Name: Charakterisierung, Quantifizierung und substanzspezifische Isotopenanalyse von Pyrogene Kohle Benzolpolycarbonsäuren (BPCA) (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 12 s
Description: Erfahren Sie die BPCA-Methode zur Charakterisierung, Quantifizierung und Isotopenanalyse von Pyrogenem Kohlenstoff in Umweltproben. Diese Technik ermöglicht präzise Analysen für Archäologie und Kohlenstoffkreislaufforschung.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Die Autoren danken für die Unterstützung durch die folgenden Finanzierungsquellen: das Forschungsschwerpunktprogramm der Universität Zürich "Globaler Wandel und Biodiversität", die Projekte des Schweizerischen Nationalfonds 134452, 131922, 143891, 119950 und 134847 sowie der Deep Carbon Observatory - Deep Energy Award 60040915.

1. Allgemeine Vorsichtsmaßnahmen und Vorbereitungen <ol><li> Nur saubere, entkalkt (10% HCl-Bad) und verbrannt Glaswaren (500 ° C für 5 h), gründlich zu reinigen Werkzeuge und Reinst-Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) Grad Wasser und Lösungsmittel für das gesamte Verfahren. </li><li> Frieren trocken und homogenisieren Proben mit einem kohlenstofffreien Kugelmühle 58 und bestimmen ihre gesamten organischen Kohlenstoff (TOC) durch Elementaranalyse 59-60. Hinweis: Reinheitsanforderungen für Chemikalien und Laborgeräte sind besonders hoch für substanzspezifische 14 C Analyse von BPCAs. Fügen Sie leere Einschätzungen 49 und Swipe 61 prüft mögliche Quellen der Kontamination der Probe zu überwachen. </li></ol> 2. HNO 3 Verdauung <ol><li> Weigh gefriergetrocknet und homogenisierten Proben (vgl. 1.2.) In Quarz Verdauung Rohre und Deckel vor Staub mit Aluminiumfolie. <ol><li> Für PyC quantificatiauf und Charakterisierung Zwecke verwenden Proben mit&gt; 1 mg TOC 42. Somit wird in dem Fall von Böden und Sedimenten, die Verwendung ca. 200-400 mg und im Falle von organischen reichen Proben, wie reines kohle, Verwendung ca. 10 - 20 mg pro Aufschlußrohr. </li><li> Für nachfolgende substanzspezifische Isotopenanalyse von PyC (13 C und 14 C), stellen Sie sicher , dass die Probe genug enthält BPCA-C die Nachweisgrenzen des jeweiligen Isotopenverhältnis - Massenspektrometer zu erfüllen, die 6. nach dem Schritt verwendet wird , wenn es a priori keine Informationen über eine PyC Menge der Probe zur Verfügung (zB aus früheren Messungen), zu quantifizieren zunächst seine PyC Inhalt (Schritte 1 - 5) und später weitere Probe vorbereiten , wenn die BPCA-C - Ausbeuten für die Isotopenanalyse zu niedrig sind. Hinweis: Fügen Sie Blind- und Referenzproben mit bekannten PyC und 13 C und 14 C - Gehalt (zB von den &quot;schwarzen Kohlenstoff Referenzmaterialien&quot;, vgl Ergebnisse section). Dies ermöglicht die Reproduzierbarkeit der PyC Quantifizierung zu überprüfen und leere Korrekturberechnungen der substanzspezifischen Isotopenmessungen nach der Analyse zu ermöglichen. </li></ol></li><li> 2 ml 65% HNO 3 in die Verdauung Röhren, einen Wirbelmischer verwenden gründliche Benetzung der Probe zu unterstützen und dann die Verdauung Rohre in die Druckkammer ein. Schließen Sie die Druckkammern gemäß dem Handbuch 62 und legte sie in einen vorgeheizten Ofen bei 170 ° C für 8 Stunden. ACHTUNG: Nach der Verdauung, lassen sich die Kammern im Inneren des Ofens abkühlen und sie nur unter dem Abzug öffnen, nachdem sie Raumtemperatur erreicht, weil schädliche Gase entweichen kann. </li><li> Filtern Sie die Proben mit Wasser in Messkolben mit Einweg-Glasfaserfilter (&lt;0,7 Mikron), zum Beispiel in Glasspritzen, und stellen Sie die Lautstärke auf 25 ml. Die Verdünnung wird benötigt weitere Verdauung zu stoppen. Anmerkung: Die 25 ml-Lösungen der BPCAs enthaltenden gespeichert werden können inKühlschrank bis zu 2 Monate vor der weiteren Verarbeitung. Verdauung kann prinzipiell auch mit anderen Instrumentierung durchgeführt werden, beispielsweise mit einem unter Druck stehenden Mikrowellensystem 16. In diesem Fall sollten die Versuche mit Referenzmaterialien ausgeführt werden BPCA Einziehungen und Verfahren Reproduzierbarkeit zu überprüfen (vgl repräsentative Ergebnisse Abschnitt). </li></ol> 3. Entfernung von Kationen <ol><li> Für jede Probe vorzubereiten zwei Glassäulen (400 mm Höhe, 15 mm Durchmesser) mit 11 g des Kationenaustauschharzes pro Spalte. Konditionieren, um das Harz im Inneren der Säulen durch aufeinanderfolgendes Spülen mit 2 Säulenvolumina Wasser, 1 Säulenvolumen 2 M NaOH, 2 Säulenvolumina Wasser zum Neutralisieren pH, 1 Säulenvolumen 2 M HCl und schließlich 2 