Les matériaux d'échantillonnage sont classés en trois types principaux : solide, liquide et gaz.

Les échantillons solides comprennent une variété de substances, telles que les sédiments des plans d'eau, le sol, les métaux et les tissus biologiques. Deux méthodes standard pour extraire les sédiments des plans d'eau sont l'échantillonnage instantané et le carottage par piston. L'échantillonnage instantané consiste à utiliser un dispositif pour collecter un échantillon de sédiment discret au fond d'un plan d'eau avec un minimum de perturbations. Les échantillons instantanés ne représentent pas toujours la zone entière en raison de la variabilité spatiale (variation selon les emplacements). Le carottage par piston est une méthode utilisée pour récupérer une colonne continue de sédiments qui permet d’analyser les changements au fil du temps dans les couches de sédiments.

Un échantillon peut être prélevé à l'aide d'une bouteille d'échantillonnage propre pour les plans d'eau de surface comme les lacs ou les rivières. La bouteille doit être immergée à la profondeur souhaitée pour minimiser la contamination. L'échantillonnage sanguin utilise généralement une seringue insérée dans une veine pour prélever un volume de sang spécifique. L'échantillon est ensuite transféré dans les récipients appropriés pour une analyse plus approfondie. L'échantillonnage d'urine consiste à utiliser un récipient propre pour collecter un volume d'urine spécifique. L'échantillon d'urine est ensuite transféré dans des récipients adaptés pour analyse. Les effluents industriels sont souvent des liquides hétérogènes contenant divers produits chimiques et polluants. L'échantillonnage de ces effluents nécessite généralement un échantillonneur automatique, un dispositif conçu pour collecter des échantillons à intervalles réguliers. Cet appareil est programmé pour collecter des échantillons représentatifs à des intervalles de temps prédéterminés, analysant de manière exhaustive la composition de l'effluent.

Pour l'échantillonnage de gaz, des sorbants solides comme le charbon actif sont couramment utilisés pour adsorber sélectivement les composés cibles d'un flux de gaz. Les composés adsorbés sur le charbon actif peuvent être extraits par diverses méthodes de désorption, telles que le chauffage et l'extraction par solvant. En fonction du composé spécifique et des informations nécessaires, les composés extraits peuvent ensuite être analysés à l'aide de techniques de caractérisation telles que la spectroscopie ou la chromatographie.