北京普天同创生物科技有限公司
一、采样
生物样品涉及复杂的基体,这些基体既有固态的也有液态的,包括所有的水生或陆生动、植物。形态分析有时针对整个生物体,有时是其中的一部分器官或组分,有时则只测定排泄物。在环境分析中,生物样品主要包括鱼类、果壳类、海藻类、草本植物、果实、蔬菜、叶子及其动植物样品。在职业健康研究中,主要研究人体组织、头发、汗液、血液、尿样和粪便等。
生物样品的采集关键在于防止样品的沾污,对于金属元素的形态分析,应该避免使用金属刮刀、解剖刀、剪刀、镊子或针等。实验室用的硼硅玻璃器皿,聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯以及石英器具等可以代替上述金属制品。处理样品时,不要直接用手接触,而应戴塑料手套,带粉末的如滑石粉等应注意冲洗干净,因这些粉末往往带进锌和其他金属。在实践中,金属刀片和活检用的针头不可避免地要用于样品处理,虽然这些刀具会带来一定的金属沾污,但比石英或玻璃刀具要方便和有效得多。研究表明,使用不锈钢刀具处理活检组织,可能带入3ng·g-1 Mn、15ng·g-1 Cr和60ng·g-1 Ni,如果研究上述金属元素在生物体中的浓度和形态,不锈钢刀具显然是不合适的。
研究人体血清中的微量元素,有时含量相差很大,这除了分析方法和个体差异以外,在很大程度上来源于采样时的污染。有研究表明,在不锈钢针头采集血液样品时,前20mL中铁、锰、镍、钴、钼、铬的含量明显增高,铜和锌的含量没有什么变化。由于这个原因,最好用聚四氟乙烯或聚丙烯导管替代。
灰尘是生物样品中锌、铝和其他金属元素污染的主要来源。在体液等样品采集中应该避免带入灰尘。尿样也极易带入灰尘,所以采样时必须加倍注意,接收在带盖的、用酸冲洗过的聚乙烯瓶子里。
二、样品处理及贮存
对许多生物样品,需要进行最初的预处理。这种预处理应该在采样后立即进行。例如,在分析贝壳类样品中的微量元素时,需要将贝壳外层的沉积物清洗干净,然后开壳,采集整个贝肉或个别部位。同样,水生植物如海藻等亦需要仔细清洗以除去沉积物、寄生植物或其他类似的表面沾污。必须注意样品的代表性。微量元素往往在一些特殊的部位有更大的浓度,如植物根和叶子等,而且植物的大小与浓度也有关系,如果分析单个样品时,这些特点采样时就应注意。上述样品采集后如不马上进行分析应该冷藏。处理上述样品时应戴聚乙烯手套,样品存放于塑料袋或塑料容器中。对于头发样品,为了清洗干净以排除外来元素,可以使用一些清洗办法进行微量元素分析发样的处理,可以在0.1% Triton-X 100中,用超声波振荡仪处理,过滤后用甲醇冲洗,然后在空气中用吹风机吹干。
对于血液样品的处理,要根据全血、血浆及血清的不同要求而进行前处理。全血短期内可以在4℃贮存,冷冻效果较好,但冷藏往往导致沉淀出现。解冻时沉淀出的固体加酸可以溶解。
样品的均匀往往是处理大量样品的第二步,如果使用机械匀浆器,刀片的沾污问题需要考虑。少量样品也可以直接溶解在浓盐酸或强碱里,季按盐的氢氧化物也经常用来溶解少量组织样品。如在20%的四甲基氢氧化铵中浸泡2h,可以有效地从蛋白质和脂肪中游离出烷基铅化合物,这种提取方法适合于鱼、海藻和其他海生植物的处理。提取时在60℃水浴中加热可以加快提取速度。
高压炯罐也经常用于样品处理,这种方法可以有效地防止样品处理时的沾污。微量元素的空白非常低。在高压溶样前,样品一般经冻干或风干后,再经高压处理,高压炯罐的温度控制要根据不同样品的需求而定,一般而言,在160~180℃下处理6h即可得到满意的结果。
冷冻干燥是除去固体生物样品中水分的好办法,可以避免微量元素的损失或样品沾污,少量样品时这个方法较为适宜。在通风橱中控制温度在100℃左右连续加热,是一种最方便的方法,但是容易挥发的组分,像元素汞和其他一些有机金属化合物极易在此期间损失。
马弗炉在500℃时可以分解大多数有机化合物,也适合Hg、As、Sn、Se、Pb、Ni、Cr等样品的处理。
冻干或消解的样品比较容易保存,在萃取前或溶解前,需要重新混合均匀。
为了避免样品在空气中的沾污,建立洁净实验室是很有必要的。有研究表明,在一般实验室空气中,每立方米含有0.5~100um直径的颗粒物数量为3×107个。但要把这么多的灰尘颗粒全部除掉是不可能的,重要的是分析人员必须时时刻刻注意到防止样品的沾污。在一些高标准的洁净实验室内,直径在0.3um以上的灰尘的数量降低到每立方英尺(1ft3=0.028m3)100个以下是有可能的,但其费用极为昂贵。事实上,在所有的实验室材料中,避免使用金属几乎是不实际的,目前主要的作法是使用高效滤膜过滤空气,或使用洁净的有机玻璃罩子,操作人员需要换用符合标准的鞋帽和工作服。
三、几种有机金属化合物的贮存
1.有机汞
有机汞在整个汞污染中占的比例不大,但毒性却很高,其中甲基汞是典型的污染物。在 pH4~6时,山于在溶液中与腐殖酸中的硫醇基团反应,甲基汞的含量会迅速降低。而在海水中,甲基汞的降解速度是很慢的,在pH=10时,甲基汞在刚开始时略有下降,余后的时间里可以长期稳定。贮存甲基汞最好的办法是保持温度在4℃,并贮存在暗处,以免光解。
2.有机锡
有机锡的贮存遇到的主要问题是光解和生物降解。许多有机金属化合物的金属-碳原子键极易被光解。C-Sn的解离能只有210kJ·mol-1,在光照射下,三丁基锡很容易降解为二丁基锡。在低温贮存时,如在-20℃下,贻贝中的丁基锡与苯基锡即使在光照下也可以稳定保存3个月;而在4℃时,降解现象很明显。一般有机锡样品,贮存在硼硅玻璃器皿中,pH=2时,在4℃并置暗处可以稳定存放4个月。
3.有机铅
C-Pb的解离能为130kJ·mol-1,也极易光解。烷基铅化合物的光稳定性依次为三烷基铅低于二烷基铅,乙基铅低于甲基铅。在强光照射下,四乙基铅极易降解为三乙基铅,半衰期大约为15 min,而三乙基铅和三甲基铅在短波紫外线照射下,1h内即分解,因此,有机铅一定要贮存在避光的容器中。
4.有机硒
从化学热力学上比较,Se(Ⅳ)比Se (Ⅳ)稳定,一般有机硒化合物贮藏在-20℃,可以稳定存放6个月,贮存样品的pH值应保持在1.5左右,避免细菌以及样品与器皿材料的反应。
相关链接:大气样品的采集方法
文章来源:《环境样品前处理技术》
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