Säulenvolumina Wasser . </li><li> Überprüfen Sie die Leitfähigkeit des Wassers, das durch das Harz nach seiner Anlage gespült wird. Das Harz angesehen wird als richtig konditioniert, wenn die Leitfähigkeit unter 2 &amp; mgr; S cm <sup&gt; -1. </li><li> Legen Sie eine Hälfte der Probe (dh 12,5 ml, siehe Schritt 2.3) in jeder Spalte, spülen Sie nacheinander 5 - mal mit 10 ml Wasser und frieren danach die wässrige Lösung zu trocknen. Die Probe ist stabil nach der Gefriertrocknung und kann vor der weiteren Verarbeitung zu einer Woche gelagert werden, wenn es trocken in einem dunklen und kühlen Ort aufbewahrt wird. Anmerkung: Mit flüssigem Stickstoff , die Proben einzufrieren ( &#39;Snap Einfrieren &quot;) , da es das Ausfrieren von HNO 3 vermeidet, die in einer Pfütze von starken nichtgefrierSäureLösung führen kann. Stellen Sie sicher , dass der Gefriertrockner säurefest zu einem guten Abschluss und Test für eine mögliche Kontamination durch eine Vakuumpumpe Rauch , wenn die substanzspezifische 14 C Analyse von BPCAs gedacht ist. </li></ol> 4. Entfernung von unpolare Verbindungen <ol><li> Voraussetzung für die C18 - Festphasenextraktionskartuschen gemäß der Bedienungsanleitung des Herstellers, also nacheinander spülen sie mit 2,5 ml Methanol, 2,5 ml Wasser einnd schließlich mit 2,5 ml Methanol / Wasser (1: 1 v / v). </li><li> Abgeblasen, und der gefriergetrocknete Rückstand in 3 ml Methanol / Wasser (1: 1 v / v). Eluieren jeweils die Hälfte davon (1,5 ml) über einen separaten C18-Festphasenextraktionskartusche in 2,5 ml Teströhrchen. Spülen Sie die Kartuschen mit weiteren 1 ml Methanol / Wasser (1: 1 v / v). </li><li> Trocknen Sie die Teströhrchen mit der Probenlösung, beispielsweise unter Verwendung eines Vakuum - Konzentrator, erhitzt auf 45 ° C und bei einem Vakuum von ca. 50 mbar. Andere Mittel zur Verdampfung kann auch ein Schlag-down zum Beispiel System mit N 2 -Gas , wie in Schritt 6 verwendet werden. </li><li> Abgeblasen, und der Rückstand im Reagenzglas mit 1 ml Wasser. Unterstützung Auflösung mit Vortex-Mischer und Transfer zu 1,5 ml Autosampler-Fläschchen. Anmerkung: Die Proben 42 können in dieser Stufe für bis zu 3 Monate im Kühlschrank gelagert werden. </li></ol> 5. Chromatographie <ol><li> Bereiten Lösungsmittel A durch Mischen von 20 ml 85% iger Orthophosphorsäure mit 980 ml Wasser und filtriert den sÖSUNG durch eine Einweg-Glasfaserfilter unter Verwendung von Vakuum. Nicht Lösungsmittel A Sonnenlicht aussetzen und es innerhalb von 24 Stunden zu verwenden, um das Algenwachstum zu vermeiden. Verwenden Sie reines HPLC-Acetonitril als Lösungsmittel B. </li><li> Standardlösungen von im Handel erhältlichen BPCAs (Hemimellit-, Trimel-, Pyromellithsäure, Penta und Mellitsäure) eine externe Standardkonzentration Serie zu produzieren (zB 6 Fläschchen mit 5, 20, 60, 100, 150 und 250 ug jedes BPCA miteinander vermischt 1 ml Wasser, beziehungsweise). </li><li> Führen Sie die Chromatographie mit den Einstellungen in Tabelle 1 und Tabelle 2 und quantifizieren die BPCA Inhalte durch die jeweiligen BPCA Peakflächen zu den Messungen der externen Standardreihe 63 zu vergleichen. </li><li> Express-Ergebnisse der PyC Menge in BPCA-C / Trockengewicht der Probe [g / kg] oder BPCA-C / TOC [%]. Darüber hinaus können die qualitativen Eigenschaften der PyC in den Proben unter Verwendung von Anteilen von indivi beschriebenual BPCAs, beispielsweise gibt der Anteil der B6CA (B6CA / BPCA [%]) 44 , um den Grad der aromatischen Kondensation des PyC. </li></ol> 6. Nassoxidation von gereinigtem BPCAs für spätere 13 C und 14 C - Analyse <ol><li> Nach dem Schritt 5.3., Sammeln die einzelnen BPCAs in ausreichender Menge (zB&gt; 30 ug BPCA-C für aktuelle Beschleuniger - Massenspektrometer 49,64) einen Fraktionssammler mit dem 49 HPLC verbunden und anschließend die Lösungsmittel zu entfernen , indem die Fraktionen Niederblasvorrichtung mit ein sanfter Strom 2 N , während auf 70 ° C erhitzt werden. Nur winzige Mengen flüssiger Phosphorsäure, einschließlich der BPCAs, wird in dem Fläschchen bleiben. </li><li> Bereiten Sie die oxidierende Reagenz durch Auflösen von 2 g Na 2 S 2 O 8 in 50 ml Wasser, frisch innerhalb von 24 h von der Verwendung hergestellt. Hinweis: Man kristallisiert zweimal das Natriumpersulfat seine Reinheit zu verbessern, indem sie vollständig aufzulösen mehrere Grammin heißem Wasser und dann der Feststoff nach dem Wassersammel 65-66 abgekühlt hat. </li><li> Abgeblasen, und der abgeblasen Rückstand (Schritt 6.1) mit 4 ml Wasser und Transfer Probe zu 12 ml gasdichten Borosilikat-Fläschchen. 