卫生化学 ppt课件 第二章

第二章样品的采集与处理徐州医学院·公共卫生学院余红民9399013@2生存环境与健康大气卫生水体卫生土壤卫生职业环境与健康职业病例职业中毒职业伤害食物环境与健康营养学食品卫生学卫生学研究内容总体：分析对象的全体，是一类属性完全相同的物质。e.g.个体：构成总体的每一个单位。样品：从总体中抽出部分个体，作为总体的代表性物质进行分析，这部分个体的集合体称为样品。

e.g.采样：从总体中抽取样品的操作过程。3第一节样品的采集与保存一、样品采集的原则代表性：采集的样品必须能充分代表被分析总体的性质。（核心问题）典型性：采集能充分说明检测目的的典型样品。适时性：某些样品的采集要有严格的时间观念。4样品采集注意事项：避免样品污染和被测组分丢失详细记录：时间、地点、温度、气压等采样量要充足，一般为三份5二、各类样品的采集方法采样方法选择的依据化学物质在空气中的存在状态、理化性质、测定方法灵敏度及现场条件。采样前了解生产环境和生产流程中所产生有害物质品种及其逸散情况。原则：高效、灵敏、准确。6（一）空气1、直接采样法(瞬时浓度)

注射器采样塑料袋采样真空瓶取样7适用条件：当空气中被测组分浓度较高，或所选用分析方法的灵敏度较高时。2、浓缩采集法(平均浓度)适用条件：当空气中被测组分浓度较低，需浓缩方能满足分析方法灵敏度的要求时。浓缩取样法的采样时间一般都较长，所得的分析结果是在浓缩采样时间内的平均浓度，更能反映人体接触污染物的真实情况。8

进气(1)溶液吸收法：采集气态、蒸气态和气溶胶的污染物

——大量空气通过吸收液，有害物质被吸收或溶解9

出气吸收液（根据待测组分性质选）常用的吸收液有水、水溶液和有机溶剂等。（2）固体吸附剂阻留法：采集气态和蒸气态物质（常用，采样效率高）——利用固体吸附剂的吸附作用富集有害物质10

进气连接采样器固体吸附剂常用吸附剂：活性炭、硅胶、分子筛、聚酰胺等（3）滤纸和滤膜阻留法：采集气溶胶物质——空气通过滤纸或滤膜时，待测成分被阻留在膜上11滤膜采样盒12图2-4气泡吸收管13图2-5多孔玻板吸收管14图2-6冲击式吸收管15大气采样器16图2-7填充柱采样管17粉尘采样器（二）水水质监测的对象18采样点的设置a.有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游。19b.湖泊、水库、河口的主要入口和出口c.饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水力设施所在地等功能区20d.较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处；入海河流的河口处；受潮汐影响的河段和严重水土流失区。21e.国际河流出入国境线的出入口处；f.应尽可能交通方便，有明显岸边标志。22水样的采集1、天然水、饮用水（水质稳定，可在选好的采样点不同季节采样数次）自来水：先放水几分钟河流湖泊：采距岸边1—2米、距水面20—50厘米的水。

2、生活污水、工业废水（水质不断变化）事先了解清楚排放规律，再确定采样时间和采样点。23采样前的准备

24采样器①水桶适于采集表层水。②单层采水瓶

最常用

③深层采水器

25④急流采样器适用于水流湍急采样点处的采样。⑤其他采水器如塑料手摇泵、电动采水泵等。26（三）食品采样目的：检测食品中的营养成分、功效成分、鲜度、添加剂及污染物。27按采样目的不同,有以下几类食品样品：

工厂样品——为监督食品生产的质量和卫生质量（对照产品质量标准和卫生标准）如：饮料、成份、添加剂、卫生质量。

卫生监督样品——为监督检查食品是否符合卫生标准

揭发样品——调查、检验是否违反了食品法（如：假酒、毒米、毒油、假盐、掺假面粉）流行病学样品——各类毒物中毒样品。及时采样、及时分析、查有害物质的种类、含量和中毒原因。

