第三章 環(huán)境介質(zhì)中相關(guān)因素的檢測(cè)

第一節(jié) 環(huán)境介質(zhì)中樣品的采集和處理

環(huán)境因素對(duì)生物體的影響非常復(fù)雜，其介質(zhì)的種類繁多，有空氣、水、食物、土壤、生物材料等。根據(jù)其分析方法和分析項(xiàng)目的不同可采用不同的采樣方法；但其基本步驟是一致的，它包括：樣品的采集和保存、樣品的預(yù)處理、干擾成分的分離或掩蔽、分析方法的選擇、分析測(cè)定數(shù)據(jù)的處理等。5個(gè)步驟密不可分，只有環(huán)環(huán)緊扣，分析結(jié)果才能準(zhǔn)確可靠。

一、環(huán)境介質(zhì)中樣品的采集

正確采樣是獲得真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)十分重要的環(huán)節(jié)。如果采樣設(shè)計(jì)或方法不合理，即便再好的分析人員，采用高精密的儀器，也不能獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，甚至還會(huì)導(dǎo)致重大失誤。環(huán)境介質(zhì)中有害因素分析涉及的樣品采集方法各異，有關(guān)具體的采樣方法在各類專業(yè)項(xiàng)目中將會(huì)詳細(xì)介紹。本節(jié)著重介紹樣品采集的基本原則和基本采樣方法。

（一）樣品采集的原則

任何樣品采集均應(yīng)充分注意樣品的代表性、典型性、適時(shí)性和真實(shí)性，這是采樣的一般原則。

1．代表性 采集的樣品必須能充分代表被采樣品的總體，這是采樣時(shí)必須遵守的重要原則。根據(jù)研究目的確定同質(zhì)研究對(duì)象的全體稱為總體；構(gòu)成總體的每一個(gè)單元稱為個(gè)體；試樣則是從總體中按隨機(jī)化原則抽出來的部分個(gè)體的集合體。采樣就是從總體中采集能充分反映這些被測(cè)物質(zhì)的一小部分樣品。只有總體分布均勻，隨機(jī)抽取的個(gè)體才具有代表性。例如，采集液體、半流體樣品如植物油、鮮乳等用大桶或大罐盛裝，應(yīng)先充分混勻后再采樣。為了保證所取的試樣能夠真實(shí)地反映出總體特征，采集樣品要有一定的數(shù)量，試樣個(gè)數(shù)多少由分析目的、總體中陽(yáng)性物質(zhì)的分布等來決定。例如，監(jiān)測(cè)江、河、湖、水庫(kù)等水體的水質(zhì)，就要充分了解被測(cè)水體，根據(jù)不同情況分成若干個(gè)總體，不能把被監(jiān)測(cè)的水體視為一個(gè)總體而只采集一份樣品。因?yàn)檫@些水體的水質(zhì)并非穩(wěn)定均勻不變的，應(yīng)在水體的不同斷面、不同位置設(shè)定多個(gè)采樣點(diǎn)，才具有代表性。

2．典型性 采樣時(shí)應(yīng)針對(duì)監(jiān)測(cè)目的，采集能充分說明待測(cè)目的的典型樣品。例如，對(duì)摻假或懷疑摻假的食品，應(yīng)從其中仔細(xì)挑選可疑部分送檢。如果為了證實(shí)某種污染物的污染范圍或污染程度，就要從總體的不同范圍分別采樣。如食物中毒最好采集中毒者吃剩的可疑食物、患者嘔吐物和使用過的未經(jīng)處理的餐具等。又如，監(jiān)測(cè)某工廠排放的廢氣對(duì)空氣的污染情況，可在污染源常年主風(fēng)向的下風(fēng)向區(qū)域設(shè)幾個(gè)采樣點(diǎn)，并在上風(fēng)向的遠(yuǎn)距離處設(shè)對(duì)照點(diǎn)。

3．適時(shí)性 適時(shí)性是指對(duì)有些樣品的采集要有一個(gè)時(shí)間觀念，應(yīng)根據(jù)季節(jié)、時(shí)間或檢測(cè)對(duì)象的某些規(guī)律，污染物排放時(shí)間等適時(shí)采樣。例如，發(fā)生食物中毒，應(yīng)立即赴現(xiàn)場(chǎng)采樣，如果過時(shí)，則不易取得引起中毒的食品。又如，對(duì)地面水的監(jiān)測(cè)，必須確定合理的采樣頻率，每年至少要在豐水期、枯水期、平水期分別采樣，以了解水質(zhì)的季節(jié)變化情況。