1 ml der Oxidationsmittel und in der Nähe mit Standard-Kappe eine Butylgummiseptum enthält. </li><li> Spülen des gasdichten Phiole einschließlich der wässrigen Lösung mit er 8 min CO 2 aus dem Fläschchen zu entfernen , und die Lösung 66. </li><li> Oxidieren Proben in den gasdichten Ampullen, indem sie für 60 min bei 100 ° C erhitzt wird. </li><li> Direkt die CO 2 analysieren aus der Oxidation auf Isotopenverhältnis - Massenspektrometer für 13 C - Gehalt von 65 bis 66 und auf beschleunigte Massenspektrometern für 14 C - Gehalt 67-68. Anmerkung: Oxidierte Proben können für mindestens eine Woche vor 66 13 C und / oder 14 C - Analyse gespeichert werden. </li></ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Die BPCA Verfahren mehrere wichtige Vorteile hat , wenn zu anderen verfügbaren PyC Methoden verglichen 78-79: i) es erkennt PyC über einen breiten Bereich des Verbrennungs Kontinuum, das heißt, ist es empfindlich gegenüber 42 Biomasse sowie hohe Temperatur chars und Ruß leicht verkohlt , 70, ii) es gleichzeitig 16,44,80-81 charakterisieren können, 20,42 quantifizieren und isotopen analysieren PyC 49-50,66,73,82-83, iii) ist es zu einem sehr weiten Bereich von Umweltprobe anwendbar Materialien 42,70, und iv) die Methodik intensiv getestet und könnte in einem einheitlichen Rahmen mit den Bewertungen anderer PyC Methoden 44,47,70,84-85 gestellt werden. Aus all diesen Gründen ist der BPCA Ansatz wohl der vielseitigste PyC Methode zur Verfügung, bisher sind die zugrunde liegenden Annahmen, deren gut eingeschränkt und haben gegen andere Methoden kontinuierlich getestet. Das obige Protokoll konsolidiert die strenGTHS früherer BPCA Methoden in einem einzigen Verfahren ist sehr gut reproduzierbar, einfach zu verwenden und spezifische Anforderungen leicht erweitert und modifiziert werden kann. Wenn beispielsweise Chromatographie mit einem pH - Gradienten anstelle eines organischen Lösungsmittels, on-line - Isotopenverhältnis - Überwachung von BPCAs durchgeführt wird, möglich , 42, wodurch die Notwendigkeit für den nassen Oxidationsschritt vermieden. Auch die Entfernung von Kationen und / oder apolaren Verbindungen (Schritte 3 und 4) können übersprungen werden , wenn bekannt ist , dass bestimmte Proben enthalten keine solchen Verbindungen (beispielsweise in einigen Fällen von im Labor hergestellten Zeichen). Wie jedes PyC Verfahren hat das BPCA Verfahren einige Einschränkungen, auch. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass die BPCA Ansatz von Natur aus in den Proben insgesamt PyC Menge unterschätzt zu beachten: zerstört das Verfahren große Teile der PyC polyzyklische Strukturen, um ihre BPCA Bausteine ​​zu extrahieren, also nicht quantitativ alle PyC in Form erholt von BPCAs20,86. Umrechnungsfaktoren waren in der Vergangenheit vorgeschlagen BPCA Erträge in insgesamt PyC Inhalte zu übersetzen. Allerdings ist eine richtige Umrechnungsfaktor zu finden , praktisch unmöglich , wegen der heterogenen Grad der aromatischen Kondensation in den meisten chars 41,48,80,86. In vielen Fällen werden PyC Probenmengen im Vergleich zueinander 42,81,87-88. Wir schlagen vor , dann keine Umrechnungsfaktoren zu verwenden und einfach BPCA Daten zu melden 48 &quot;gemessen&quot;. In besonderen Fällen, wenn BPCA Ausbeuten absolute PyC Mengen 24,89-90 schätzen getroffen werden , um die ursprünglich veröffentlichten Umrechnungsfaktor 20 von 2,27 scheint angemessen , da es die BPCA ergibt in konservativen Schätzungen von PyC Inhalt 86 umwandelt. Eine weitere Schwierigkeit bei PyC Methoden ist, dass sie potenziell empfindlich auf störende, nicht PyC Materialien und / oder dass PyC selbst während der Analyse erzeugt, was zu einer Überschätzung derdie tatsächliche PyC Gehalt in den Proben 70. Der BPCA Ansatz ist sehr robust gegenüber solchen Störstoffen 70, erzeugt keine PyC selbst 16,70,86 und ist konservativ in der Natur ( siehe oben Absatz vgl). Auch Graphit, ein chemisch sehr ähnlichen Material wie PyC aber petro Herkunft, nicht stört BPCA Messungen (Schneider, MPW unveröffentlichte Ergebnisse. Zürich (2013)). Bisher sind die einzigen bekannten nicht PyC Interferenzen für die BPCA Verfahren sind einige kondensierte, aromatische Pigmente von Pilzen 91, die für die überwiegende Mehrzahl der Studien 86 quantitativ vernachlässigbar sein sollte. Die BPCA Methode mit seiner gleichzeitigen qualitativen, quantitativen und 13 C und 14 C Isotopen Information ist daher ein ausgezeichnetes Werkzeug für die Untersuchung von PyC in verschiedenen Disziplinen.

