第9章 生物污染监测 

样品带回实验室后，如用新鲜样品进行测定，应立即处理和分析。当天不能分析完的样品，可暂时保存在冰箱内。如用干样品进行测定，则将鲜样放在干燥通风处晾干。

9.3.1.2动物样品的采集

根据污染物在动物体内的分布规律，常选择性地采集动物的尿、血液、唾液、胃液、乳液、粪便、毛发、指甲、骨骼或脏器等作为样品进行污染物分析测定。

（1）尿的采集

大多数毒物及其代谢产物可经肾脏、膀胱、尿道随尿液排出体外，且尿液收集比较方便。尿液中的排泄物一般以晨尿中浓度较高，可一次性收集，也可以收集8h或24h的总排尿量样，测定结果为收集时间内尿液中污染物的平均含量。例铅、锰、钙、氟等的测定。

（2）血液的采集

一般用注射器抽取10mL血样于洗净的玻璃试管中，盖好、冷藏备用。有时需加入抗凝剂如二溴酸盐。采集血液常用于分析血液中所含金属毒物及非金属毒物，如铅、汞、氟化物、酚等。

（3）毛发和指甲的采集

毛发和指甲样品的采集和保存均较方便，因而在环境分析中应用较广泛，主要用于汞、砷等含量的测定。样品采集后，用中性洗涤剂洗涤，去离子水冲洗，最后用乙醚或丙酮洗净，室温下充分晾干后保存备用。

（4）组织和脏器采集

采集动物的组织和脏器作为检验样品，对调查研究环境污染物在肌体内的分布、蓄积、毒性和环境毒理学等方面的研究都具有十分重要的意义。但是，动物组织和脏器较柔软，且易破裂混合，因此，取样操作要小心。组织和脏器的采集对象，常根据研究的需要，取肝、肾、心、肺、脑等部位组织作为检验样品，采集到样品后，常利用组织捣碎机捣碎、混匀，制成浆状鲜样备用。 9.3.2 生物样品的制备

对于液体状态的动物样品（例尿、血等）常无需制备，对动物组织和脏器主要是采用捣碎的方法制成桨状鲜样备用，而对植物样常根据不同情况，利用不同方式进行样品的制备。

从现场带回来的植物样品称为原始样品。要根据分析项目的要求，按植物特性采用不同方法进行选取。例如，块根、块茎、瓜果等样品，洗净后可切成四块或八块，再按需要量各取每块的1/8或1/16混合成平均样。粮食、种子等充分混匀后平铺于玻璃板或木板上，用多点取样或四分法多次选取得到平均样。最后，对各个平均样品进行处理，制成待检样品。 9.3.2.1新鲜样品的制备

测定植物内容易挥发、转化或降解的污染物质（如酚、氰、亚硝酸盐等）以及多汁的瓜、果、蔬菜等样品，应使用新鲜样品。其制备方法如下：

（1）将样品用清水、去离子水洗净，晾干或擦干；

（2）将晾干的新鲜样品切碎、混合均匀，称取100g于电动组织捣碎机中，加与样品等量的蒸馏水或去离子水，开动捣碎机捣碎1～2min，制成匀浆。对含水量大的样品可不加水，如熟透的西红柿；对含水量少的可加二倍于样品的水；

（3）对于含纤维多或较硬的样品，如禾本科植物的根、茎杆、叶子等，可用不锈钢刀或剪刀切（剪）成小片或小块，混匀后在研钵内研磨。 9.3.2.2干样品的制备

分析植物中稳定的污染物，如某些金属和非金属元素、有机农药等，一般用风干样品，其制备方法如下：

（1）洗净晾干（或烘干）：将鲜样品用清水洗干净后立即放在干燥通风处风干（茎杆样品可以劈开）。也可放在40～60℃鼓风干燥箱中烘干，以免发霉腐烂，并减少化学和生物变化；

（2）样品的粉碎：将风干或烘干的样品用剪刀剪碎，放入电动粉碎机粉碎。谷类作物的种子如稻谷等，应先脱壳再粉碎；

（3）过筛：一般要求通过1mm筛孔，有的分析项目要求通过0.25mm筛孔，一般用40目分样筛过筛。制备好的样品贮存于磨口玻璃广口瓶或聚乙烯广口瓶中备用。

9.3.2.3分析结果的表示

植物样品与动物样品不同，既使是同一种植物样，由于采样时的条件不同，样品保存的条件或时间不一样，样品所含水份可能会有较大差别。因此，为了便于比较各样品中某一成份含量的高低，常以干重为基础表示植物样品中污染物质的分析结果（单位为：mg/kg·干重）。即，在对植物样品进行测定时常需进行样品含水量的测定。植物样品含水量的测定常采用重量法，即称取一定量的新鲜样品或风干样品，于100～105℃条件下烘干至恒重，由其失重计算含水量，并对分析结果进行换算。