4．真實(shí)性 采樣檢測(cè)結(jié)果反映的是工作場(chǎng)所空氣中待測(cè)物的“真實(shí)濃度”。“真實(shí)濃度”是指在特定的生產(chǎn)條件、氣象條件和生產(chǎn)環(huán)境下，存在于工作場(chǎng)所空氣中待測(cè)物的濃度，是勞動(dòng)者在工作或生產(chǎn)狀況下經(jīng)常接觸的濃度；同時(shí)要注意區(qū)分在特殊情況下的待測(cè)物濃度，例如，意外事故、人為因素、防護(hù)設(shè)施暫時(shí)失效時(shí)的濃度等。

在空氣檢測(cè)中，采集具有代表性和真實(shí)性的樣品，是獲得正確可靠的檢測(cè)結(jié)果和評(píng)價(jià)的基本保證。所以必須了解工作場(chǎng)所空氣樣品的特征、毒物在空氣中的狀態(tài)、空氣采樣方法以及采樣過程中的誤差來源。

樣品保存的原則是：在保存期內(nèi)，樣品應(yīng)與原樣品的質(zhì)量相同，或待測(cè)組分不損失，沒有人為污染，便于盡快分析，使分析結(jié)果符合要求。目前保存方法多限于：控制溶液的pH值；加化學(xué)防腐劑、穩(wěn)定劑、抗凝劑、沉淀劑；冷藏和冰凍等。一般認(rèn)為冷藏接近至冰點(diǎn)或更低溫度是最好的保存方法，但并不適用于所有類型的樣品。采樣和分析測(cè)定時(shí)間相隔越短，分析結(jié)果越可靠。某些分析項(xiàng)目，要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析測(cè)定，以免在運(yùn)送過程中待測(cè)組分發(fā)生變化。總之，樣品的保存方法應(yīng)通過保存實(shí)驗(yàn)得出最佳方案。

（二）各類樣品采集方法

1．空氣樣品的采集 大氣中的有害物質(zhì)，大多數(shù)來源于燃料燃燒以及交通工具所排放的廢氣及煙塵。空氣中有害物質(zhì)存在狀態(tài)由它本身的理化性質(zhì)、生產(chǎn)過程和環(huán)境狀況決定。有的以氣態(tài)或蒸汽存在，有的以氣溶膠（霧、煙、塵）存在，有的以多種狀態(tài)存在。存在狀態(tài)不同，采樣方法各不相同。另外還要根據(jù)濃度、現(xiàn)場(chǎng)氣象條件、采樣目的、測(cè)定方法及其靈敏度選定采樣點(diǎn)、采樣方法、采樣時(shí)間、采樣頻度和采樣數(shù)量等。空氣樣品的采集方法主要有集氣法和富集法兩大類。

（1）集氣法：此法適用于空氣中被測(cè)物質(zhì)濃度較高或測(cè)定方法靈敏度較高，只需采集少量氣體（＜1L）就足夠作分析用時(shí)。方法是用玻璃容器或大注射器、橡皮球膽、塑料鋁箔復(fù)合膜袋以真空吸取或置換、充氣的原理收集，但必須注意待測(cè)物質(zhì)的滲透、吸附等化學(xué)特性。該采樣方法所得測(cè)定結(jié)果為待測(cè)物質(zhì)的瞬間濃度，本法亦不適用氣溶膠樣品的采集。

（2）富集法：由于空氣中一些待測(cè)物質(zhì)濃度一般都較低，為了使所采集樣品中的待測(cè)物質(zhì)能達(dá)到分析所需的適宜濃度，需將大量空氣通過收集器吸收或吸附、阻留達(dá)到分離和富集的效果。此法所得測(cè)定結(jié)果是采樣時(shí)間內(nèi)待測(cè)物質(zhì)的平均濃度。根據(jù)收集器的不同，富集法又可分為液體吸收法、固體吸附法、冷凍濃縮法、靜電沉降法和個(gè)體計(jì)量器法等，最常用的是前兩種。

1）液體吸收法：是用吸收液采集氣態(tài)、蒸汽態(tài)和某些氣溶膠等待測(cè)物質(zhì)。方法是讓空氣通過吸收液，將待測(cè)物質(zhì)迅速溶解或經(jīng)化學(xué)反應(yīng)溶于其中。吸收液主要由有害物質(zhì)和所用分析方法選定。常用的吸收液有水、水溶液和有機(jī)溶劑。液體吸收法的缺點(diǎn)是：攜帶不便；吸收效率不夠高；用有機(jī)溶劑吸收時(shí)，容易揮發(fā)而造成損失和污染環(huán)境。