In einem vollständigen Verbrennungsprozess, Biomasse oder fossilen Brennstoff in CO 2 umgewandelt, H 2 O und anorganische Rückstände (Asche). Doch unter lokalen oder zeitlichen Sauerstoff Grenzen, Verbrennung unvollständig und Pyrolyse stattfindet, einen festen organischen Rest als char 1 bekannt zu erzeugen. Diese verkohlten Reste werden auch als pyrogene organische Stoffe (PyOM) bezeichnet und bestehen hauptsächlich aus pyrogener Kohlenstoff (PyC) oder, synonym, Ruß (BC) 2-4. Charring Prozesse sind allgegenwärtig und kann Teil sowohl natürliche als auch anthropogene Verbrennung 5-6 sein. Wildfire ist ein wichtiger natürlicher Prozess, intrinsisch die meisten Ökosysteme, die 4,7-10 eine erhebliche Menge an PyC jedes Jahr produziert. In ähnlicher Weise stellt die Verbrennung fossiler Brennstoffe für die Energieerzeugung in Industrie und Verkehr eine wichtige anthropogenen Quelle der PyC 13.11. Beide Quellen an die Allgegenwart von PyC in der Umwelt beitragen: PyC ist indie Luft, in Form von Aerosolen 13-14, in Wasser als Teilchen oder gelösten organischen Stoffen 15-17, sowie in Eisbohrkernen 18-19, Böden 20-21 und Sedimente 22-24 in den Größen von m Variieren nm (zB große verkohlte Baumstamm nach einem Waldbrand oder nanoskalige Rußpartikel , die einen Dieselmotor Auspuff entweichen). Die Allgegenwärtigkeit von PyC in der Umwelt ist nicht nur wegen der großen Produktionsraten , sondern auch auf seine lange Persistenz und relative Stabilität gegen Abbau 25-26. Obwohl genaue Umsatzzeiten noch nicht etabliert und 27-28 bei bestimmten Umweltbedingungen abhängen kann, so scheint es klar , dass PyC weniger leicht in CO 2 zerlegt als die meisten anderen Formen von organischem Kohlenstoff 29-30. Diese Beobachtung hat eine wichtige Bedeutung für den globalen C-Zyklus: als verkohlte Materiallager PyC für eine relativ lange Zeit, sie zu maskieren C in organischen Formen, die sonst schnell wäre respired wie CO 2, so atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen im Laufe der Zeit reduziert 31-32. Neben dem Aspekt Klima mildernden haben Zeichen weitere umweltrelevante Eigenschaften. Durch ihre hohe Porosität, große Oberfläche und negative Oberflächenladung können gefährliche Verbindungen 33 zu immobilisieren und die Bodenfruchtbarkeit 34,35 verbessern. Die Erkennung von Zeichen als potenziell nützlichen Boden Änderung führte zu dem neuen Gebiet der sogenannten Biokohle - Technologie 36. Biokohle wird wahrscheinlich auf großen Skalen in den kommenden Jahren produziert werden und damit deutlich PyC Hülle und Fülle in Böden 37 erhöhen. Außerdem sind das Auftreten von Flächenbränden und die Verbrennung fossiler Brennstoffe ebenfalls hoch im Laufe des 21. Jahrhunderts zu bleiben projiziert, kontinuierlich große Mengen von PyC an die Umgebung 11,38-39 beiträgt. Eine andere zunehmend wichtige Quelle für PyC dürfte Nanotechnologie zu sein, die auch verwendens PyC-ähnliche Verbindungen 40-41. Es ist daher von entscheidender Bedeutung zu erkennen, zu charakterisieren und diese pyrogene Materialien genau, um zu quantifizieren, ihre Eigenschaften zu untersuchen und zu verstehen, ihre Rolle in der Umwelt. Hier stellen wir die Verwendung einer state-of-the-art substanzspezifischen Ansatz PyC in verschiedenen Proben zu analysieren: die neueste Generation der Benzol Polycarbonsäure (BPCA) Verfahren 42. Diese Methode ist allgemein anwendbar innerhalb PyC Forschung , da sie direkt das &quot;Rückgrat&quot; der PyC Ziele: seine polyzyklische kondensierte Strukturen , die bei der thermischen Behandlung 43-45 und dass daher inhärente allen verschiedenen Formen der PyC 5,46 bilden. Allerdings sind diese Strukturen nicht direkt auswertbaren durch chromatographische Mittel, die aufgrund ihrer Größe und Heterogenität. Um solche pyrogenen Verbindungen chromatographisch analysiert wird PyC zuerst mit Salpetersäure unter hoher Temperatur und Druck aufgeschlossen, die bricht diegroße polyzyklische Strukturen in seine Bausteine, die einzelnen BPCAs (vgl. Abbildung 1). Die BPCAs werden dann nach einigen Reinigungsschritten zugänglich 20,42 Analyse der chromatographischen. PyC wird somit isoliert und auf molekularer Ebene analysiert und verwendet werden können PyC Fülle in Umweltbereichen 20,42 zu quantifizieren. Die BPCA Verfahren charakterisiert zusätzlich den untersuchten PyC wenn relativen Ausbeuten von B3-, B4-, B5- und B6CA verglichen werden (siehe Abbildung 1): Der jeweilige Anteil der unterschiedlich carboxyliert BPCAs auf die Größe der ursprünglichen polycyclischen Strukturen verknüpft ist und daher bezeichnend für PyC Qualität und Pyrolysetemperatur 44,47-48. Darüber hinaus erlaubt das vorgestellte Verfahren zur Bestimmung der Isotopenzusammensetzung C (13 C und 14 C) von PyC weil die einzelnen BPCAs direkt aus reinen PyC Strukturen ableiten kann isotopisch ana seinlysiert nach der Isolierung (siehe Abbildung 1, Schritte 5 und 6) 49. Substanzspezifische Isotopenanalyse von PyC ist von großem Interesse , 50 , wie es verwendet werden kann, beispielsweise zwischen dem Vorläufer Biomasse von Zeichen in den tropischen Regionen 51-52, zu unterscheiden abzuleiten , das Alter von verkohlten Materialien 53-54 oder zu verfolgen PyC in C cycling Studien mit einer Isotopenmarkierung 26,55-56. Weitere Informationen über PyC sowie die Geschichte der BPCA Methode, Entwicklung und Anwendungen können insbesondere in Wiedemeier, 2014 57 zu finden, von denen ein Teil der vorstehenden Absätze und Teil der Diskussion zusammengestellt wurden.