28采样方法：注意样品的均匀性1、液体、半液体食品——搅匀，用长型管分层采（酒、油、奶、饮料等）

2、颗粒食品——混匀，反复按四分法缩分采样（米、面、糖等）

3、不均匀食品——用粉碎机或均浆机均浆，然后按四分法缩分采样（鱼、肉、蔬菜、水果）2930检验需要量应根据检验项目的多少和采用的方法决定，一般每个食品样品采集1.5kg即可满足要求，并将样品分为检验、复验和备查三部分采样步骤（四）生物材料人、动物的体液、排泄物、分泌物、脏器组织等。最常测的是血样、尿样，其次是毛发、呼出气、唾液、粪便等。1、尿样进入人体的有害物质在体内会发生富集、降解、转化等生化过程。毒物及代谢产物绝大多数从尿中排出，尿中含量多数与其在血中含量有较大的相关性，且尿样收集较方便，受检者易配合，所以应用普遍。采样时间①24h尿样（全日尿）：将24h尿全部收集、混合、量体积，加几滴浓HNO3防腐。

②班前、班中、班后尿：通过测定，了解机体接触毒物的情况。

③晨尿（常代替24h尿）312、血样血液中有毒物质的浓度可反映肌体近期接触毒物的程度，常与机体吸收的毒物呈正相关，但采样麻烦，受检者不易接受和配合。应用不如尿样普遍。采样方法：少量：从手指、耳垂取；

0.5ml以上：肘部抽静脉血。采样时间：早餐前；班前、班后。

3、呼出气用个体采样器挂在胸前（内装吸附剂）。

4、毛发每段毛发能反映不同时期营养吸收情况和判断有无有毒元素进入体内及其积累程度。采样方法：取枕部2—3厘米内的发段。（可反映近期情况）32三、样品的保存方法原则：被测组分不损失、不被污染。常用方法：密封保存法：加盖或用石蜡冷藏保存法：食物和生物样品化学保存法：在样品中加入一定量的酸、碱或其他化学试剂作为调节剂、抑制剂或防腐剂。3334样品采样后，应用适当的容器储存。在样品运输及保存中，要防止挥发性成分损失及霉变、变质、成分分解。一般样品检验结束后应保留样品一个月，以备复查。保留样品应存放于适当的容器及地方，尽可能保持其原状，对易变质的食品不能保存时，可不保留样品，但应事先对送验单位说明。

注意事项：第二节样品的预处理目的：1.使被测组分从复杂的样品中分离出来，制成便于测定的溶液形式。2.除去对分析测定有干扰的基体物质。3.如果被测组分的浓度较低，还需要进行浓缩富集。4.如果被测组分用选定的方法难以检测，还需要通过样品衍生化处理使其定量地转化成另一种易于检测的化合物。35要求：1.分解法处理时，必须分解完全，样品不损失。2.样品不污染3.试剂消耗尽可能少4.所用器皿与样品相适应

36操作方法：

溶解、分解、分离、提取、浓缩等样品预处理主要步骤：1.试样分析溶液的制备2.干扰成分的分离和被测物的富集37一、试样分析溶液的制备——

将采集的样品制成可测定的状态。溶解法：样品中被测组分为游离态，采用适当的溶剂将样品中的待测组分全部溶解。38分解法：样品中被测组分为结合态。

根据样品中被测组分的存在状态不同，分为(一)溶解法

391、水溶法（水浸法）：用蒸馏水浸泡样品，将待测组分浸出。适用于水溶性大的组分，如：食品中添加剂-苯甲酸（防腐剂）的提取。中草药有效成分的提取。2、酸性水溶液浸出发：用弱酸或强酸溶液浸泡，提取样品中的组分。常用此法提取样品中的某些微量元素。3、碱性溶液浸出法：用弱碱或强碱溶液浸泡，提取样品中被测组分。酚类等有机物常用此法提取。404、有机溶剂浸出法：最常用的提取样品中有机物的方法。根据提取液与组分“相似相溶”的原理选择溶剂。常用有机溶剂：石油醚、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷等。为提高萃取效率，可用索氏提取法，索氏提取器见图，适用于从固体或粘稠试样中提取有机物。如：用乙醚以索氏提取法连续提取茶叶中脂肪。(二)分解法