9.3.3 生物样品的预处理

非溶液状态的生物样品不便对其进行监测分析，且由于生物样品中含有大量有机物，这些有机物的大量存在对样品中污染物的监测分析产生严重干扰。因此，测定前必须对生物样品进行处理，将监测分析对象从生物样品中分离出来，或将生物样品中的有机物破坏分解，使监测分析对象成为简单的无机化合物或单质。常用的预处理方法有：湿法消解法、灰化法、提取、分离和浓缩法等。 9.3.3.1湿法消解法

又称消化法或湿法氧化法。它是利用强酸如浓硫酸、浓硝酸、高氯酸等与生物样品共同煮沸，将样品中有机物分解成二氧化碳和水除去。为加速氧化的速度，常添加入氧化剂和催化剂等。

湿法消解生物样品常用的消解试剂体系有：浓硝酸-高氯酸、浓硝酸-浓硫酸、浓硫酸-过氧化氢、浓硫酸-高锰酸钾、浓硝酸-浓硫酸-五氧化二钒等。 9.3.3.2灰化法

又称燃烧法或高温分解法。此法利用坩埚或氧燃烧瓶，使样品在高温条件下分解，并用适当的溶液溶解或吸收分解产物，制成分析试液。此法在分解生物样品时不使用或较少使用化学试剂，而且可处理较大称量的样品，故有利于提高测定微量元素的准确度。此法的特点是操作简单，费用低，有利于环保。 9.3.3.3 提取法

湿法消解法和灰化法对污染物在生物体内的存在形式有破坏作用，故这两种预处理方法只能进行生物体内污染元素含量分析。测定生物样品中的农药、酚、石油烃等有机污染物时，需要用溶剂把待测组分从样品中提取出来。选择溶剂的原则是根据“相似相溶”的原则，即提取极性较小的被测组分时，选用极性小的溶剂作提取剂，反之，选择极性较大的溶剂作提取剂。如果提取液中存在杂质干扰和待测组分浓度低于分析方法的最低检测浓度等问题，还要进行分离和浓缩。

（1）提取

常用的提取方法有振荡浸取法、组织捣碎提取法、索式提取法和直接球磨提

取法。提取过程操作简单，但较费时，且常使用易挥发的有机溶剂作提取剂。

（2）分离

用提取剂提取生物样品中的待测组分时，不可避免地会将其他相关组分提取出来。例如，用石油醚提取有机氯农药时，会将样品中的脂肪、蜡质和色素等一起提取出来。因此，必须将农药与杂质分离开，才能对农药进行测定。常用的分离方法有柱层析法、液-液萃取法、磺化法、皂化法、低温冷冻法等。

（3）浓缩

生物样品的提取液经过分离净化后，其中的污染物因含量很低，一般还不能直接用于测定，这就需要浓缩。常用的浓缩方法有蒸馏或减压蒸馏法、K-D浓缩器浓缩法、蒸发法等。其中K-D浓缩器法是浓缩有机物的常用有效方法。

9.4 生物污染监测方法

生物污染的监测方法与水体、土壤污染的监测方法大同小异，都是处理成溶液后对溶液进行测定，所不同的主要是样品的预处理方法不同；另外，由于生物体中污染物的含量一般很低，故需要选用灵敏度较高的现代分析仪器进行痕量或超痕量分析。常用的分析方法有：光谱分析法、色谱分析法、电化学分析法等。下面就光谱分析法和色谱分析法作一简要介绍。 9.4.1光谱分析法

9.4.1.1可见-紫外分光光度法

此法可用于测定：多种农药，含汞、砷、铜或酚类杀虫剂，芳香烃、共轭双键等不饱和烃，以及某些重金属和非金属（如氟、氰等）化合物等。此法的灵敏度相对较低，但所用仪器设备价格较低。 9.4.1.2红外分光光度法

可鉴别有机污染物结构，并可对其进行定量测定。 9.4.1.3原子吸收分光光度

适用于镉、汞、铅、铜、锌、镍、铬等有害金属元素的定量测定，具有速度快、选择性好、灵敏度高、操作简单等优点。 9.4.1.4发射光谱法

适用于多种金属元素进行定性和定量分析，特别是等离子体发射光谱法可对样品中多种微量元素进行同时分析。 9.4.1.5\射线荧光光谱分析

适用于生物样品中多元素的分析，特别是对硫、磷等轻元素很容易测定，而其他光谱法则比较困难。 9.4.2色谱分析法 9.4.2.1薄层层析法

薄层层析法是应用层析板对有机物进行分离、显色和检测的简便方法，可对多种农药进行定性和半定量分析。如果与薄层扫描仪联用或洗脱后进一步分析，则可进行定量测定。 9.4.2.2气相色谱法

