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技術(shù)文章
土壤樣品制備真的這么重要嗎？
閱讀：3227 發(fā)布時(shí)間：2021-11-26
中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站發(fā)布過(guò)一篇名為“土壤樣品制備真的這么重要嗎？"的技術(shù)文章，詳細(xì)闡述了土壤樣品制備——這一普遍不受重視環(huán)節(jié)的重要性。正如這篇文章所說(shuō)，一提到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，大家都很自然地會(huì)想到監(jiān)測(cè)人員身穿白大褂在潔凈的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行化學(xué)分析的過(guò)程；一提到影響測(cè)定準(zhǔn)確，就會(huì)想到試劑純度、儀器精度、方法檢出限、干擾因素及其消除方法等；一提到土壤樣品制備，大家都會(huì)聯(lián)想起塵土飛揚(yáng)的實(shí)驗(yàn)室，身穿“灰大褂"的工作人員帶著厚重的口罩，拿著木槌揮舞著手臂奮力敲打搓捻。
土壤樣品制備雖經(jīng)常不被重視，但卻是不可忽略的影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，是影響土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)全流程的“隱形瓶頸"。
1.
什么是土壤樣品制備？
2.
土壤樣品制備的目的是什么？
德國(guó)弗萊堡礦業(yè)大學(xué)溫弗里德·拉塞曼教授在2000年發(fā)表的一篇名為《工業(yè)廢物傾倒場(chǎng)、取樣和分析》的文章，用大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)土壤和固廢樣品的采樣、制備和分析做了深入研究，得出結(jié)論：從樣本選擇到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，所有程序都會(huì)導(dǎo)致不可避免的錯(cuò)誤。它們對(duì)評(píng)估的影響估計(jì)如下：
取樣：是從廢料中選擇樣品。此階段的誤差由廢料的全局和局部變化引起，可能高達(dá)真實(shí)值的1000%。
樣品制備：包括粉碎、均質(zhì)、分割和還原原始材料的過(guò)程，以確定最終分析樣品。樣品制備的最大誤差在真實(shí)值的100%到300%之間。
儀器分析：與上述步驟相比，該誤差非常小，最大值為真實(shí)值的2-2%
以前大多數(shù)改善環(huán)境分析質(zhì)量的努力都集中在改善實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)性能上，但不幸的是，雖然意圖很好，但是付出的努力只改善了全部誤差的10%。
土壤采樣過(guò)程中的偏差會(huì)引起樣品并不能*反映環(huán)境質(zhì)量的問(wèn)題，該誤差可以通過(guò)將樣品研磨后混合均勻來(lái)降低，因此確保和修正樣品代表性，是樣品制備的核心任務(wù)！
3.
土壤樣品制備為什么那么重要？
一、 保持樣品特性是基本要求
與水和氣相比，土壤監(jiān)測(cè)工作中最便利的因素就是樣品的流轉(zhuǎn)和保存，但必須保證樣品原有的特性不發(fā)生改變，破包、水浸、發(fā)霉、變質(zhì)、標(biāo)簽脫落或模糊不清、待測(cè)污染物的引入等都會(huì)使爬山涉水辛苦采回的樣本付之東流。
同時(shí)，由制備工具使用不正確引起的金屬污染，由樣品篩、工作臺(tái)和用品清潔不*、除塵條件不好而引起的交叉污染，由人為失誤而引起的混裝、混淆等，也是改變樣品特性的重要原因。
二、標(biāo)簽是樣品的身份標(biāo)識(shí)
標(biāo)簽以及標(biāo)簽上的字跡是樣品信息的代表。要注意，搬動(dòng)、運(yùn)輸、風(fēng)干、研磨、過(guò)篩、稱(chēng)量、分裝、再編碼和重新制作標(biāo)簽等過(guò)程中，包括樣品從原有容器、臨時(shí)性托盤(pán)、篩分工具到新容器的多個(gè)環(huán)節(jié)，都有造成標(biāo)簽和樣品對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)生變化的風(fēng)險(xiǎn)。
三、 全量研磨是保持樣品代表性的重要因素
野外采樣的客觀條件和樣品性狀決定了無(wú)論是單樣還是混合樣，都不可能在現(xiàn)場(chǎng)均勻混合，因此，一個(gè)包裝中的樣品就是一個(gè)代表性的整體，不能隨意丟棄和選擇性留存。
四、 混合操作是保證測(cè)試結(jié)果的關(guān)鍵條件
樣品制備后，一般需要按照測(cè)試、質(zhì)量控制和留存的需要而進(jìn)行分裝。沒(méi)有混合均勻的樣品，也就得不到合格的平行測(cè)試數(shù)據(jù)。
五、 樣品測(cè)試技術(shù)是樣品制備的重要依據(jù)
不同的監(jiān)測(cè)因子需要不同粒徑的樣品，例如，過(guò)2mm、0.25mm、0.15mm和0.075mm篩等，但是并不是越細(xì)越好。部分因子是在樣品水浸提條件下的測(cè)試，粒徑不同，也就會(huì)影響表面積以及浸出量，因此，需要逐步、分次過(guò)篩，而不是直接用研磨機(jī)“一勞永逸"。
六、 樣品制備量是影響精密度和準(zhǔn)確度的因素
土壤樣品的測(cè)試使用量一般比較少，例如，原子吸收法測(cè)定重金屬需要0.2～0.5g的樣品，但是需要幾十倍或數(shù)百倍的樣品制備量，僅制備或從樣品整體中篩出測(cè)試量的樣品進(jìn)行使用是大錯(cuò)特錯(cuò)的。
七、 非測(cè)定成分等干擾因素必須予以清除
植物根系、碎石和雜草等雜質(zhì)混合在土壤樣品當(dāng)中，它們不是土壤樣品測(cè)試的對(duì)象，會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，因此，必須在樣品制備環(huán)節(jié)將其盡可能地除盡。例如，干燥的植物根系除肉眼觀察剔除外，還需要采取靜電吸附的方式細(xì)致去除。雜質(zhì)挑出前，不主張將土壤樣品直接放入粉碎機(jī)或研磨機(jī)進(jìn)行制備。
八、 集中制樣是值得推廣的運(yùn)行模式
土壤樣品制備是一種特殊環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)室操作。建設(shè)專(zhuān)業(yè)化土壤樣品制備實(shí)驗(yàn)室、實(shí)施規(guī)范化的管理機(jī)制、具有專(zhuān)業(yè)化的人員隊(duì)伍，是保證樣品制備質(zhì)量的基本保障，也是開(kāi)展樣品分裝和質(zhì)量控制的優(yōu)勢(shì)條件。
北京蘭友科技有限公司參與了多個(gè)省市級(jí)土壤樣品制備與流轉(zhuǎn)中心的建設(shè)，不僅強(qiáng)力支撐著各省例行土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，同時(shí)在全國(guó)土壤污染狀況詳查、地方土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)等環(huán)境監(jiān)測(cè)專(zhuān)項(xiàng)工作中發(fā)揮重要作用。
4.