2）固體吸附法：固體吸附劑主要有顆粒狀吸附劑、纖維狀濾料和篩孔狀濾料3種。其中以顆粒狀吸附劑最為常用，常用活性炭、硅膠和高分子多孔微球等。此法具有攜帶方便、吸收效率高、采樣量大、易保存等優(yōu)點(diǎn)。

2．水樣的采集 根據(jù)待測(cè)水體的性質(zhì)和分析項(xiàng)目不同采樣方法各不相同。潔凈和污染輕微的天然水，水質(zhì)變化不大，因此在規(guī)定的采樣地點(diǎn)、深度，按季節(jié)和不同時(shí)間采樣數(shù)次，即可具有代表性。生活污水隨著人群的活動(dòng)而異，即使在一天中，水質(zhì)也不穩(wěn)定。工業(yè)廢水則隨生產(chǎn)變化而變化，因此采集有污染的廢水時(shí)，采樣前需了解污染源的排放規(guī)律和廢水中污染物的時(shí)間變化等，然后根據(jù)分析目的要求采樣，必要時(shí)可增加采樣頻率。

水樣采集量根據(jù)測(cè)定項(xiàng)目不同而有不同的要求，一般要超過使用量的20%～30%作為實(shí)際采樣量。如測(cè)定氨氮水樣用量為400ml，亞硝酸鹽為50ml，硝酸鹽為100ml。

水樣現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定項(xiàng)目一般包括水溫、pH值、溶解氧、電導(dǎo)率、氧化還原電位等；水文測(cè)量的內(nèi)容包括水位、流速、流量等。

常規(guī)分析的水樣與檢測(cè)指標(biāo)不同，需分別采樣。采樣容器可用無色磨口具塞的硬質(zhì)細(xì)口瓶或聚乙烯塑料桶，如水樣中含有油類或有機(jī)物，以玻璃瓶為宜，如測(cè)定水樣中的微量金屬離子，應(yīng)加硝酸至pH＜2，用吸附性較小的塑料容器為宜。

3．食物樣品的采集 流體或半流體食品，如牛奶、飲料、酒、油等需先攪拌均勻，再用長(zhǎng)方形管分層采樣。顆粒性食物，如米、豆、粉、糖等混勻后反復(fù)按四分法縮分采樣。不均勻的固體食品，如蔬菜、水果、魚、肉等，視檢驗(yàn)?zāi)康牟煌∮写硇缘牟糠种瞥蓜驖{，再用四分法縮分取樣。成品食物樣品，可按不同批號(hào)，隨機(jī)采樣分析。

食物樣品按目的不同，又可分為工廠樣品、衛(wèi)生監(jiān)督樣品、揭發(fā)樣品和流行病學(xué)樣品，采樣應(yīng)注意代表性，有些還應(yīng)注意適時(shí)性和典型性。樣品除檢驗(yàn)用外，均應(yīng)保留一部分備用。4．生物材料的采集（見第四章）。

二、環(huán)境介質(zhì)中樣品的處理

（一）樣品處理的目的

環(huán)境監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)中采集到的樣品，除少數(shù)氣體樣品、水樣可以不經(jīng)處理而直接進(jìn)行測(cè)定外，多數(shù)樣品成分都較復(fù)雜，不能直接進(jìn)行測(cè)定，需根據(jù)待測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵鋸膹?fù)雜的樣品中分離出來，以適應(yīng)分析測(cè)定的需要。樣品前處理的目的，一是使樣品便于進(jìn)行分析；二是除去對(duì)測(cè)定有干擾的物質(zhì)。樣品前處理手段包括溶解、消化、分解分離、提取、濃縮、消除干擾物質(zhì)等。

（二）樣品溶液的制備

樣品溶液的制備方法主要有溶解法和分解法。

1．溶解法

（1）水溶法（水浸法）：用純水（去離子水或重蒸餾水）將樣品中待測(cè)物質(zhì)溶出，如食物樣品中的色素、山梨酸、苯甲酸等，都可用水溶法制備成樣品溶液。

（2）酸性水溶液浸出法：用弱酸或強(qiáng)酸溶液浸泡，提取樣品中待測(cè)物質(zhì)組分。例如，用0.5mol/L鹽酸可浸提油脂中的鎳；用4%醋酸可浸取食品包裝容器中的金屬元素等。