干灰化法：高温、低温

湿消化法：硝酸、硫酸、高氯酸等。密封加压消化法微波溶样法

41高温灰化法原理：将样品至于电炉上加热，使其中的有机物脱水、炭化、分解、氧化，再放于高温炉中灼烧灰化，直至剩下白色或灰白色无机残渣，取出冷却后用水或酸溶解残渣。421.干灰化法优点：①此法基本不加或加入很少的试剂，故空白值低。②因灰分体积很小，因而可处理较多的样品，可富集被测组分。③有机物分解彻底，操作简单。缺点：①所需时间长。②因温度高易造成易挥发元素的损失。③坩埚对被测组分有吸留作用，使测定结果和回收率降低。4344灰化操作注意事项：（1）灰化前样品应进行预炭化。（2）样品炭化、加硝酸溶解残渣等操作应在通风橱内进行。（3）高温炉内各区的温度有较大的差别，应根据待测组分的性质，采用适宜的灰化温度。（4）采用瓷坩埚灰化时，不宜使用新的，以免新瓷坩埚吸附金属元素，造成实验误差。45（5）如样品较难灰化，可将坩埚取出，冷却后，加入少量硝酸或水湿润残渣，加热处理，干燥后再移入高温炉内灰化。（6）湿润或溶解残渣时，需待坩埚冷却至室温方可进行，不能将溶剂直接滴加在残渣上。（7）从高温炉中取出坩埚时，避免高温灼伤。低温灰化法：所需温度低，可大大降低待测组分的挥发损失，有机物分解速度快，样品处理效率高，不需外加试剂，空白值低。462、湿消化法原理：样品中加入强氧化剂并加热，使样品中的有机物质完全分解、氧化，呈气态逸出，待测组分转化为无机物状态存在于消化液中。47优点：（1）有机物分解速度快，所需时间短。（2）由于加热温度低，被测组分挥发损失少。缺点：

（1）产生有害气体。（2）初期易产生大量泡沫外溢。（3）试剂用量大，空白值偏高。4849按采用的氧化剂分，湿消化法有以下几种：

1.硝酸消化法

2．硝酸—硫酸消化法3.硝酸—高氯酸消化法

4．硝酸—高氯酸—硫酸消化法

5．硝酸—硫酸—过氧化氢消化法

6．硫酸—高锰酸钾消化法50消化操作注意事项：

（1）消化必须在通风橱中进行，因消化过程中产生大量的酸雾、氮和硫的氧化物，有很强的刺激性、腐蚀性和毒性。（2）加入硝酸、硫酸后，应小火缓缓加热，待反应平稳后方可大火加热，以免泡沫外溢，造成试样损失。（3）及时沿瓶壁补加硝酸，避免炭化现象出现。（4）补加硝酸等消化液时，最好将消化瓶从电炉上取下，待冷却后再补加。513、密闭罐消化：特制密闭罐：内衬为聚乙烯，外壳为不锈钢。适用范围及注意事项：微量元素分析①冷却后开盖；②加试剂不得过量，以防压力过大爆炸（一般罐体容量是试液体积的10倍左右）。优点：①试剂用量少、空白值低；②挥发性元素不损失。524、微波溶样法原理：微波是指波长在1mm至1m之间的电磁波微波作用下，介质材料中的极性分子从原来的热运动状态转向依照电磁场的方向交变而排列取向，产生类似摩擦热，使介质温度出现宏观上的升高产生大功率的微波元件叫磁控管533、微波溶样法优点：（1）速度快。比普通消化快4-100倍（2）效率高。微波直接向样品释放能量，避免传统方式中能量的损失，提高了能量的使用效率（3）污染少。采用密闭的消解罐二、常用的分离和富集方法溶剂萃取法：最常用固相萃取法固相微萃取法超临界流体萃取法蒸馏与挥发法沉淀与共沉淀法54样品分离富集的方法55方法原理适用范围

溶剂萃取法（液液萃取法

超临界流体萃取固相萃取法（液固萃取法）

利用物质在两种互不相溶的溶剂中分配情况不同而进行分离用超临界流体作萃取剂，从复杂样品中分离提取待测组分的提取分析技术。利用色谱柱固定相保留被测组分，然后少量溶剂将其洗脱下来，达到分离、富集的方法。

