استخراج وتوصيف السطحي من الهباء الجوي

الهدف العام من هذا الإجراء هو استخراج جميع المواد الخافضة للتوتر السطحي من العينات البيئية مثل الهباء الجوي وتحديد تركيزاتها ومنحنيات التوتر السطحي. يمكن لهذه الطريقة الإجابة على سؤال رئيسي حول تركيز الفاعل بالسطح وسلوك التوتر السطحي في جميع الكائنات الحية. تتمثل ميزة هذه التقنية ، ولا سيما خطوة الاستخراج ، في أنها تعزل الفاعل بالسطح في المصفوفات المعقدة للتوصيف.

تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية إلى كل فهم لتكوين السحب في الغلاف الجوي لأنه من المتوقع أن تفضل المواد الخافضة للتوتر السطحي تحويل الهباء الجوي إلى قطرات سحابية. بهذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة للفاعل بالسطح في الهباء الجوي ، ويمكن أيضا تطبيقه على النظام مثل عينات التربة أو المزارع الميكروبية. لذا جاءت فكرة تطوير الطريقة من عدم وجود استخراج انتقائي للمواد الخافضة للتوتر السطحي في عينات الغلاف الجوي.

حتى الآن ، تم استخدام استخراج المياه فقط. أولا ، اغمر عينة مرشح معدة مسبقا في ماء فائق النقاء لمدة ساعتين عند ست درجات مئوية في طبق بتري زجاجي مغلق. كل ثلاثين دقيقة ، رج طبق بتري مع إمساكه بشكل مسطح.

بعد إزالة العينة من الثلاجة ، قم بتصفيتها بفلتر حقنة نظيف. وأضف المحلول المصفى إلى زجاجة زجاجية سعة 60 ملليلتر تزن مسبقا. بعد ذلك ، اشطف طبق بتري بخمسة ملليلتر من الماء فائق النقاء.

ثم قم بتصفية الماء باستخدام مرشح الحقنة وأضفه إلى المحلول في زجاجة زجاجية سعة 60 مل. قم بوزن الزجاجة التي تحتوي على المحلول لتحديد حجم الماء المصفى وتركيز الفاعل بالسطح. لاستخراج الطور الصلب ، قم بتوصيل خرطوشة C18 القائمة على السيليكا SPE على مشعب فراغ SPE متصل بمضخة.

اغسل الخرطوشة بستة ملليلتر من الأسيتونيتريل واضبط معدل التدفق على مليلتر واحد في الدقيقة عن طريق تنظيم الفراغ للمضخة. ثم اغسل الكارتيج بستة ملليلتر من الماء فائق النقاء وأوقف المضخة للحفاظ على مستوى الماء فوق الخرطوشة مباشرة. بعد ذلك ، قم بتدفق العينة المفلترة عبر خرطوشة SPE بمعدل أقل من مليلتر واحد في الدقيقة.

ثم قم بتدفق مليلتر واحد من الماء فائق النقاء عبر الخرطوشة للتنظيف. وجفف الخرطوشة عن طريق تطبيق مكنسة كهربائية أقوى على إعداد SPE. أضف مجمعا لاستخراج العينة أسفل الخرطوشة.

قم بإزالة الجزء الخافض للتوتر السطحي الذي يتم امتصاصه على العمود عن طريق تدفق أربعة ملليلتر من الأسيتونيتريل من خلاله بمعدل تدفق أقل من مليلتر واحد في الدقيقة. نقل استخراج جمعها إلى قنينة أربعة ملليلتر. تبخر محلول الأسيتونيتريل عن طريق تعريضه لتدفق لطيف من النيتروجين حتى يتم الحصول على مستخلص جاف ، والذي يستغرق عادة حوالي ساعة واحدة.

ثم أعد إذابة المستخلص في 60 ميكرولتر من الماء فائق النقاء. بعد تخفيف مستخلص 60 ميكرولتر إلى 10 مل من الماء النقي ، أضف 200 ميكرولتر من محلول الأسيتات العازل ، و 100 ميكرولتر من محلول E-D-T-A ، و 500 ميكرولتر من محلول كبريتات الصوديوم ، و 200 ميكرولتر من محلول إيثيل البنفسجي إلى الزجاجة التي تهز المحلول بعد كل إضافة. بعد ذلك ، أضف 2.5 مل من التولوين وشريط التحريك المغناطيسي إلى المحلول.