（3）堿性水溶液浸出法：用弱堿或強(qiáng)堿溶液浸泡，提取樣品中待測(cè)物質(zhì)組分。例如，堿性水溶液可提取酚類物質(zhì)。

（4）有機(jī)溶劑浸出法：根據(jù)待測(cè)物質(zhì)不同選用不同的有機(jī)溶劑進(jìn)行浸泡提取。常用有機(jī)溶劑如乙醚、石油醚、丙酮、氯仿、正己烷等。根據(jù)“相似相溶”原理選擇有溶劑。例如，測(cè)定食品中的維生素A，可用三氯甲烷浸提；水果、蔬菜中的有機(jī)氯農(nóng)藥殘留則可用丙酮浸出后，再用石油醚提取。

在用溶劑浸出前，樣品應(yīng)先粉碎或勻漿。溶解法所用溶劑應(yīng)能充分溶解被測(cè)組分，且不得帶入被測(cè)組分，不得干擾被測(cè)組分的測(cè)定，必要時(shí)設(shè)置試劑空白進(jìn)行消除。

2．分解法 測(cè)定樣品中的無機(jī)元素（主要是金屬元素）時(shí)，共存或與無機(jī)離子結(jié)合的有機(jī)物將干擾測(cè)定，此時(shí)應(yīng)用分解法制備樣品溶液。分解法的目的是破壞有機(jī)物，使無機(jī)物轉(zhuǎn)化為便于測(cè)定的離子狀態(tài)，又稱樣品的無機(jī)化或消化處理。分解法主要有兩種方法：

（1）干法灰化

1）高溫灰化法：又稱馬福爐分解法，是利用高溫破壞樣品中的有機(jī)物。將樣品置于陶瓷、石英或金屬坩堝中，必要時(shí)需加入一定量的灰化輔助劑（助灰劑），經(jīng)干燥炭化后，移入馬福爐中分解。爐溫一般控制在500℃以內(nèi)，保持一定時(shí)間，使有機(jī)物完全氧化，生成CO2、SO2、NO、H2O揮發(fā)，剩下無機(jī)物殘?jiān)盟蛩崛芙鉁y(cè)定。助灰劑或固定劑常用氧化鎂、硝酸鎂、碳酸鈉等，目的是增強(qiáng)氧化作用，防止待測(cè)組分損失，增強(qiáng)疏松作用，防止樣品結(jié)塊。本法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、試劑用量少、引入空白值小，適用于取樣量多的批量樣品的處理。缺點(diǎn)是灰化時(shí)間長(zhǎng)，有些金屬在灰化時(shí)可能損失。

2）低溫灰化法：1962年Gleit等首次在分析化學(xué)領(lǐng)域使用了等離子體低溫灰化爐進(jìn)行灰化。方法是將爐內(nèi)抽真空，再送O2，以電磁輻射作能源，利用高頻等離子體技術(shù)，在灰化過程中不斷產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的氧等離子體，通過電子的能量，產(chǎn)生游離基和中性原子等與樣品不斷作用，使有機(jī)物在低溫下完全分解。整個(gè)過程在密閉真空的環(huán)境下進(jìn)行，爐溫不超過200 ℃，一般在70℃左右即可灰化。此法灰化溫度低，適用于樣品中易揮發(fā)元素，如砷、汞、硒、銻的測(cè)定。灰化時(shí)對(duì)樣品不產(chǎn)生污染，不損失，空白值低，不受灰分酸堿性的影響，不發(fā)生瓷效應(yīng)，適用于批量大的樣品處理，但設(shè)備昂貴，灰化時(shí)間長(zhǎng)。

（2）濕法消化：在加熱條件下用強(qiáng)氧化劑如硝酸、硫酸、高氯酸或雙氧水、高錳酸鉀等氧化分解有機(jī)物，使樣品中的待測(cè)組分呈離子狀態(tài)存在于液體中，故稱為濕法消化。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便快速、效果好，適用于易揮發(fā)組分的測(cè)定。缺點(diǎn)是消化過程中產(chǎn)生大量酸霧和氮、硫的氧化物等有強(qiáng)烈刺激性和腐蝕性的有害氣體。消化時(shí)必須有良好的通風(fēng)設(shè)備，同時(shí)要求試劑純度較高，否則空白值大。

1）硝酸消化：濃硝酸有強(qiáng)氧化性，能溶解除金、鉑外的大部分金屬，將樣品與硝酸共沸至紅棕色氣體全部逸出，溶液呈無色透明為止。為了使消化后溶液不含氮氧化物（因這些物質(zhì)將破壞下一步分析測(cè)定中的有機(jī)顯色劑或指示劑），可采用：①延長(zhǎng)加熱時(shí)間將溶液煮沸除去；②加入去氮?jiǎng)┤缒蛩亍⒉菟徜@、亞硫酸鈉等共沸，使消化液中殘留的氮氧化物分解成易揮發(fā)NO除去，本法缺點(diǎn)是硝酸沸點(diǎn)較低，很難將有機(jī)物完全分解，故很少使用。

