 |
Стабилизация, хранение, и транспортировка проб для анализа
|
|
|
|
Пробы объектов окружающей среды могут отбираться как непосредственно перед анализом, так и заблаговременно. В последнем случае применяются промежуточные операции хранения и стабилизации проб.
Хранение проб, в том числе содержащих следовые количества исследуемых веществ, осложнено проблемой их потерь за счет сорбции на стенках сосудов, а также разрушения в растворителях и на поверхностях носителей под действием кислорода, света и других факторов внешней среды. В воде протекают процессы окисления – восстановления, биохимические процессы с участием бактерий и других живущих в ней объектов, а также физические и физико- химические процессы сорбции, седиментации и др.
В водных растворах, например нитраты в присутствии органики могут восстанавливаться до нитритов или даже до ионов аммония (в отсутствии органики эти процессы могут идти в обратную сторону из-за наличия в воде растворенного кислорода), а сульфаты – до сульфитов. Растворенный кислород может расходоваться на окисление органических веществ. Могут изменяться и органолептические свойства воды – запах, цвет, мутность, вкус.
Некоторые элементы и их соединения способны довольно легко адсорбироваться на стенках сосудов (Fe, Al, Cu, Cd, Mn, Cr, Zn, PO43- и др.). Из стекла (особенно темного) или пластмассы бутылей, напротив, ряд микроэлементов и следы веществ могут выщелачиваться (B, Si, Na, K). Указанные процессы иногда довольно значительно сказываются на ухудшении достоверности и точности анализа, поэтому данная группа технологических процедур хранения и стабилизации проб имеет важное значение.
Применение экспрессных методов анализа на месте помогает избежать многих осложнений с изменениями состояния анализируемых проб, однако это удается далеко не всегда, поэтому необходимо иметь представление о процессах, идущих в средах при хранении проб, а также знать правила его правильного осуществления. В зависимости от предполагаемой продолжительности хранения отобранных проб иногда применяют процедуры их консервации. При этом универсального консервирующего средства не существует, поэтому для анализа отбирают несколько проб, каждую из которых консервируют, добавляя соответствующие химикаты.
|
|
|
Применение консервирующих средств полностью не предохраняет определяемое вещество или саму среду от изменения. Поэтому стараются даже консервированные пробы анализировать сразу или на следующий день, но не позднее, чем на третьи сутки после отбора пробы. При этом консервация сточных вод вообще весьма затруднительна.
Рассмотрим некоторые общие правила консервации и других способов предварительной обработки проб.
В процессе экоаналитической деятельности для обеспечения достоверности результатов все реагенты, особенно применяемые в больших количествах (вода, прочие растворители) должны быть по возможности высочайшей чистоты (с индексами чистоты осч, хч или хотя бы чда). Для определения очень низких концентраций даже реагенты высокой чистоты перед применением необходимо очищать дополнительно. Поэтому реагенты (в том числе для растворения и стабилизации проб) следует выбирать не только исходя из их химических свойств, но и сточки зрения возможности качественной оценки. Так, предпочтительнее кислоты, которые можно перегнать при низкой температуре (HCl, HNO3). Следует избегать использования окрашенных пробок, поскольку пигменты могут содержать загрязняющие вещества или сами загрязнять хранящиеся под ними пробы.
Материалы, из которых изготовлены сосуды, устройства и инструменты для отбора проб, должны быть устойчивы к действию образца или реагента. Их поверхность должна быть гладкой и легко очищаться. В этом отношении наилучшие свойства имеет посуда из тефлона, однако следует учитывать, что она имеет зернистую структуру и может адсорбировать многие соединения.
|
|
|
Желательно использовать тщательно вымытые стеклянные (притертые) или полиэтиленовые пробки. Корковые или резиновые пробки предварительно кипятят в дистиллированной воде или обертывают полиэтиленовой пленкой.
Подготовленная для отбора образцов или проб стеклянная или полиэтиленовая посуда через несколько часов накапливает на поверхности загрязнения, адсорбируя их из воздуха лаборатории, поэтому посуду необходимо обрабатывать непосредственно перед употреблением.
