Bảo quản mẫu môi trường ảnh hưởng độ chính xác thế nào?

Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào thông số cần phân tích. Một cách bảo quản phù hợp với kim loại hòa tan chưa chắc phù hợp với hợp chất hữu cơ dễ bay hơi hoặc chỉ tiêu vi sinh. Nhiệt độ, chất bảo quản, vật liệu dụng cụ chứa, khoảng trống khí trong chai và thời gian lưu mẫu đều phải được kiểm soát theo phương pháp phân tích tương ứng.

Bảo quản mẫu giúp duy trì tính đại diện của mẫu ban đầu

Ngay sau khi được lấy khỏi môi trường, mẫu không còn ở đúng điều kiện cân bằng ban đầu. Nhiệt độ, áp suất, ánh sáng, tiếp xúc với không khí và bề mặt chai chứa đều có thể thay đổi. Nếu những thay đổi này làm tăng hoặc giảm lượng chất cần đo, kết quả cuối cùng sẽ phản ánh trạng thái của mẫu sau khi biến đổi thay vì trạng thái tại thời điểm lấy mẫu.

Đây là nguyên nhân bảo quản mẫu được xem là một phần của quá trình đảm bảo chất lượng, chứ không đơn thuần là công đoạn vận chuyển. Một phép đo trong phòng thí nghiệm có thể có độ lặp lại rất tốt nhưng vẫn cho kết quả không đại diện nếu mẫu đã thay đổi trước đó.

Ví dụ, mẫu chứa chất dễ bay hơi có thể mất một phần chất phân tích khi chai có khoảng trống khí hoặc bị mở nhiều lần. Ngược lại, một số chất hòa tan có thể kết tủa hoặc hấp phụ lên thành chai và khiến phần còn lại trong dung dịch thấp hơn nồng độ ban đầu.

Nhiệt độ và chất bảo quản làm chậm các cơ chế gây biến đổi mẫu

Làm lạnh là biện pháp thường gặp vì nhiệt độ thấp làm chậm nhiều phản ứng hóa học và hoạt động sinh học. Đối với nhiều phương pháp phân tích nước và nước thải, yêu cầu bảo quản thường sử dụng làm lạnh khoảng 4°C; trong các quy định như 40 CFR Part 136 của Hoa Kỳ, nhiều loại mẫu được kiểm soát ở mức không vượt quá khoảng 6°C và không để đông, tùy thông số phân tích.

Tuy nhiên, làm lạnh không thể kiểm soát mọi cơ chế. Một số phép thử cần điều chỉnh pH hoặc bổ sung chất bảo quản chuyên biệt. Với nhiều phép xác định kim loại tổng, mẫu được acid hóa bằng axit nitric đến pH dưới 2 nhằm hạn chế kết tủa và giảm thất thoát kim loại lên bề mặt dụng cụ chứa. Một số phép thử cyanide lại sử dụng điều kiện kiềm, thường pH từ 12 trở lên, để ổn định chất cần xác định.

Những yêu cầu khác nhau này cho thấy không tồn tại một chế độ bảo quản chung phù hợp với mọi mẫu môi trường. Chất bảo quản phải được lựa chọn theo chất phân tích và phương pháp thử; sử dụng sai chất bảo quản có thể tự tạo ra biến đổi mới trong mẫu.

Thời gian lưu mẫu càng dài, nguy cơ sai lệch càng tăng

Bảo quản chỉ làm chậm biến đổi chứ không đảm bảo mẫu ổn định vô thời hạn. Vì vậy, phương pháp thử thường quy định thời gian lưu mẫu tối đa từ lúc lấy đến khi chuẩn bị hoặc phân tích.

Một số chỉ tiêu không ổn định phải được đo rất nhanh. Các đặc tính có thể thay đổi ngay sau khi lấy mẫu, như nhiệt độ, cần được xác định tại hiện trường; pH cũng thường được đo càng sớm càng tốt thay vì lưu mẫu dài ngày. Trong khi đó, một số mẫu kim loại đã được bảo quản đúng bằng axit có thể có thời gian lưu dài hơn đáng kể.

Thời gian lưu mẫu phải được hiểu cùng với điều kiện bảo quản. Một mẫu được giữ trong thời gian cho phép nhưng sai nhiệt độ hoặc sai pH vẫn có thể không đạt yêu cầu. Ngược lại, bảo quản đúng nhiệt độ cũng không hợp thức hóa mẫu đã vượt quá thời gian lưu quy định của phương pháp.

Bảo quản không đúng có thể gây sai lệch theo cả hai hướng

Sai số do bảo quản không chỉ làm nồng độ giảm. Tùy cơ chế xảy ra trong mẫu, kết quả có thể thấp hơn hoặc cao hơn giá trị đại diện ban đầu.