此法广泛用于粮食等生物样品中烃类、酚类、苯和硝基苯、胺类、多氯联苯及有机磷、有机氯农药等有机污染物的测定。此法操作简单，分析速度快、灵敏

度高。

9.4.2.3高效液相色谱法

此法特别适用于分子量大于300，热稳定性差和离子型化合物的分析。应用于粮食、蔬菜等样品中的多环芳烃、酚类、异腈酸酯类和取代酯类等农药的测定，效果良好。 9.4.3测定实例

9.4.3.1植物样品中氟化物的测定

氟是积累性毒物，植物叶子能不断地吸收空气中极微量的氟。因此，植物样品中氟含量的测定，可在一定程度上说明空气中氟污染的相对大小。

测定植物中的氟化物可用氟试剂分光光度法或离子选择电极法。样品预处理方法有干灰法和提取法。

干灰法用碳酸钠作为氟的固定剂，在500℃～600℃灰化，残渣洗出后，加入浓H2SO4，用水蒸气蒸馏法蒸馏（温度控制在137±2℃），收集馏出液，加入氟试剂显色，于620nm处测定吸光度，对照标准溶液定量。也可以用氧燃烧瓶法处理样品，用氟离子选择电极法进行测定。

提取法是将制备好的样品用0.05mol/L硝酸浸取，再用0.1mol/L氢氧化钠溶液继续浸取，使样品中的氟转入浸取液中。以柠檬酸溶液作离子强度调节缓冲剂，用氟离子选择电极在pH=5～6范围直接测定。这种方法不能测定难溶氟化物和有机氟化物。 9.4.3.2血铅分析

城市居民群体（特别是儿童）的血液中铅含量与当地使用含铅汽油的汽车数量间有一定的关系。通常经过对人体血铅的分析测定来判断人体受铅污染的程度。当人体摄入多量铅后，其毒效主要显示在血液、神经、肠胃和肾四个组织系统。

对血铅作分析可采用极谱法、可见光分光光度法、原子吸收分光光度法等方法，但最常用的方法是原子吸收分光光度法，该法操作简单、选择性好、灵敏度高。

作血铅分析时，一般用注射器抽取血样10 mL（有时需加抗凝剂如二溴酸盐），放入试管中备用。血液的预处理过程比较简单，常用的预处理方法有湿法消解法、灰化法、萃取、加酸沉淀蛋白质、加水稀释，甚至仅将血样在电热板上烘干后，直接引入原子吸收分光光度仪进行测定。 9.4.3.3作物中苯并(a)芘的测定

米、小麦、玉米等作物中苯并(a)芘通常采用荧光分光光度法测定。其测定要点是称取适量经制备的样品，放入脂肪提取器中，加入石油醚（或正已烷）与氢氧化钾-乙醇溶液进行皂化和提取，其中，油脂等杂质被皂化而进入水相，苯并(a)芘等非皂化物仍留在有机相中，用二甲基亚砜液相分配提取或用氧化铝填充柱层析纯化（以纯苯洗脱）。将提取液或洗脱液移入K-D浓缩器中，加热浓缩至0.05mL，点于乙酰化纸上进行层析分离，所得苯并(a)芘斑点用丙酮洗脱，于荧光分光光度计上在激发波长367nm，荧光发射波长402、405、408nm处分别测定洗脱液的荧光强度，计算苯并(a)芘的相对荧光强度，对照标准苯并(a)芘样品的相对荧光强度计算出作物中苯并(a)芘的含量。 9.4.3.4头发中含汞量的测定

汞的测定常用测汞仪进行测定。以化合物形式存在于头发中的汞经湿法消化后转化成汞离子，汞离子再经还原剂还原成单质汞，单质汞具有较大蒸气压且对

测汞仪光源所发射的253.7nm的谱线具有特征吸收。

测定时，将试样用50℃中性洗涤剂水溶液洗15min，然后用乙醚浸洗5min。上述过程目的是去除油脂污染物。将洗净的发样在空气中晾干，用不锈钢剪剪成3mm长，保存备用。

发样预处理后，准确称取30～50mg洗净的干燥发样于50mL烧杯中，加入5%KMnO48mL，小心加浓硫酸5mL，盖上表面皿。小心加热至发样完全消化，如消化过程中紫红色消失应立即滴加KMnO4。冷却后，滴加盐酸羟胺至紫红色刚消失，以除去过量的KMnO4，所得溶液不应有黑色残留物或发样。稍静置（去氯气），转移到25mL容量瓶稀释至标线。按规定调好测汞仪，将标准液（绘制标准曲线用）和样品液分别倒入25mL翻泡瓶中，加2mL10%氯化亚锡，迅速塞紧瓶塞，开动仪器进行测定，用标准曲线法进行定量分析。