При хранении проб органических ЗВ резко возрастает (по сравнению с неорганическими) опасность их окисления, гидролиза, фотолиза, ферментативных и бактериальных превращений. Так, например, под влиянием примесей металлов даже при весьма низких температурах (<+10 оС) из простейших ароматических и циклогексановых УВ могут образовываться ПАУ, которых на самом деле в анализируемой среде первоначально не было. Многие аминокислоты (например, фенилаланин, триптофан, тирозин, пиримидиновые и пуриновые основания нуклеотидов) также имеют в своем составе ароматические кольца и при повышении температуры и при наличии катализаторов также могут конденсироваться с образованием полиароматических углеводородов (ПАУ), что может приводить к искажению результатов при анализе неправильно хранившихся растительных и животных тканей. Именно поэтому такие образцы обычно хранят замороженными.
Особое меры предосторожности необходимо соблюдать при хранении проб хлорированной водопроводной воды, содержащей например, ПАУ в следовых концентрациях 91 – 3 нг/л). Установлено, что даже при 5 оС в процессе хранения таких проб в течение 18 суток многие из углеводородов исчезают практически полностью. Поэтому для устранения потерь ПАУ рекомендуется в этом случае хранение пробы стабилизировать добавлением сульфата натрия, а также хранить их в темноте.
При хранении сточных вод, например, нефтехимических предприятий, следует учитывать присутствие в воде диспергированных нефтепродуктов, в капельках и пленках которых растворяется основная часть ПАУ. В частности, содержание 3, 4 – бенз(а)пирена в стоках таких предприятий может на 3 - 4 порядка превышать его растворимость в чистой воде.
|
|
|
В случае обычных, наиболее часто загрязняющих воду веществ применяются довольно простые и давно проверенные способы консервации и хранения проб.
Таблица 1. Способы консервации, особенности отбора и хранения проб
| Анализируемый показатель | Способ консервации и количество консерванта на 1 л воды | Максимальное время хранения пробы | Особенности отбора и хранения проб |
| Активный хлор | Не консервируют | Несколько минут | - |
| Аммиак и ионы аммония | Не консервируют | 2 часа | - |
| То же | 1 сутки | Хранить при 4 0С | |
| 2-4 мл хлороформа или 1 мл концентрированной H2SO4 | 1-2 суток | - | |
| БПК | Не консервируют | 3 часа | Отбирать только в стеклянные бутыли |
| То же | 1 сутки | Хранить при 4 0С | |
| Вкус и привкус | Не консервируют | 2 часа | Отбирать только в стеклянные бутыли |
| Водородный показатель (рН) | Не консервируют | При отборе пробы | - |
| То же | 6 часов | В бутыли не оставлять пузырьков воздуха | |
| Гидрокарбонаты | Не консервируют | 2 суток | - |
| Железо общее | Не консервируют | 4 часа | - |
| 2-4 мл хлороформа или 3 мл конц. HCl или HNO3 | 2 суток | ||
| Жесткость воды | Не консервируют | 2 суток | - |
| Запах | Не консервируют | 2 часа | Отбирать только в стеклянные бутыли |
| Кальций | Не консервируют | 2 суток | - |
| Карбонаты | Не консервируют | 2 суток | - |
| Металлы тяжелые | Не консервируют | В день отбора | - |
| Металлы тяжелые | 3 мл HCl или HNO3 | 3 суток | |
| То же | 1 месяц | Хранить при 4 0С | |
| Мутность | Не консервируют | 2 часа | Перед анализом взболтать |
| Нефтепродукты | Не консервируют | В день отбора | Отбирать в стеклянные бутыли, для анализа используют весь объем пробы |
| 2-4 мл хлороформа | 5 суток | - | |
| Экстракция на месте отбора | 1 месяц | - | |
| Никель | Не консервируют | В день отбора | - |
| 3 мл конц. HCl или HNO3 | 1 месяц | Хранить при 4 0С | |
| Нитраты | Не консервируют | 2 часа | - |
| 2-4 мл хлороформа | 3 суток | Хранить при 4 0С | |
| Нитриты | Не консервируют | 2 часа | - |
| 2-4 мл хлороформа | 3 суток | Хранить при 4 0С | |
| ХПК | Не консервируют | 4 часа | - |
| 10 мл H2SO4 | 1 сутки | Хранить при 4 0С | |
| Окисляемость перманганатная | Не консервируют | 4 часа | - |
| 50 мл раствора H2SO4 (1:3) | 1 сутки | Хранить при 4 0С, при определении учитывать количество прибавленной кислоты | |
| Пенистость | Не консервируют | В день отбора | - |
| Прозрачность | Не консервируют | 4 часа | - |
| Растворенный кислород | Не консервируют | 1 сутки | |
| Сероводород | Не консервируют | 1 сутки | |
| Сульфаты | Не консервируют | 7 суток | - |
| Сухой остаток | Не консервируют | В день отбора | - |
| Сухой остаток | 2 мл хлороформа | 1-2 суток | - |
| Фенолы | Не консервируют | В день отбора | Отбирать в стеклянные бутыли |
| 4 г NaOH | 1-2 суток | Хранить при 4 0С | |
| Фосфаты | Не консервируют | В день отбора | - |
| 2-4 мл хлороформа | 1 сутки | - | |
| Фториды | Не консервируют | 7 суток | Отбирать в полиэтиленовую посуду |
| Хлориды | Не консервируют | 7 суток | - |
| Цветность | Не консервируют | В день отбора пробы | - |
| 2-4 мл хлороформа | 1-2 суток | - |
Однако при добавлении к водным пробам их стабилизаторов всегда необходимо всесторонне учитывать их свойства и те осложнения, которые могут возникнуть при анализе из–за применения консервирующих добавок.