Kết quả có xu hướng thấp khi chất phân tích bị bay hơi, phân hủy, hấp phụ lên thành chai, kết tủa hoặc bị vi sinh vật tiêu thụ. Với một chất hữu cơ dễ bay hơi, chẳng hạn, việc để khoảng trống khí trong chai có thể tạo điều kiện cho chất chuyển từ pha nước sang pha khí.

Kết quả cũng có thể tăng đối với một số chỉ tiêu nếu trong thời gian lưu mẫu tiếp tục xảy ra quá trình giải phóng chất từ hạt rắn, chuyển hóa hóa học hoặc hoạt động sinh học tạo ra dạng chất đang được đo. Vì vậy, không nên mặc định rằng mẫu bảo quản kém chỉ dẫn đến “mất chất”.

Điểm quan trọng là phòng thí nghiệm thường không thể phục hồi chính xác trạng thái ban đầu sau khi những biến đổi này đã xảy ra. Phân tích lại cùng một mẫu cũng không giải quyết được vấn đề nếu bản thân mẫu đã không còn đại diện.

Độ chính xác phụ thuộc vào toàn bộ chuỗi từ lấy mẫu đến phân tích

Bảo quản mẫu chỉ hiệu quả khi được thực hiện đồng bộ với lấy mẫu, dụng cụ chứa, vận chuyển và thời gian phân tích. Một mẫu được làm lạnh đúng nhưng chứa trong loại chai không phù hợp vẫn có thể bị hấp phụ hoặc nhiễm bẩn. Tương tự, dùng đúng chai nhưng để mẫu ngoài điều kiện nhiệt độ yêu cầu trong thời gian dài cũng làm tăng nguy cơ biến đổi.

Do đó, với mỗi thông số cần kiểm nghiệm, cần kiểm soát ít nhất các yếu tố liên quan trực tiếp đến tính ổn định của mẫu: loại dụng cụ chứa, lượng mẫu, nhiệt độ bảo quản, chất bảo quản nếu cần, pH mục tiêu, cách hạn chế tiếp xúc với không khí và thời gian lưu tối đa. Các điều kiện này phải lấy từ phương pháp thử, tiêu chuẩn hoặc quy định áp dụng cho chỉ tiêu cụ thể thay vì áp dụng một công thức chung.

Bảo quản đúng không thể loại bỏ mọi nguồn sai số của phép phân tích, nhưng nó ngăn một nguồn sai lệch quan trọng xảy ra trước khi mẫu đến thiết bị đo. Nếu giai đoạn này không được kiểm soát, độ chính xác của thiết bị và chất lượng thao tác trong phòng thí nghiệm cũng không thể bù lại sự thay đổi đã xảy ra trong mẫu.

Bảo quản mẫu môi trường có vai trò trực tiếp đối với độ tin cậy của kết quả vì nó giúp duy trì mẫu gần nhất với trạng thái tại thời điểm lấy. Kiểm soát đúng nhiệt độ, pH, chất bảo quản, dụng cụ chứa và thời gian lưu giúp hạn chế bay hơi, phân hủy, chuyển hóa sinh học, kết tủa và hấp phụ.

Điều kiện bảo quản phải được xác định riêng cho từng chỉ tiêu và phương pháp phân tích. Khi mẫu đã biến đổi đáng kể trước khi đo, kết quả có thể rất chính xác về mặt thao tác phòng thí nghiệm nhưng vẫn không phản ánh chính xác môi trường được lấy mẫu.

Bảo quản mẫu môi trường có làm tăng độ chính xác của thiết bị phân tích không?

Không. Bảo quản không làm thiết bị đo chính xác hơn. Nó hạn chế biến đổi của mẫu trước khi đo, nhờ đó giảm nguy cơ kết quả bị sai lệch so với trạng thái của mẫu tại thời điểm lấy.

Có phải tất cả mẫu môi trường đều nên bảo quản ở 4°C không?

Không. Làm lạnh khoảng 4°C là điều kiện phổ biến đối với nhiều chỉ tiêu, nhưng không phải quy tắc chung cho mọi phép thử. Một số mẫu cần acid hóa, kiềm hóa hoặc xử lý theo yêu cầu riêng của phương pháp.

Mẫu được giữ lạnh đúng thì có thể phân tích bất cứ lúc nào không?

Không. Mỗi chỉ tiêu có thể có thời gian lưu mẫu tối đa. Khi vượt thời gian này, độ ổn định của chất cần phân tích không còn được đảm bảo ngay cả khi mẫu được giữ ở nhiệt độ phù hợp.

Bảo quản sai có phải lúc nào cũng làm kết quả thấp hơn thực tế không?

Không. Thất thoát, bay hơi hoặc phân hủy có thể làm kết quả giảm, nhưng các quá trình chuyển hóa, hòa tan hoặc hoạt động sinh học cũng có thể làm một số chỉ tiêu tăng. Hướng và mức sai lệch phụ thuộc vào chất phân tích và cơ chế biến đổi trong mẫu.