<table><tbody><tr><td>Kugelmühle</td><td>Retsch</td><td>N/A</td><td>Kugelmühle mit kohlenstofffreien Mahlbechern und Kugeln (Retsch MM 200 mit Achat-Mahlbechern und -kugeln)&nbsp;</td></tr><tr><td>Brennofen</td><td>Nabertherm</td><td>N/A</td><td>Brennofen/Muffelofen mit einer Temperatur von 500 &°; C (Nabertherm L40/11 oder ähnlich)</td></tr><tr><td>Druckbomben mit PTFE-Druckkammern, Quarzaufschlussrohre mit Quarzdeckel</td><td>Seif Aufschlusstechnik, Unterschleißheim, Deutschland</td><td>N/A</td><td>Helma U. Rudolf Seif Aufschlusstechnik Fastlingerring 67 85716 Unterschleißheim Deutschland Tel: (+49) 89</td></tr><tr><td>3108181 Wirbelmischer</td><td>gemeinsamer Laborbedarf</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Ofen& nbsp;</td><td>Thermo Scientific</td><td>50051010</td><td>Trockenschrank mit konstanter Temperatur (Thermo Scientific Heraeus o.ä.)</td></tr> <tr><td>Vakuumverteilersystem mit PTFE-Anschlüssen</td><td>Machery Nagel</td><td>Chromabond 730151 730106 ftp://ftp.mn-net.com/english/Instruction_leaflets/Chromatography/SPE/CHROMABOND_VK_DE_EN.pdf</td><td></td></tr><tr><td>wiederverwendbare Glasspritzen mit Einweg-Glasfaserfiltern</td><td>Machery Nagel&nbsp;</td><td>730172 730192</td><td>http://www.mn-net.com/SPEStart/SPEaccessories/EmptySPEcolumns/tabid/4285/language/en-US/Default.aspx</td></tr><tr><td>25 ml Messkolben</td><td>Üblicher Laborbedarf</td><td>N/A</td><td>Im Gegensatz zu allen anderen Glaswaren verbrennen sie nicht, um die volumetrische Genauigkeit zu gewährleisten. Reinigen Sie stattdessen im Säurebad, mit Ultraschall und mit Reinstwasser.</td></tr><tr><td>chromatographische Glassäulen mit Fritte und PTFE-Absperrhahn und Glaswolle</td><td>Sonderanfertigungen</td><td>N/A</td><td>Abmessungen der Glassäulen: ca. 40 cm lang, ca. 1,5&nbsp; cm Durchmesser</td></tr><tr><td>Kationenaustauscherharz</td><td>Sigma Aldrich</td><td>217514</td><td>Dowex 50 WX8 400</td></tr><tr><td>Leitfähigkeitsmessgerät</td><td>WTW</td><td>300243</td><td>LF 320 Set</td></tr><tr><td>100 ml Konuskolben für Gefriertrockner</td><td>Gemeinsamer Laborbedarf&nbsp;</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Flüssigstickstoff</td><td>Gängige Laborausrüstung</td><td>N/A</td><td>zum Einfrieren der Frischlösung nach Entfernung von Kationen</td></tr><tr><td>Gefriertrockner</td><td>Christ</td><td>N/A</td><td>Alpha 2 - 4 LD plus</td></tr><tr><td>C18 Festphasen-Extraktionspatronen</td><td>Supelco</td><td>52603-U</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/supelco/52603u?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>2,5 ml Reagenzgläser aus Glas</td><td>Agilent Technologies</td><td>5022-6534</td><td>http://www.chem.agilent.com/store/en_US/Prod-5022-6534/5022-6534?navAction=push&navCount=0</td></tr><tr><td>Konzentrator&nbsp;</td><td>Eppendorf</td><td>5305000.100</td><td></td></tr><tr><td>1,5 ml HPLC Autosampler Fläschchen</td><td>je nach HPLC</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>6 ml Fraktionssammlerfläschchen</td><td>je nach HPLC</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>hohe Reinheit N2 Gas</td><td>gängige Laborgeräte</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>12 ml Borosilikat-Fläschchen</td><td>Labco</td><td>538W</td><td>http://www.labco.co.uk/europe/gas.htm#doublewad12ml</td></tr><tr><td>Nadeln</td><td>B Braun</td><td>4665643</td><td>http://www.bbraun.ch/cps/rde/xchg/cw-bbraun-de-ch/hs.xsl/products.html?prid=PRID00000510</td></tr><tr><td>hohe Reinheit He Gas</td><td>gängige Laborgeräte</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>HNO3 (65%) p.a.</td><td>Sigma Aldrich</td><td>84378</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/84378?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>2 M HCl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>258148</td><td>Mischung mit Reinstwasser, um 2 M Lösung</td></tr><tr><td>zu erhalten 2 M NaOH</td><td>Sigma Aldrich</td><td>71691</td><td>Mischung mit Reinstwasser, um 2 M Lösung</td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34860</td> <td>zu erhaltenhttp://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/34860?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>Wasser</td><td>Milli-Q</td><td>Z00QSV0WW</td><td>Typ 1, optimiert für kohlenstoffarme</td></tr><tr><td>Orthophosphorsäure</td><td>Sigma Aldrich</td><td>79606</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/79606?