2）硝酸-高氯酸消化：硝酸中加入高氯酸，該混合酸既有強(qiáng)氧化性又有脫水能力，可以加速和提高消化效果。消化過程中當(dāng)樣品未全部氧化，溶液中的高氯酸變得太濃時(shí)，溶液的顏色會(huì)變深或變黑，此時(shí)，應(yīng)立即將溶液離開熱源，用硝酸稀釋之后，再繼續(xù)加熱。

3）硝酸-硫酸或硝酸-硫酸-高氯酸（或過氧化氫）混合酸消化：硝酸中加入硫酸，沸點(diǎn)高達(dá)338℃，對(duì)一些難消化的樣品有良好的作用，可以克服硝酸、高氯酸沸點(diǎn)低的缺點(diǎn)，對(duì)破壞脂肪、碳水化合物效果尤佳。特別是三酸混合消化是目前最常用的方法。通常是先加硝酸和硫酸消化，待冷后滴加高氯酸或過氧化氫進(jìn)一步消化，或?qū)⑷岚匆欢ū壤涑苫旌纤峒尤霕悠分小?/p>

高氯酸在高溫下容易發(fā)生爆炸，使用高氯酸消化的通風(fēng)櫥要常清洗，將滯留的高氯酸清除，以免櫥內(nèi)明火時(shí)發(fā)生爆炸。另外，在補(bǔ)加高氯酸時(shí)必須將溶液冷卻至50～60℃后再加，切勿在高溫下加入。

用冷原子吸收測(cè)汞時(shí)，常用硫酸與高錳酸鉀消化樣品。

4）氫氟酸消化：主要用于多種硅酸鹽，生成揮發(fā)性的SiF4∶SiO2+4 HF→SiF4↑+2 H2O。它常與硫酸、硝酸或高氯酸混合應(yīng)用。用氫氟酸分解樣品需用鉑器皿。使用此酸時(shí)應(yīng)防止發(fā)生燙傷事故。

5）密閉罐消化：把樣品放入用聚乙烯四氟作為內(nèi)襯的密封罐中，外殼為不銹鋼材料（或聚四氟乙烯罐）。根據(jù)樣品的情況，分別加適量的氧化性酸、氫氟酸或過氧化氫加蓋密閉，在加壓條件下于130～150℃的烘箱中保溫約2h，即可消化完全。分解后充分冷卻，才可開蓋。本法試劑用量少，可避免揮發(fā)性元素逸失，不易引入干擾物。采用本法要注意樣品量和加酸量與密封罐容量相適應(yīng)，切勿過量，以免產(chǎn)生過大的壓力引起爆炸。

6）微波溶樣：微波溶樣是將微波快速加熱能力與密閉消化的高溫高壓特點(diǎn)相結(jié)合，加快樣品的消化及樣液的制備。目前微波溶樣已解決了用聚四氟乙烯等新型材料制成高強(qiáng)度、耐腐蝕和透射微波的溶樣容器；采用新的光纖溫度計(jì)測(cè)量在微波輻射中的高溫和高壓等技術(shù)。使微波溶樣具有溶樣快速、空白值低、省時(shí)，便于自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，是復(fù)雜樣品消化的一個(gè)新方法。它與傳統(tǒng)的樣品處理方法相比，具有同樣的精密度和準(zhǔn)確度。例如，用硝酸消化坨粉樣品，加入10ml硝酸，置于120ml聚四氟乙烯容器中，用374 W功率，微波加熱，當(dāng)溫度升至140℃時(shí)，保持3min后，停止操作，樣品即完全溶解。

（三）干擾成分的分離

分析工作中樣品的組成一般都較復(fù)雜，共存組分往往對(duì)待測(cè)組分產(chǎn)生干擾，使結(jié)果偏高或偏低，所以在測(cè)定之前應(yīng)采取適當(dāng)方法消除干擾。共存組分的干擾若較小，可加掩蔽劑消除。但多數(shù)情況下，單用掩蔽方法不能解決問題，需將被測(cè)組分與干擾物質(zhì)分離，分離時(shí)常需另加掩蔽劑提高分離效果。方法有溶劑萃取法、沉淀法、揮發(fā)和蒸餾法、離子交換和色譜法等。

