[科普中国]-样本前处理

介绍

现代分析化学所面临的样本性质的复杂程度是前所未有的，分析的对象不仅包括气、液、固相中的所有物质，而且往往以多相形式存在；其组成不但复杂，而且测定的时往往相互干扰；同时被检测物的浓度要求越来越低，稳定性随时变化，因而给分析带来了一系列困难，尤其是各种环境与生物样本采集后直接进行的可能性很小，一般都要经过样本制备与前处理以后才能测定

目的一个完整的样本分析过程，从采样开始到写出分析报告，大致可以分为4个步骤：样本采集、样本前处理、分析检测；数据处理与报告结果。统计结果表明，这个步骤中样本前处理占用了相当多的时间，有的甚至可以占有全程时间的70%，甚至更多；比样本本身的检测分析多近一半的时间。因此近些年来样本前处理方法和技术的研究引起了分析学家的关注。各种新技术与新方法的探索与研究已经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省时、省力，而且可以减少由于不同人员操作以及样本多次转移带来的误差，同时可以避免使用大量有机溶剂并减少对环境的污染，样本前处理技术的深入研究必将对分析化学的发展起到积极的推动作用。

评价标准气体、液体或固体样本大多数情况下都必须经过处理才能进行分析测定。特别是许多复杂样本以多相非均一态的形式存在，如大气中所含油气溶胶和浮尘，废水中含有的乳液、固体微粒与悬浮物，土壤中的水分、微生物、石块等，所以，复杂的样本必须经过前处理后才能进行分析测定，样本前处理的目的是：

1， 浓缩痕量的被测组分，提高方法的灵敏度，降低检测限；

2， 去除样本中的基体与其他干扰物质；

3， 通过衍生化以其他反应，使被测物转化成为检测灵敏度更高的物质或转化为与样本中干扰组分能够分离的物质，提高方法的灵敏度和选择性

4， 浓缩样本的质量与体积，便于运输与保存，提高样本的稳定性，使之不受空气的影响

5， 保护分析仪器以及测试系统，以免影响一起的性能以及寿命

对样本的前处理，首先可以起到浓缩被测痕量组分的作用，从而提高方法的灵敏度，降低检测限。因为样本中待测物质浓度往往很低，难以直接测定，经过前处理富集后，就很容易用于各种仪器分析测定，从而降低了测定方法的检测限。其次可以消除基体对测定的干扰，提高方法的灵敏度，否则基体产生的信号将部分或完全掩盖痕量被测物的信号，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，通过衍生化的前处理方法，可以使一些在通常检测器上没用响应或响应值较低的化合物转化为响应值高的化合物。衍生化通常还用于改变被测物的性质，提高被测物与基体或其他干扰物的分离度，从而达到改善方法灵敏度与选择性的目的，此外，样本经前处理以后容易保存或运输，而且可以使被测组分保持相对的稳定，不容易发生变化。最后，通过样本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、生物分子等，从而延长仪器的使用寿命，使分析测定能长期的保持稳定、可靠的状态下进行。2

缺点有人说“选择一种合适的样本前处理方法，就等于完成了分析工作的一半”，这恰如其分地道出了样品前处理的重要性。对于一个具体样本 , 如何从众多的方法中选择合适的呢 ? 迄今为止 , 没有同一种样品前处理方法能完全适合不同的样本或不同的被测对象。即使同一种被测物，所处的样本与条件不同，可能要采用的前处理方法也不同。所以对于不同样品中的分析对象要进行具体分析，确定最佳方案，一般来说 , 评价样本前处理方法选择是否合理 , 下列各项准则是必须考虑的：

1， 是否能最大限度地去除影响测定的干扰物。这是衡量前处理方法是否有效的指标，否则即使方法简单、快速也无济于事。

2， 被测组分的回收率是否高。回收率不高通常伴随着结果的重复性比较差，不但影响到方法的灵敏度和准确度，而且最终使低浓度的样本无法测定，因为浓度越低，回收率往往也越差。

3， 操作是否简便、省时。前处理方法的步骤越多，多次转移引起的样本损失就越大，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、可靠而且自动化程度很高的样本前处理技术，尽管使用有些仪器的价格较为昂贵，但是与其产生的效益相比，这种投资还是值得的。

5， 是否影响人体健康及环境。应尽量少用或不用污染环境或影响人体健康的试剂 , 即使不可避免, 必须使用时也要回收循环利用 , 将其危害降至最低。

6， 应用范围尽可能广泛。尽量适合各种分析测试方法 , 甚至联机操作，便于过程自动化。

7， 是否适用于野外或现场操作。

一般分类由于传统的样本前处理方法存在诸多问题和缺点，近年来，分析工作者改进并创新了一系列的样本前处理技术，包括各种前处理新方法与新技术的研究以及这些技术与分析方法在线连用设备的研究两个方面。如液—液微萃取、自动索氏提取、吹扫捕集、微波辅助萃取、超临界流体萃取，超声波萃取，固相萃取、固相微萃取、顶空法、膜萃取、加速溶剂萃取等，这些新技术的共同点是：所需时间短，消耗溶剂量少，操作简便，能自动在线处理样本，精密度高等，这些前处理方法有各自不同的应用范围和前景。

按照样本形态来分，样本前处理技术主要分为固体、液体及气体的前处理技术。

1，固体样本前处理技术

2，液体样本前处理技术

3，气体样本前处理技术

发展近年来发展较快的样本前处理技术有超临界流体萃取法、固相微萃取法、液膜萃取法、微波辅助萃取法等，特别是为了解决传统分析中溶剂带来的不良影响，无溶剂或少溶剂样本前处理方法发展比较快。根据萃取相的状态，无溶剂样本前处理方法主要分为气象萃取法、膜萃取法和吸附取法，。气象萃取法包括定空萃取法、超临界流体萃取法，膜萃取法法分低压气象洗脱盒高压气象洗脱两种方式，吸附萃取法包括固相萃取法盒固相微萃取法。3