FASP系列全自動(dòng)土壤樣品制備系統(tǒng)，為土壤樣品制備“正名"
一、 土壤樣品制備沒(méi)有技術(shù)含量
傳統(tǒng)的人工制備方法使用的研磨儀器、篩分儀器與分析室高大上的分析儀器設(shè)備相比，確實(shí)技術(shù)含量低了些，但是FASP全自動(dòng)土壤樣品制備系統(tǒng)的出現(xiàn)打破了這個(gè)固有印象，整套設(shè)備集成了全自動(dòng)低溫干燥、粗磨、細(xì)磨、篩分、清潔、混勻、分樣、裝樣、稱(chēng)量、質(zhì)控等10余個(gè)步驟于一體，全部自動(dòng)化完成，設(shè)備集成了近40個(gè)電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化控制，*是土壤樣品制備實(shí)驗(yàn)室中高精尖的“機(jī)器人"。該系統(tǒng)目前已獲批近三十項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，榮獲2021年BCEIA金獎(jiǎng)，*臺(tái)套重大裝備證書(shū)、北京市新技術(shù)新產(chǎn)品（服務(wù)）證書(shū)、朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)資質(zhì)；團(tuán)隊(duì)研發(fā)實(shí)力和研究基礎(chǔ)受到肯定，入選科研項(xiàng)目“國(guó)家隊(duì)"，承擔(dān)科技部重大研發(fā)計(jì)劃專(zhuān)項(xiàng)子課題。
土壤樣品制備設(shè)備含有*的技術(shù)含量！
二、樣品制備沒(méi)有科學(xué)有效的質(zhì)量控制手段
傳統(tǒng)人工制備方法只能靠手工記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)容易丟失、遺漏、混淆或者被篡改，對(duì)樣品制備的質(zhì)量控制工作帶來(lái)很大的影響，樣品制備一度被認(rèn)為是土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)全流程中僅有一個(gè)沒(méi)有科學(xué)有效的質(zhì)控管理的環(huán)節(jié)。
FASP全自動(dòng)土壤樣品制備設(shè)備集成控制模塊，為樣品制備環(huán)節(jié)提供科學(xué)可靠的質(zhì)量控制方法，流程固化，嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，避免人工干預(yù)，全流程可溯源，內(nèi)置攝像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)制樣環(huán)節(jié)，全流程溫度、壓力、時(shí)間、重量等原始數(shù)據(jù)數(shù)字化記錄，報(bào)表自動(dòng)生成，可打印或?qū)С觯瑯s獲“質(zhì)控創(chuàng)新獎(jiǎng)"的稱(chēng)號(hào)，再一次為樣品制備“正名"！
三、 土壤樣品制備空間占用面積大，環(huán)境差，需要大量操作人員
土壤樣品制備實(shí)驗(yàn)室在制樣高峰期時(shí)通常會(huì)占用大量實(shí)驗(yàn)室面積，有時(shí)甚至延伸至樓梯間、過(guò)道等公共面積進(jìn)行晾曬干燥，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)營(yíng)和工作。大量操作人員擠在一間實(shí)驗(yàn)室里，人員密集，通風(fēng)不佳，存在潛在的安全隱患。占地、噪音、粉塵、人員聚集，讓土壤樣品制備實(shí)驗(yàn)室頗受詬病，甚至“不受待見(jiàn)"。
已經(jīng)裝備了FASP型全自動(dòng)土壤樣品制備系統(tǒng)的河北省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站、北京市土壤樣品庫(kù)密云分站、中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院等用戶單位的土壤樣品制備實(shí)驗(yàn)室卻是另一番景象，占地面積不大，一個(gè)房間足矣，1-2名操作人員在干凈明亮的實(shí)驗(yàn)室里有條不紊地進(jìn)行樣品制備，用戶體驗(yàn)顯著提升，不再受塵土和噪音的影響。
北京市土壤樣品庫(kù)密云分土壤樣品制備實(shí)驗(yàn)室
土壤樣品制備工作的重要性，中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站已經(jīng)科普地非常全面，但是由于全自動(dòng)化設(shè)備和技術(shù)一直沒(méi)有跟上，長(zhǎng)期背負(fù)著“臟亂差、沒(méi)有技術(shù)含量"等標(biāo)簽，作為致力于提升土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)自動(dòng)化水平的供應(yīng)商，蘭友科技有責(zé)任有使命讓灰大褂變回白大褂，讓操作人員工作得更有價(jià)值和意義！
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