Hóa chất bảo quản là phương pháp không thể thiếu đối với một số chất hóa học mà sự mất mát của chúng chủ yếu là do phản ứng hóa học và phân hủy, chuyển hóa sinh học. Bảo quản mẫu sau khi thu thập bằng cách bổ sung hóa chất bảo quản được thực hiện đối với hầu hết các loại mẫu nhằm hạn chế nhiều quá trình gây biến đổi nồng độ, thành phần các chất trong mẫu. Nếu các hầu hết các quá trình hóa học và vật lý có thể hạn chế bằng việc lựa chọn loại bình chứa phù hợp và bảo quản trong điều kiện nhiệt độ thấp thì việc hạn chế ảnh hưởng của các quá trình sinh học khó khăn hơn nhiều lần. Trong các mẫu tự nhiên, quá trình sinh học là một quá trình quan trọng có thể gây biến động nồng độ cũng như thành phần các chất trong một khoảng rất rộng, việc hạn chế các quá trình sinh học khó khăn hơn các quá trình vật lý và hóa học do hiểu biết về thành phần sinh vật trong mẫu thường kém đầy đủ và chính xác.
Trong các biện pháp bảo quản bằng hóa chất, việc thay đổi pH của mẫu có thể giúp hạn chế nhiều quá trình hóa học, sinh học cũng như quá trình hấp phụ, hấp thụ các chất trong mẫu. Cụ thể hiệu quả và phạm vi áp dụng của việc axit hóa mẫu (bổ sung axit để giảm pH mẫu về 2 - 5) được xác định như sau:
- Hạn chế quá trình sinh trưởng và phát triển của sinh vật (được xác định bắt đầu gây ảnh hưởng đến trao đổi chất hoặc gây chết sinh vật từ giá trị pH < 5)
- Giảm khả năng hấp phụ kim loại lên thành bình thủy tinh
- Tăng tính tan của kim loại, ngăn quá trình kết tủa kim loại ở dạng oxit và hydroxit.
Tuy nhiên, phương pháp này có thể dẫn đến một số những khuyết điểm như sau: Mất mát vật chất ở dạng nitrit, thay đổi cân bằng amoni và amoniac, thay đổi tính tan của một số chất vô cơ và hữu cơ; thủy phân các dạng hữu cơ hoặc kết tủa của photpho.
Việc kiềm hóa mẫu ngược lại chỉ được sử dụng đối với một số lượng hữu hạn các thông số do gây ảnh hưởng mạnh mẽ đến tính tan của các chất rắn trong đo có các oxit và hydroxit kim loại, đưa nhiều chất về trạng thái kết tủa gây mất mát vật chất hòa tan trong mẫu. Kiềm hóa được thực hiện với mẫu phân tích cyanua và sunfit để hạn chế mất mát các ion này do quá trình bay hơi ở dạng HCN và SO2.
Đối với các mẫu được xác định là hoạt động sinh học gây ảnh hưởng đáng kể đến nồng độ các chất, ví dụ các phân tích chất dinh dưỡng, các phân tích chất hữu cơ và một số
mẫu quan trắc sinh học, việc bảo quản tập trung vào vấn đề hạn chế hoạt động của sinh vật trong mẫu (mà quan trọng nhất là hoạt động của vi sinh vật). Đối với các hoạt động sinh học, việc bảo quản dựa vào hai biện pháp chủ yếu đó là:
- Giảm hoạt động sinh học bằng tác nhân vật lý: bảo quản lạnh, tối, thay đổi thế pH - Giảm hoạt động sinh học bằng tác nhân hóa học: các chất độc (kìm hãm sinh học hoặc gây chết sinh vật bằng hóa chất)
Các chất hóa học kìm hãm hoặc gây chết sinh vật thường được sử dụng trong bảo quản là: cloroform, formandehit, HgCl2… Ưu điểm của phương pháp này là có thẻ gây chết sinh vật ở một nồng độ nhất định theo cơ chế phá vỡ hoạt động của màng tế bào, gây mất hoạt một số emzym hoặc các protein chức năng có nhóm chức –SH. Để gây chết sinh vật các chất này có thể được cho vào với nồng độ từ 1 – 10% đối với cloroform, 1 – 500 mg/l đối với HgCl2 tuy nhiên thường là 20 – 40 mg/l. Để bảo quản mẫu sinh vật trong thời gian dài tránh các quá trình phân hủy, chuyển hóa phá vỡ cấu trúc cơ thể, formandehit thường được cho vào với nồng độ 5 – 10% đối với mẫu nước, 10 – 20% đối với mẫu rắn. Tuy nhiên, phương pháp này có một số hạn chế sau đây:
- Gây ảnh hưởng đến việc xác định các chất bằng phương pháp quang phổ ví dụ xác định amoni bằng phương pháp indophenol.
- Do khi thêm hóa chất bảo quản có thể bao gồm cả tác động phá vỡ cấu trúc tế bào sinh vật sống dẫn đến giải phóng các chất dinh dưỡng trong tế bào vì vậy không được áp dụng trong đánh giá dinh dưỡng. Ngoài ra, hóa chất bảo quản (HgCl2) cũng có thể gây tương tác với những thành phần hữu cơ cũng như kết quả của một số dạng tồn tại kim loại trong mẫu.
- Là những chất có độ độc cao, gây độc mạnh đối với người và sinh vật do đó đòi hỏi các biện pháp an toàn phòng thí nghiệm nghiêm ngặt khi sử dụng.