1．溶劑萃取法 溶劑萃取法又稱為液-液萃取法。方法是在試液（水相）中加入與水不相溶的有機(jī)溶劑，經(jīng)反復(fù)振搖，使待測(cè)組分進(jìn)入有機(jī)相，而另一些不溶于有機(jī)溶劑的組分留在水相，以達(dá)到分離的目的。萃取主要用于低含量元素的分離富集，也用于干擾組分的去除、有機(jī)物的純化和凈化。該法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，易操作，分離效果好。缺點(diǎn)是有機(jī)溶劑易揮發(fā)，易燃且有毒，批量樣品分析測(cè)定時(shí)工作量較大。

（1）萃取的基本原理

1）親水性和疏水性：無機(jī)鹽的水合離子易溶于水而難溶于有機(jī)溶劑，這種性質(zhì)稱為親水性。物質(zhì)含親水基團(tuán)越多，其親水性越強(qiáng)，常見的親水基團(tuán)有—OH、—SO3H、—COOH、—NH2等。許多有機(jī)化合物難溶于水而易溶于有機(jī)溶劑，這種性質(zhì)稱為疏水性，疏水性隨物質(zhì)疏水基團(tuán)（烴基、鹵代烴基等）的增多而增強(qiáng)。如果要從水溶液中將某些無機(jī)離子萃取到有機(jī)溶劑中，必須設(shè)法先將親水性轉(zhuǎn)化為疏水性，若要把水溶液中疏水物質(zhì)（多為有機(jī)物）轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中則可直接萃取。

2）分配定律：某溶質(zhì)A溶于兩種共存互不相溶的溶劑時(shí)，設(shè)A按一定比例分配在水相和有機(jī)相中，當(dāng)分配達(dá)平衡后，A在兩相中濃度的比值在一定溫度時(shí)為一常數(shù)，稱分配系數(shù)（KD），這個(gè)定律稱為分配定律。

KD與溶質(zhì)和溶劑的特性及溫度等因素有關(guān)。分配定律只適用于低濃度的溶質(zhì)，而且要求該溶質(zhì)在兩相中存在的形式相同，沒有離解、締合等副反應(yīng)，因此分配定律在實(shí)際分析工作中不太適用。

3）分配比：在分析工作中常遇到溶質(zhì)在水相和有機(jī)相中具有多種形式（離子或分子），通常用分配比（D）來表示溶質(zhì)在兩相中的分配情況，分配比為溶質(zhì)A在有機(jī)相中各種存在形式的總濃度（C有）與溶質(zhì)A在水相中各種存在形式的總濃度（C水）之比，即：

當(dāng)兩相體積相等時(shí)，D值越大說明A進(jìn)入有機(jī)相的量越多。

4）萃取百分率：萃取百分率E%是指物質(zhì)被萃取到有機(jī)相中的百分率

由上式可推出E與D的關(guān)系：

上式中，V水、V有分別為有機(jī)相和水相的體積。當(dāng)用等體積溶劑進(jìn)行萃取時(shí)，V有=V水，則為：

由E（%）的計(jì)算公式可看出E（%）與D及所用萃取劑的體積的關(guān)系：①當(dāng) V水=V有時(shí)，E（%）隨D的增大而增加。如D=1, E（%）=50%, D=9則E（%）=90%。②當(dāng)D一定時(shí)，E（%）隨V水/V有比值的減小而增加，即V有越大 E（%）越高。不過，靠減小V水/V有值來提高萃取效率，效果并不明顯。而且由于有機(jī)溶劑用量的增加，給以后的操作帶來不利影響。

因此，欲提高萃取效率，最好選用D值大的萃取劑，實(shí)現(xiàn)高萃取率的一次萃取，如D值不夠高，一次萃取不能滿足分離要求時(shí)，可采取多次萃取法。由E（%）計(jì)算表明，同量萃取溶劑，分次萃取的效率要比一次萃取的效率高。

（2）萃取的類型和條件：萃取分離有機(jī)物的實(shí)例很多，如乙醚或石油醚萃取食品中的脂肪，用環(huán)己烷萃取大氣中的苯并（a）芘等，均屬直接萃取，條件較簡(jiǎn)單。下面介紹如何將親水性離子萃取到有機(jī)溶劑中的方式和條件。

1）生成螯合物萃取體系：金屬離子和螯合劑生成疏水性螯合物，再用有機(jī)溶劑萃取。例如，Ni2+是親水的，在水溶液中以的形式存在，在pH≈9的氨性溶液中加入丁二酮肟，使之與Ni2+形成螯合物。此螯合物不帶電，分子中含有兩個(gè)大的有機(jī)分子，帶有許多疏水基團(tuán)，因而整個(gè)分子具有疏水性，可被氯仿等萃取至有機(jī)相中。

