垂直结构的地方。挖泥器可用来采集粗糙的沉积物。通常，样品需低温保存。

（2） 预处理：回到实验室后，解冻样品，过筛除去大的杂物。前面所见大部分方法接下来是干燥样品。如果是要分析测定沉积物中的有机物要使用湿样，在室温条件下用空气干燥的方法从沉积物中除去水分是不切实际的。对于金属离子的分析，在进一步处理前可先用烘箱在110℃将其干燥。预处理也可能包括湿法筛分，把样品分成粒径大小不同的部分。

总结：大多数化学分析技术要求被分析对象是存在于溶液中的。本文讨论了从土壤中萃取感兴趣的成分进而又将其溶解制成溶液的相关技术。继而可以利用液体分析所用的仪器分析技术进行分析。固体样品在研究包括动物、植物、土壤、污染的土地、废弃物、垃圾填埋、沉积物、城市垃圾以及大气颗粒沉降物在内的环境问题时是非常重要的。

参考文献

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