如何正确保存污染检测过程中采集的样品以防止成分变化

在污染检测体系中，样品保存是连接采样与分析的“关键桥梁”——若保存不当，样品中的目标成分可能发生挥发、氧化、水解或微生物分解，导致检测结果偏离真实值，使前期采样与现场调查的努力付诸东流。正确保存样品的核心逻辑，是通过控制物理、化学及生物因素，将成分变化速率降至最低，确保样品状态与采样时的环境一致性。这不仅是保证数据可靠性的前提，更直接影响污染评估、治理决策的科学性。

理解样品成分变化的核心诱因

样品成分变化的根源可归纳为三类：物理变化（挥发、吸附）、化学变化（氧化、水解、光解）、生物变化（微生物分解）。物理变化中，挥发性有机物（VOCs，如苯、乙醛）易通过容器顶空挥发，导致浓度测定值偏低；塑料容器表面的微孔可能吸附水样中的多环芳烃（PAHs），使检测结果失真。化学变化里，亚铁离子（Fe²⁺）接触空气会氧化为三价铁并水解沉淀，影响总铁测定；有机磷农药（如乐果）在碱性条件下会水解为无毒氧化物，失去检测意义；除草剂草甘膦暴露在阳光下2小时，浓度可下降30%以上（光解反应）。生物变化则由微生物驱动：未抑菌的水样中，细菌会分解有机物导致COD值降低，或转化氨氮为硝酸盐使氨氮值偏高；土壤中的有机碳若温度过高，真菌会加速分解，使有机质含量测定结果不准确。

明确这些诱因是设计保存措施的基础——例如，针对VOCs的挥发需满瓶密封，针对微生物分解需低温或加抑制剂。

选择适配的样品容器：材质与规格的双重考量

容器选择需兼顾“材质兼容性”与“规格适配性”。材质方面，玻璃（硼硅酸盐）适合有机物与金属检测，因塑料可能释放塑化剂或吸附有机物；塑料（PE、PP）适合部分无机物，但需避免用于VOCs或PAHs。例如，采集含痕量PAHs的水样时，硅烷化玻璃容器可形成疏水层，减少吸附；检测金属的玻璃容器需用10%硝酸浸泡24小时，去除残留金属。

规格上，容器容积需与样品量匹配：测VOCs的样品需满瓶（无顶空），若顶空占10%，VOCs浓度可能下降15%~20%；测溶解氧（DO）的水样需装至瓶口，缓慢塞紧避免气泡——气泡会使DO值因空气溶解偏高5%~10%。

容器预处理不可少：金属检测容器需酸洗，微生物检测容器需灭菌（121℃高压蒸汽20分钟），有机物检测容器需高温烘烤（400℃2小时）或溶剂清洗（二氯甲烷）。

温度控制：从采样到实验室的全程恒温策略

温度是影响样品稳定性的“变量开关”——温度升高会加速分子运动，促进挥发、氧化与微生物活动；温度过低可能导致结晶（如高浓度盐溶液）。冷藏（4℃±2℃）适用于大多数水样、生物样品：生活污水氨氮样品需4℃保存，48小时内送样，若温度超6℃，硝化细菌会转化氨氮为亚硝酸盐，导致结果偏低；植物叶片叶绿素样品需冰袋包裹，避免高温分解（叶绿素热分解温度约60℃，夏季野外采样2小时内含量可降15%）。

冷冻（-20℃~-80℃）针对稳定性极差的样品：土壤中的PCDDs/PCDFs需冷冻防挥发；生物组织DNA样品需-80℃保存防降解；PM2.5中的有机碳（OC）需-20℃保存，避免氧化为CO₂。

温度控制的关键是“全程稳定”：运输用带温度显示的保温箱，每2小时查温；实验室接收后立即转入对应温度设备（冰箱/冷库），记录温度变化（如“2023年10月5日，水样运输3小时，保温箱温度3℃~5℃”）。

需注意，并非所有样品都需低温：土壤总铬因稳定性强，可常温（20℃~25℃）保存，但需避直射——温度超30℃，有机质会与铬结合成难溶络合物，影响提取效率。

避光与隔氧：阻断光化学与氧化反应的关键

光解反应针对对光敏感的物质（如PAHs、农药），需用棕色玻璃瓶或铝箔包裹容器：采集的农药残留水样（如敌敌畏），若用透明瓶保存，阳光直射1小时浓度可降20%，而棕色瓶能减少90%以上的光穿透。

隔氧主要针对还原性物质（如硫化物、亚硝酸盐）与易氧化有机物：测硫化物的水样需通氮气5分钟（排出瓶内空气），再密封；测亚硝酸盐需加抗坏血酸（0.1g/L）抑制氧化；厌氧样品（如甲烷土壤样）需用带止水夹的玻璃针筒采集，确保内部无氧。

需注意，隔氧操作要“即时”：采样后立即通氮密封，避免空气再次进入——若延迟10分钟，硫化物浓度可能下降10%。

化学稳定化：针对性抑制反应的主动干预

化学稳定化是通过添加试剂抑制特定反应：水样测COD需加硫酸调pH<2（抑制微生物分解），加酸量以“滴加至pH试纸变红”为宜；测氨氮需加酒石酸钾钠（1g/L）或汞盐（0.01g/L），防止氨挥发或微生物转化；测重金属（如铅、镉）需加硝酸（1%体积比），防止水解沉淀——若硝酸加量不足，铅离子会水解为氢氧化铅，导致测定值偏低。

生物样品的稳定化需灭菌或加酶抑制剂：测土壤微生物量碳的样品，需加三氯甲烷（1mL/100g土壤）抑制微生物活动；测植物组织中的酶活性（如过氧化氢酶），需加液氮快速冷冻，防止酶解。

需控制稳定剂用量：加硝酸调pH<1时，若过量（pH<0）会腐蚀玻璃容器；加抗坏血酸若超过0.2g/L，可能干扰后续金属离子的测定。

不同样品类型的个性化保存方案

水样：测VOCs需满瓶、4℃冷藏、24小时内分析（挥发风险高）；测重金属加硝酸（1%体积比）、常温/冷藏；测BOD5需4℃、24小时内送样（微生物活动影响大）。

土壤：测有机物需冷冻（-20℃）、用玻璃罐、避免研磨（防止挥发）；测重金属需常温、用PE袋（避免吸附）；测微生物量需加三氯甲烷、4℃保存。

空气样品：吸附管（测VOCs）需密封两端、冷藏，48小时内解吸；滤膜（测PM2.5）需-20℃保存，防止OC氧化。

生物样品：植物叶片需液氮冷冻后-80℃保存（防叶绿素分解）；动物组织需冷冻干燥（去除水分，抑制酶解）；血液样品需加EDTA（1mg/mL）抗凝，4℃保存。

标识与记录：避免保存过程中的信息偏差

标识需清晰包含：采样地点（如“某化工厂排污口下游500m”）、时间（“2023-10-05 09:30”）、样品类型（“地表水样”）、保存条件（“4℃冷藏”）、稳定剂（“加硝酸1%”）、采样人（“张三”）。标识应贴在容器外侧（而非盖子），避免混淆。

记录需详细：运输时的温度日志（如“保温箱0-2小时温度4℃，2-3小时温度5℃”）、运输时间（“3小时”）、容器编号（“W-20231005-01”）。实验室接收时需核对标识与记录——若样品保存温度超标（如4℃冷藏样品实际温度8℃），需标注“结果可能受温度影响”。

这些信息是追溯问题的关键：若后续检测发现氨氮值异常，可通过记录查看“是否加了稳定剂”“保存温度是否超标”，快速定位原因。