萃取條件選擇：①金屬與所選螯合劑生成的螯合物越穩(wěn)定，萃取效率越高。該螯合劑還應(yīng)有一定的親水基因，在水中有適當(dāng)?shù)娜芙舛龋拍芘c金屬離子生成螯合物。②溶液的酸度越低越有利于萃取，但酸度也不能過低，否則會(huì)引起金屬離子水解或發(fā)生其他干擾反應(yīng)。③萃取溶劑應(yīng)選擇螯合物在其中的溶解度較大的惰性溶劑，比重應(yīng)與水的比重相差較大，無毒、無特殊氣味。

2）生成離子締合物體系：由帶不同電荷的離子借靜電引力締合生成疏水的中性分子，易被有機(jī)溶劑所萃取。例如，用乙醚能萃取鹽酸溶液中的鐵離子，這是由于Fe3+在酸性溶液中形成的[FeCl4] -陰離子和乙醚與H+配合形成的（C2H5）2OH+陽(yáng)離子締合成[（C2H5）2OH]+[FeCl4] -疏水性中性分子的緣故。

萃取條件的選擇：①應(yīng)選擇對(duì)被萃取物具有盡可能大的溶解度，而對(duì)干擾物溶解度盡可能小的溶液，萃取劑疏水性愈強(qiáng)，分離效果愈佳；反之則較差。②溶液酸度以有利于離子締合物的形成為原則。③萃取溶劑常用的有苯、甲苯、二氯乙烷等惰性溶劑。對(duì)含鋅鹽離子如（C2H5）2OH+的離子締合物應(yīng)用含氧的活性溶劑，如醚、醇、酯、酮等。

2．沉淀法 沉淀法是分離金屬的經(jīng)典方法，利用沉淀反應(yīng)，在試液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯瑢⒈粶y(cè)組分沉淀出來，或?qū)⒏蓴_組分沉淀分離。由于許多金屬離子共沉淀現(xiàn)象較嚴(yán)重，所以分離效果并不理想。

沉淀法也是去除蛋白質(zhì)的主要方法之一。在樣品溶液中加入一定量試劑破壞蛋白質(zhì)分子的水化層，或中和蛋白質(zhì)分子的表面電荷，使蛋白質(zhì)沉淀析出。通常采用鹽析法、有機(jī)溶劑沉淀法、酸類沉淀法、重金屬鹽沉淀法等，即分別采取加入高濃度中性鹽（如NaCl等）；有機(jī)溶劑如甲醇、乙醇、丙酮等脫水劑；三氯乙酸、苦味酸、鎢酸、高氯酸等酸類以及加入重金屬離子（Cu2+、Hg2+、Pb2+、Ag+等）的辦法使蛋白質(zhì)分子沉淀分離。

3．共沉淀法 共沉淀是指當(dāng)一種難溶化合物沉淀時(shí)，某些可溶性雜質(zhì)或本來不應(yīng)沉淀的組分同時(shí)也被沉淀下來。共沉淀分離法是利用溶液中高含量組分沉淀的同時(shí)，將微量組分一起帶入沉淀，從而達(dá)到分離和富集的目的。高含量沉淀組分稱為共沉淀劑或載體。常用的共沉淀劑有無機(jī)共沉淀劑和有機(jī)共沉淀劑兩類。無機(jī)共沉淀法成本低，沉淀的比表面大，吸附力強(qiáng)，富集元素多，但有時(shí)選擇性不高，分離后引入大量載體，不利于后續(xù)分析。有機(jī)共沉淀劑，可以灼燒除去，不會(huì)引入其他雜質(zhì)，選擇性強(qiáng)。

例如，測(cè)定水中鉛時(shí)，于水中加入適量的Ca2+之后，沉淀劑Na2CO3生成CaCO3共沉淀劑沉淀，Pb2+也同時(shí)共沉淀下來。將生成的沉淀溶于少量酸中，Pb2+的濃度可大為提高，可被檢出。

4．色譜法 柱色譜法、紙色譜法和薄層色譜法，在衛(wèi)生檢驗(yàn)應(yīng)用甚廣，尤其是薄層色譜法，分析速度快、靈敏度高、設(shè)備簡(jiǎn)單易行、分辨率高，可與先進(jìn)儀器聯(lián)用，提高分離能力與鑒定能力。離子交換色譜法是利用離子交換樹脂與溶液中離子之間所發(fā)生的交換反應(yīng)來達(dá)到分離的目的，不僅用于帶相反電荷的離子的分離，還可用于帶相同電荷或性質(zhì)相近的離子的分離。去離子水的制備就是讓水通過陰陽(yáng)離子交換樹脂混合柱，除去水中含有的一些可溶性鹽類，達(dá)到凈化的目的。