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>Acetonitril</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34851</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/34851?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>C18 Umkehrphasensäule</td><td>Agilent Technologies</td><td>685975-902</td><td>Agilent Poroshell 120 SB-C18 (4,6 x 100 mm)</td></tr><tr><td>Na2S2O8, Natriumpersulfat</td><td>Sigma Aldrich</td><td>71890</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/71890?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td><starke>BPCA></td><td></td><td></td><td></td>Standards</starkTrimellitsäure</tr> <tr><td></td><td>Sigma Aldrich</td><td>92119</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/92119?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>Hemimellitsäure</td><td>Sigma Aldrich</td><td>51520</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/51520?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>Pyromellitsäure</td><td>Sigma Aldrich</td><td>83181</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search? 
Begriff=83181& Schnittstelle=Alle& N=0& mode=match%20partialmax& lang=de& region=CH& focus=Produkt</td></tr><tr><td>Benzolpentacarbonsäure</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S437107</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/s437107?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>Mellitsäure</td><td>Sigma Aldrich</td><td>M2705</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/m2705?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td><stark>Oxidationsstandards</stark></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Phtalinsäure</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>80010</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/80010?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>Saccharose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S7903</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/s7903?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>Referenzmaterialien für Ruß</td><td>Universität Zürich</td><td>N/A</td><td>http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials</td></tr></tbody></table>

charakterisierung, quantifizierung und substanzspezifische isotopenanalyse von pyrogene kohle benzolpolycarbonsäuren (bpca)

Characterization, Quantification and Compound-specific Isotopic Analysis of Pyrogenic Carbon Using Benzene Polycarboxylic Acids (BPCA)

Brand abgeleitet, pyrogene Kohlenstoff (PyC), manchmal schwarz Kohlenstoff (BC) genannt wird, ist der kohlenstoffhaltige feste Rückstand von Biomasse und der Verbrennung fossiler Brennstoffe, wie Holzkohle und Ruß. PyC ist überall in der Umwelt wegen seiner langen Ausdauer und seine Fülle könnte sogar mit dem projizierten Anstieg der globalen Flächenbrand-Aktivität und die fortgesetzte Verbrennung von fossilen Brennstoffen zu erhöhen. PyC wird zunehmend auch von der industriellen Pyrolyse von organischen Abfällen hergestellt, die verkohlten Boden Änderungen (Biokohle) ergibt. Darüber hinaus führen die Entstehung der Nanotechnologie kann auch in der Veröffentlichung von PyC ähnlichen Verbindungen in die Umwelt. Es ist daher eine hohe Priorität zuverlässig zu erfassen, zu charakterisieren und diese verkohlten Materialien, um zu quantifizieren, ihre Umwelteigenschaften zu untersuchen und ihre Rolle im Kohlenstoffkreislauf zu verstehen. Hier präsentieren wir die Benzol Polycarbonsäure (BPCA) -Methode, die die gleichzeitige Beurteilung der PyC des CHARAKTERI erlaubtstics, Menge und Isotopenzusammensetzung (13 C und 14 C) auf molekularer Ebene. Das Verfahren ist anwendbar auf ein sehr breites Spektrum von Umweltprobenmaterialien und erkennt PyC über einen breiten Bereich des Verbrennungs Kontinuum, das heißt, ist es empfindlich gegenüber Biomasse sowie hohe Temperatur chars und Ruß leicht verkohlt. Das BPCA Protokoll hier vorgestellten ist einfach zu verwenden, sehr gut reproduzierbar, sowie leicht erweiterbar und modifizierbar an spezifische Anforderungen. Es stellt somit ein vielseitiges Werkzeug für die Untersuchung von PyC in verschiedenen Disziplinen, von der Archäologie und Umwelt Forensik zu Biokohle und Kohlenstoffkreislauf-Forschung.