|
|
|
Так, например, для предотвращения коагуляции крови к ней очень часто добавляют ЭДТА, которая связывает тяжелые металлы.
Большие трудности при определении фоновых и других следовых количеств ЗВ возникают в связи с тем, что уровни их содержания в природных объектах могут быть сравнимы с количествами этих соединений, вносимыми в образец с используемыми в анализе реагентами или при поступлении из окружающего воздуха. Влияние указанных примесей на результаты анализа в общем случае оценить довольно сложно, поэтому на последующих стадиях анализа их пытаются учесть с использованием холостого опыта.
Источником искажающих анализ загрязнений проб воздуха могут быть как мешающие примеси в анализируемой воздушной среде, так и сам аналитик. В частности, в продуктах выделения человека в воздух идентифицировано около 135 различных соединений, часть из которых потом поглощается анализируемыми средами из воздуха (например, бензол, толуол, хлорорганические соединения, полиароматические углеводороды и др.) или концентрируется на волосах и коже. А табачный дым, выдыхаемый курильщиком, содержит в среднем от 0,1 до 27 нг диметилнитрозамина. Содержащиеся в воздухе лаборатории примеси могут поглощаться сорбентами, используемыми для концентрирования и разделения определяемых веществ, по этой причине фильтровальная бумага и пластинки для ТСХ должны хранится в специальных условиях.
|
|
|
Особенностью проб воздуха является то, что как таковые (воздух, отобранный в специальные емкости) их практически не хранят. Исключение составляют пробы веществ, отделенных от воздушной среды путем аспирации в жидкость или сорбции на твердые поглотители. При этом в первом случае применяют все описанные процедуры стабилизации и хранения водных (жидкостных) проб.
При экоаналитическом контроле загрязнения почв пестицидами и минеральными удобрениями, как и во всех остальных случаях, стараются пробы почвы на содержание остатков химикатов анализировать как можно раньше в естественно – влажном состоянии. Если в течение одного дня анализ провести невозможно, пробы, отобранные для определения содержания, например хлорорганических пестицидов (ХОП), высушивают до воздушно – сухого состояния в темном помещении. При определении фосфорорганических пестицидов (ФОП) почвенные пробы рекомендуется хранить в холодильнике без высушивания не более трех суток при температуре не выше 4 оС. Время хранения ФОП – не более 10 суток, а ХОП – 30 суток.
В процессе транспортировки и хранения почвенных проб должны быть приняты меры по предупреждению возможности их вторичного загрязнения.
При хранении биопроб – организменных жидкостей (моча, сыворотка крови, слюна и др.), тканей (мышцы, жир, волосы), необходимо учитывать их особенности. Например, работа с мочой требует постоянного контроля за изменением рН, так как он увеличивается со временем из-за действия бактерий, в ней содержащихся. Оптимальным способом стабилизации проб мочи считается добавление 1 мл СН3СООН (ледяной) к 100 мл мочи (до рН 3,3 – 4,3). При определении ртути мочу необходимо стабилизировать азотной кислотой, подкисляя пробу до рН 1 и ниже.
Необходимо иметь в виду, что содержащиеся в слюне белковые вещества могут связывать анализируемые в них воды. В некоторых методиках перед хранением биопроб рекомендуется их сушка. Однако она обычно необратимо меняет их биологическую матрицу. Поэтому так называемую “сухую массу”, как правило, применяют лишь для грубого сравнения данных. Так, например, большая часть ртути, мышьяка и селена при сушке теряется, поэтому предпочтительней леофилизация (обычно вакуумная сушка при пониженной температуре), в ходе которой биологический материал изменяется меньше.
|
|
|