قلب المحلول على 500 دورة في الدقيقة لمدة ساعة واحدة. بعد إيقاف التقليب والسماح للمرحلتين بالانفصال ، قم بإزالة مرحلة التولوين العلوية باستخدام ماصة زجاجية باستور ، وانقلها إلى قارورة محمية بأربعة ملليلتر محمية من الضوء لتحليل الأشعة فوق البنفسجية المرئية. لإنشاء منحنى معايرة للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيوني ، قم بإعداد 12 محلولا من ملح الصوديوم ثنائي أوكتيل سلفوسكسينات أو AOT بين صفر وخمسة ميكرومولار في الماء وقم بتطبيق الخطوات السابقة على كل من هذه المحاليل.

ضع 1.5 إلى ملليلترين من كل من محلول AOT المعالج البالغ عددها 12 في خلية كوارتز مطياف بحجم سنتيمتر واحد. ثم قم بقياس امتصاصها عند 612 نانومتر باستخدام مقياس الطيف الضوئي للأشعة فوق البنفسجية المرئية. للحصول على منحنى معايرة للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيوني ، ارسم الامتصاص لكل منها تم قياسه لكل محلول AOT كدالة لتركيزه.

لتحديد التركيز المطلق للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيوني في العينة الجوية ، قم بقياس امتصاص محلول التولوين المستخرج عند 612 نانومتر. بعد ذلك ، ضع الامتصاص الذي تم الحصول عليه للجزء الأنيوني على منحنى المعايرة للمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية لتحديد تركيز المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية في عينة الهباء الجوي. ثم احسب إجمالي تركيز الفاعل بالسطح في عينة الهباء الجوي عن طريق تلخيص التركيزات التي تم الحصول عليها للكسور الأنيونية والكاتيونية وغير الأيونية.

ابدأ تشغيل كاميرا وبرنامج مقياس الشد. جهز حقنة بإبرة قطرها 0.30 ملم ، واملأها بالمحلول المراد قياسه وضعه على حامل مقياس الشد. تحقق بصريا من أن طرف الإبرة في حقل الكاميرا.

بعد ذلك ، قم بإنتاج قطرة بقطر يتراوح بين ملليمتر واحد وثلاثة ملليمترات عن طريق دفع المكبس. باستخدام البرنامج ، التقط صورة أو مقطع فيديو للقطرة قبل سقوطها. ثم قم بتشغيل وظيفة التحليل الخاصة بالبرنامج لتناسب شكل القطرة مع معادلة Young-Laplace والحصول على قيمة التوتر السطحي.

لرسم ما تبقى من المنحنى ، قم بتخفيف المستخلص بمعامل اثنين عن طريق إضافة ماء فائق النقاء ، وكرر قياس التوتر السطحي بالمحلول المخفف. تظهر تركيزات الفاعل بالسطح في الهباء الجوي الدقيق الذي تم جمعه في الموقع الساحلي ل Rocosnietza ، كرواتيا في فبراير 2015 ، التوزيع بين المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية والموجبة وغير الأيونية. أدى الجمع بين قياسات التوتر السطحي وقياسات التركيز إلى منحنى التوتر السطحي المطلق للمواد الخافضة للتوتر السطحي في العينات الموضحة هنا.

تشير هذه المنحنيات إلى تركيزات الفاعل بالسطح في عينات الهباء الجوي ، والتوتر السطحي لهذه العينات ، وتركيز المذيلات الحرجة أو CMC للمواد الخافضة للتوتر السطحي. بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء هذه التقنية في غضون 10 ساعات لكل دفعة عينة إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. عند محاولة هذا الإجراء ، من المهم عدم استخدام الصابون لتنظيف الأواني الزجاجية وعمل فراغات حتى يتطابق التركيز والتوتر السطحي.

بعد إجراء التعليمات ، يمكن إجراء ذلك على مستخلص خافض للتوتر السطحي مثل حقنة شرجية أو ACMS لمحاولة توضيح التركيب الكيميائي للمواد الخافضة للتوتر السطحي. يسمح تطوير هذه الطريقة بمقارنة تركيزات الفاعل بالسطح على CMC مع القيم والمعلمات البيئية التي يمكن أن تنبه ، على سبيل المثال ، لتحديد مصادرها في البيئة العامة أو دورها في تكوين السحب. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية استخراج المواد الخافضة للتوتر السطحي من العينة البيئية مثل الهباء الجوي وتحديد تركيزها ومنحنى التوتر السطحي.

لا تنس أن العمل مع المذيبات مثل الأسيتونيتريل والتولوين أمر خطير للغاية. يجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل العمل في غطاء الدخان وارتداء معدات الحماية الشخصية أثناء تنفيذ هذا الإجراء.