从液体中分离有机物，也可分离金属离子

分离烃类、脂溶性化合物（如：香料）分离富集有机物样品分离富集的方法56方法原理适用范围

挥发

蒸馏

沉淀、共沉淀分步沉淀索氏提取

离心

利用物质挥发性的差异进行分离，使待测组分生成挥发性组分从试样中逸出利用物质沸点的不同进行分离，通过蒸馏，将沸点较低的待测组分蒸出而与干扰组分分离溶度积原理

组分在不同溶剂中的溶解度不同分子量或密度不同分离常温下有挥发性的组分或经处理可转变成挥发性物质的组分分离沸点不同的有机物分离金属离子

从固体或粘稠试样中提取有机物分离不同相态或分子量相差较大的物质（一）液液萃取法（L-Lextraction）利用物质在有机相和水相中分配系数的大小不等，一些组分进入有机相中，另一些组分仍留在水相中，从而达到分离和富集的目的。57操作58优点：①设备简单；

②操作简单；

③分离效果好。

缺点：使用大量易挥发且有毒的有机溶剂59萃取的过程及参数（1）分配系数——溶液A在不相溶的两相中分配达到平衡时，A在两相中的平衡浓度之比在一定温度时为一常数。

KD=[A]有/[A]水

KD与溶质、溶剂特性及温度有关。若溶质有解离、缔合等反应，不适合用此定律。（2）分配比——溶质A在两相中分配达平衡时，A在两相中各种存在形式的总浓度之比为一常数。

当V有=V水时，DW有60（3）萃取百分率E%(分子分母同除以C水V有)讨论:①

当V水=V有时,D=1时，E%=50%；D=9时，E%=90%，

D越大,E%越大②

D一定,V水/V有越小,即V有越大,E%越大。（增幅小）

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为提高液—液萃取效率，可用连续液—液萃取器，装置图见图3-2，连续液-液萃取装置结构示意图。多次连续萃取的计算设V（水）为水相体积，V（有）为每次加入的有机相体积，m0为被萃取前试样中A的质量，m1、m2…mn为1次、2次…n次萃取后水相中剩余的A的质量，求m1、m2、……mn？解:62经一次萃取后留在水相中A的质量第二次萃取后水相中剩余溶质质量：63

经n次萃取后水相中剩余溶质质量：n次萃取后的萃取效率E为：例题以CCl4萃取20mL水溶液中的I2，已知碘在水与CCl4的D为85，试比较用20mLCCl4一次萃取及每次用10mLCCl4分两次萃取的萃取效率。64解：一次萃取：分两次萃取：65物质的极性亲水性（极性强）——无机盐（含亲水性基团多的有机物）易溶于水，难溶于有机溶剂。有机物含有亲水性基团越多，亲水性越强，极性越强。亲水性基团：-OH、-SO3H、-SO3Na、-COOH、-NH2、-NH3+X-

疏水性（极性弱）——大多有机物难溶于水，易溶于有机溶剂。含疏水性基团越多，疏水性越强，极性越弱，水溶性越差。疏水基团：—R、—Ar、卤代烃基等。疏水性强的有机物可直接萃取，亲水性强的无机盐，不适合直接萃取。66

萃取条件的选择有机物（疏水性的）——直接萃取，选择分配比大的有机溶剂。如：丙酮萃取有机磷农药；环己烷萃取水中苯并芘等。无机物（亲水性的）——间接萃取,生成螯合物或离子缔合物。如：从水中萃取Ni2+，

Ni(H2O)6

丁二肟螯合物氯仿（水合离子，亲水）

pH=9氨溶液萃取Ni(H2O)62++2HO-N═CHCH2CH2CH═N-OHpH=9螯合物+4H+

萃取67

生成螯合物萃取条件的选择：①

生成的螯合物越稳定（K稳），萃取效率越高；

②螯合剂有一定的亲水基团，在水中有一定的溶解度，否则螯合物无法生成。（象肟,有—OH）

③酸度越低，螯合平衡向右移动，螯合物越稳定，但酸不易太低，因为金属离子易水解。④选择对螯合物溶解度大的萃取溶剂，并且与水不互溶，能形成两相（分层）且毒性小。68萃取剂的选择：萃取剂与组分“相似相溶”，即选和组分极性相近，对组分溶解度大的有机溶剂。液-液萃取法的应用如：直接萃取水、尿样、血样等液体样品中有机物污染物。固体样品需先粉碎或均浆，用有机溶剂提取，需用液-液萃取进一步分离时，须将有机溶剂旋转蒸发，残渣溶于水后，再用有机溶剂萃取。或用热水煮沸提取，再用有机溶剂萃取。如：中草药中有效成分的分离净化。69