5．揮發(fā)和蒸餾法 揮發(fā)和蒸餾法是利用物質(zhì)揮發(fā)性的差異而進(jìn)行分離的方法。可用于干擾物蒸餾去除，也可將被測(cè)組分定量蒸出與干擾成分分離。

（1）揮發(fā)：利用被測(cè)組分在常溫下具有揮發(fā)性使其與無揮發(fā)性的雜質(zhì)分離。如汞的測(cè)定，樣品中汞加氯化亞錫還原成汞蒸氣，與不揮發(fā)的雜質(zhì)分離后導(dǎo)入測(cè)汞儀測(cè)定。砷的測(cè)定是將不揮發(fā)的砷與鋅和硫酸作用，轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的砷（AsH3）逸出進(jìn)行顯色反應(yīng)。

（2）蒸餾法：利用被測(cè)組分具有揮發(fā)性或經(jīng)處理后能轉(zhuǎn)變?yōu)閾]發(fā)性物質(zhì)，然后加熱蒸餾，使待測(cè)組分蒸發(fā)吸收于水溶液或有機(jī)溶劑中達(dá)到分離濃縮的目的。本法多用于有機(jī)物的分離。

1）普通蒸餾法：用一般的蒸餾裝置，利用物質(zhì)沸點(diǎn)不同，進(jìn)行分離。例如，測(cè)定水或尿中的酚時(shí)，可用普通蒸餾法從樣品中將酚蒸出，與樣品中其他物質(zhì)分開。

2）水蒸氣蒸餾法：是分離某些揮發(fā)性物質(zhì)的有效方法。被分離的組分在100℃時(shí)必須具有一定的蒸氣壓與水不相混溶。例如，溴苯和水不相混溶。當(dāng)將此混合物加熱到95.5 ℃，水的蒸氣壓為86kPa，溴苯的蒸氣壓為15kPa，當(dāng)總蒸氣壓為101kPa時(shí)，液體開始沸騰。混合氣體中各個(gè)氣體分壓之比等于它們的摩爾數(shù)之比，由此即可求出溴苯所占的比例。

用水蒸氣蒸餾時(shí)，被餾出組分在100℃時(shí)的蒸氣壓必須在1.33kPa以上，否則該組分在餾出液中的含量太低，不能達(dá)到與其他組分分離的目的。

3）減壓蒸餾法：將蒸餾系統(tǒng)壓力降到低于大氣壓進(jìn)行蒸餾，樣品的沸點(diǎn)能夠降低，因此對(duì)于在正常溫度下難發(fā)生分解的物質(zhì)，或沸點(diǎn)太高難以達(dá)到其沸點(diǎn)的物質(zhì)，可采用減壓蒸餾法。在減壓下?lián)]發(fā)性相對(duì)增加，能將溶劑以較快的速度除去，有利于濃縮沸點(diǎn)高的微量有機(jī)物。

6．固相萃取法固相萃取法是20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)的一種分離方法，也稱為液-固萃取。此法是將固定相（極性吸附劑、鍵合型吸附劑、離子交換劑、葡聚糖凝膠等）充填于小型塑料柱管內(nèi)，構(gòu)成一次性小型色譜柱。將樣品液用注射器注入小柱中，然后選用適當(dāng)?shù)娜軇⒋郎y(cè)物洗脫下來，其他干擾物則留在柱上。有時(shí)也可選用適當(dāng)溶劑將干擾成分洗脫下來，然后再換用適當(dāng)?shù)南疵搫瑢⒋郎y(cè)物洗脫下來。固相萃取法主要用于：

（1）待測(cè)物的濃縮：例如用SEP-PAK C18小柱，在其上流過大量的含微量有機(jī)物的水樣，使有機(jī)物濃縮富集在柱上，然后用少量適當(dāng)?shù)娜軇鏑H3CN∶H2O（75∶25），將有機(jī)物洗脫下來。

（2）雜質(zhì)的去除：例如測(cè)定尿中可的松：使尿液通過C18小柱，尿中的雜質(zhì)和可的松都被保留在柱上。先用2ml CH3OH∶H2O（20∶80）洗脫雜質(zhì)，然后用2ml CH3OH洗脫可的松。

總之，在分析樣品時(shí)，應(yīng)根據(jù)被分離物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、數(shù)量和分離后的純度要求及定性或定量的方法等綜合考慮，選擇合適的分離方法。

（張合喜）