如：蔬菜中灭多威的提取、分离净化。试样均浆、称重

乙酸乙酯旋转蒸发蒸馏水溶解提取除溶剂残渣

石油醚萃取氯仿萃取3次旋转蒸发定容5mlGC分析色素杂质灭多威溶剂70(二）超临界流体萃取（supercriticalfluidextraction)

——用超临界流体作萃取剂，从复杂样品中分离提取待测组分的提取分析技术。超临界流体——介于气体和液体之间的一种非气态非液态的物质。这类物态只能在温度和压力超过临界点时才能存在。特性：密度接近液体，易溶解待测组分；粘度、扩散系数接近气体，传质速率快。常用超临界流体：液态二氧化碳、液态乙烯、液态乙烷等。用二氧化碳作超临界流体的优点：临界温度低、易操作、化学性质不活泼、无毒、无嗅、无味、无污染。71（三）固相萃取法solidphaseextraction（液固萃取liquidsolidextraction）

液—液萃取操作烦琐、费时、需用大量有机溶剂，造成污染，且富集倍数不高。70年代中期出现固相萃取的新方法。

1.基本原理利用色谱柱中固定相保留被测组分，然后用适当的少量溶剂将其洗脱，达到分离、富集的目的。（1）吸附柱色谱（2）键合相分配柱色谱（3）离子交换柱色谱（4）分子排阻柱色谱（5）巯基棉分离富集技术72

2.固相萃取装置及操作技术

将固定相填充到小型玻璃或塑料柱内，制备成小型一次性色谱柱。将试样注入小柱上端，用适当溶剂洗脱。

盛装固体颗粒的玻璃管称为层析柱或色谱柱（column）；装在层析柱中的固体颗粒称为固定相（stationaryphase）；淋洗用的溶剂称为洗脱剂或流动相（mobilephase）。73

3.固相萃取法应用

如：富集水中有机磷农药。用1L水通过GDX—502吸附小柱，农药被吸附，用10ml丙酮洗脱，缓缓吹氮挥发溶剂，用丙酮定容5ml，富集倍数200倍。如：分离尿中可的松，尿液通过C18小柱，可的松及尿液中杂质均被保留在柱子上，先用2mlCH3OH：H2O（20：80）洗脱杂质，再用2mlCH3OH洗脱可的松，用CH3OH定容2ml测定。

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（四）蒸馏和挥发法利用物质挥发性的差异或沸点的不同进行分离的方法。

1.蒸馏法：通过蒸馏，将b.p.不同的组分先后蒸出。达到分离，或将低b.p.的待测组分蒸出，与干扰物分离。

普通蒸馏法：用于沸点在40~150°C之间的化合物的分离。用常压蒸馏装置。通过蒸馏将b.p.不同的组分先后蒸出，分别接收，达到分离。b.p.差别越大，分离越完全。如：用紫外分光光度法测水尿酚，通过蒸馏将苯酚蒸出，与样品中甲酚及其它成份分开。7576

减压蒸馏：用于沸点高于150°C，且热稳定性不好，易分解化合物的分离。用减压蒸馏装置或用旋转蒸发仪。在减压下蒸馏，组分b.p.降低，可在较低温度下蒸出，且蒸馏速度快。尤其是旋转蒸发，减压加蒸馏瓶旋转，在蒸馏瓶中形成一层溶剂薄膜，减压下挥发很快，使蒸馏速度大大加快。正常沸点温度下易分解的组分必须在减压下蒸馏，可在较低温度下蒸出而不分解。77

③水蒸气蒸馏：用水蒸气蒸馏装置。水蒸气蒸馏是将水蒸气引入蒸馏瓶内，在常压下能在低于100°C情况下将高沸点组分与水一