Wir empfehlen die Methode Set-up zu testen , indem eine Reihe von gut beschriebenen PyC Materialien ( &quot;schwarze Kohlenstoff Referenzmaterialien&quot;) messen, die 44,48,69-77 für verschiedene Verfahren Entwicklungen und Vergleiche in der Literatur ausgiebig genutzt wurden. Informationen zu den Referenzmaterialien ist von der Universität Zürich verfügbar (http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials). Das beschriebene Verfahren ermöglicht Basislinientrennung aller BPCA Zielverbindungen durch HPLC. Die Chromatogramme der Referenzmaterialien &quot;chernozem &#39;(schluffigen Boden mit einem signifikanten PyC Inhalt) und Gras char (hergestellt von Oryza sativa) sind in Abbildung 2 gezeigt. Durch die Chromatographie - Parameter in den Tabellen 1 und 2 eingestellt (zB Chromatographie Temperatur,pH des Lösungsmittels A oder Strömungsrate, etc.), kann die Trennung weiter für spezifische Bedürfnisse 42,63 modifiziert werden. Die quantitative Analyse der Referenzmaterialien &quot;Chromatogramme mit externen Standards (Schritt 5.3.) Sollten die PyC Werte in Abbildung 3 dargestellt ergeben. Bitte beachten Sie, dass geringfügige Änderungen im Verfahren (zB das Weglassen von Schritt 3 oder 4 in bestimmten Fällen) können führen zu höheren PyC Werte. Im Allgemeinen Erholungen sollten mit reinem BPCA Standards überprüft werden: gespickt Referenzmaterialien helfen kann unverhältnismäßige Verluste in den Schritten 3 und 4 und liefern Informationen über die Chromatographie Leistung in Schritt 5 42,63 zu erkennen. Tabelle 3 zeigt die 13 C und 14 C Werte , die erhalten werden , wenn BPCAs von Referenzmaterialien gereinigt werden für ihre Kohlenstoffisotopengehalt nach Schritt analysiert 6.zuverlässige Ergebnisse ist es zwingend notwendig , ausreichende Mengen an BPCA-C zu sammeln (zB&gt; 30 ug BPCA-C für aktuelle Beschleuniger - Massenspektrometer, siehe Abbildung 4) und alle möglichen Maßnahmen zu ergreifen , eine Kontamination der Probe durch Fremd C 49 zu minimieren . Neben der Prüfung des Verfahrens Set-up mit Referenzmaterialien , wie oben beschrieben, ist es sehr ratsam , vorzubereiten und zu messen Proben in Replikaten, sowohl für PyC Quantifizierung (Schritt 5) und die anschließende Verbindung spezifische 13 C und 14 C - Analysen von BPCAs (Schritt 6 ). <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53922/53922fig1.jpg" /> Abb . 1: Die BPCA Analyseverfahren im Protokoll Schritt 2 werden die PyC polyzyklische aromatische kondensierte Strukturen verdaut werden , die unterschiedliche BPCAs produzieren, das sind then weiter gereinigt (Schritte 3 und 4) und chromatographisch analysiert und getrennt (Schritt 5). Nach dem Nassoxidation (Schritt 6), sind die gereinigten BPCAs zugänglich substanzspezifische Isotopenanalyse (13 C und 14 C) auf Isotopenverhältnis - Massenspektrometer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig1large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53922/53922fig2.jpg" /> Abbildung 2:. Chromatogramme für BPCA Trennung Dargestellt sind die schwarzen Kohlenstoff Referenzmaterialien &quot;chernozem&quot; (a) und &quot;Gras char&quot; (b). B5CA;; Basislinientrennung wird für alle BPCA Zielverbindungen (B6CA erreicht 1,2,4,5 1,2,3,5, 1,2,3,4-B4CA;. 1,2,4-, 1,2,3-B3CA) 42. Im<html> Bildung auf dem schwarzen Kohlenstoff Referenzmaterialien ist von der Universität Zürich verfügbar (http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials). Diese Zahl wurde von Wiedemeier et al modifiziert. 2013 42 und wird mit Genehmigung von Elsevier neu aufgelegt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53922/53922fig3.jpg" /> Abbildung 3:. Replizierten PyC Messungen unterschiedlicher Black Carbon Referenzmaterialien Fehlerbalken für die Labor Replikate sind kleiner als die Symbolgröße und der Variationskoeffizient im Durchschnitt 5% (min: 1%, max: 10%). Dieser Wert wurde von Wiedemeier et modifizierte al. 2013 42 und wird mit Genehmigung von Elsevier neu aufgelegt.&quot;Https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig3large.jpg&quot; target = &quot;_ blank&quot;&gt; Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/53922/53922fig4.jpg" /> Abbildung 4: Radiokarbon (14 C) Werte für B5CA und B6CA Isoliert von einem modernen und einem Fossil Char Der angegebene Fehler wird von Korrekturen bestehen für die instrumentelle Beschleuniger - Massenspektrometers Hintergrund und des Zuschnitts für die Nassoxidation.. Die durchgezogene graue Linie stellt eine idealisierte Linie für die Mischung der realen F 14 C - Wert der jeweiligen Probe und der ermittelten mittleren Verunreinigungen von außen. Diese Zahl wurde von Gierga modifiziert et al. 2014 49 und wird mit Genehmigung von Elsevier neu aufgelegt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version zu sehen th</a>Figur. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> mobile Phase A </td><td> 20 ml ortho-Phosphorsäure (85%) in 980 ml Reinstwasser </td></tr><tr><td> mobile Phase B </td><td> Acetonitril </td></tr><tr><td> Spalte </td><td> C18 - Umkehrphase (vgl Materialliste für weitere Details) </td></tr><tr><td> Säulentemperatur </td><td> 15 ° C </td></tr><tr><td> Fließrate </td><td> 0,4 ml min -1 </td></tr><tr><td> Identifizierung </td><td> Retentionszeit, UV-Absorption bei 216 nm </td></tr><tr><td> Quantifizierung </td><td> externe Standards von BPCAs </td></tr><tr><td> Druck </td><td> ca. 120 bar </td></tr></tbody></table> Tabelle 1: Chromatographie - Einstellungen. <table border="1" fo:keep-together.within-page=&quot;1&quot; fo: keep-mit-next.within-page = &quot;always&quot;&gt; <tbody><tr><td> Zeit </td><td> mobile Phase B </td></tr><tr><td> [Min] </td><td> [Vol%] </td></tr><tr><td> 0 </td><td> 0,5 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 0,5 </td></tr><tr><td> 25.9 </td><td> 30 </td></tr><tr><td> 26 </td><td> 95 </td></tr><tr><td> 28 </td><td> 95 </td></tr><tr><td> 28.1 </td><td> 0,5 </td></tr><tr><td> 30 </td><td> 0,5 </td></tr></tbody></table> Tabelle 2: Mischen Gradient von Mobile Phasen. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td><td colspan="2"> Bulk-char </td><td colspan="2"> BPCA </td></tr><tr><td></td><td colspan="4"> δ 13 C [‰ vs. VPDB] </td></tr><tr><td> Kastanien char </td><td> -27,4 ein </td><td&gt; ± 0,4 ein </td><td> -27,7 </td><td> ± 0,8 </td></tr><tr><td> Mais char </td><td> -12.9 </td><td> ± 0,4 </td><td> -13.0 </td><td> ± 0,4 </td></tr><tr><td></td><td colspan="4"> F 14 C [%] </td></tr><tr><td> moderne char </td><td> 1.142 b </td><td> ± 0,004 b </td><td> 1.13 </td><td> ± 0,013 </td></tr><tr><td> fossil char </td><td> 0,003 b </td><td> ± 0,001 b </td><td> 0,014 </td><td> ± 0,001 </td></tr></tbody></table> Tabelle 3:. Kohlenstoff - Isotopen - Werte (δ 13 C und F 14 C) Referenz Char Materialien und Compound Spezifische Isotopenanalyse des entsprechenden BPCAs Die BPCA Werte repräsentieren B6CA und B5CA , die gleichzeitig in Schritt gesammelt wurden 5. Howeväh, Isotopenanalyse einzelner BPCAs kann analog erreicht werden, wenn BPCAs separat gesammelt werden. Bulk - char Daten von Yarnes et al. (2011) 73 für die Kastanien char (a) und von Gierga et al. (2014) 49 für die fossilen und modernen char (b). Fehler für die δ 13 C - Messungen sind Standardfehler von Triplikaten während Fehler für die C - Messungen 14 F (bulk char: ETH-50456, ETH-50458; BPCA: ETH-62324, ETH-62335) von Fehlerfortpflanzung 64 abgeleitet werden.

Wir präsentieren die Methode der Benzolpolycarbonsäure (BPCA) zur Bewertung von pyrogenem Kohlenstoff (PyC) in der Umwelt. Der verbindungsspezifische Ansatz liefert auf einzigartige Weise gleichzeitige Informationen über die Eigenschaften, die Menge und die Isotopenzusammensetzung (13C und 14C) von PyC.

Charakterisierung, Quantifizierung und substanzspezifische Isotopenanalyse von Pyrogene Kohle Benzolpolycarbonsäuren (BPCA)

Fire-derived, pyrogenic carbon (PyC), sometimes called black carbon (BC), is the carbonaceous solid residue of biomass and fossil fuel combustion, such as ...

Das übergeordnete Ziel dieser Methode mit molekularen Markern besteht darin, die pyrogene Kohlenstofffraktion in Umweltproben zu charakterisieren, zu quantifizieren und isotopisch zu analysieren. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen in verschiedenen Bereichen zu beantworten, die von der Archäologie und Umweltforensik bis hin zur Biochar- und Kohlenstoffkreislaufforschung reichen. Die wichtigsten Vorteile dieser Technik liegen in der Detektion von pyrogenem Kohlenstoff über einen weiten Bereich der Verbrennungskontinuums.Gleichzeitige Charakterisierung, Quantifizierung und isotopische Analyse pyrogener Kohlenstoffe sowie Anwendbarkeit auf ein sehr breites Spektrum umweltrelevanter Probenmaterialien. Die Probenvorbereitung und Chromatographie wird Ulrich Hanke, ein Doktorand aus unserem Labor, demonstrieren.Die anschließende isotopische Analyse der gereinigten Zielverbindungen wird von Negar Haghipour, Laborleiterin an der ETH Zürich, gezeigt. Beginnen Sie dieses Verfahren, indem Sie zuvor gefriergetrocknete und homogenisierte Proben in Quarzverdauungsröhrchen abwiegen und mit Aluminiumfolie vor Staub geschützt abdecken. Verwenden Sie ausschließlich sauberes, entkalktes und verbrennbares Glas, gründlich gereinigte Geräte sowie ultrareines, chromatographisches Wasser und Lösungsmittel für den gesamten Vorgang.Geben Sie zwei Milliliter 65 % Salpetersäure in die Aufschlussschläuche. Verwenden Sie einen Vortex-Mischer, um eine gründliche Benetzung jeder Probe zu gewährleisten. Danach setzen Sie die Aufschlussschläuche in eine Druckkammer ein.Schließen Sie die Druckkammer gemäß der Bedienungsanleitung und stellen Sie sie acht Stunden lang in einen vorgeheizten Ofen bei 170 Grad Celsius. Nach dem Entnehmen der Digestionsröhrchen aus der abgekühlten Druckkammer filtrieren Sie die Proben mit Wasser in Messkolben unter Verwendung von Einweg-Glasfasermembranen. Anschließend stellen Sie das Volumen mit Wasser auf 25 Milliliter ein.Bereiten Sie für jede Probe zwei Glas-Säulen mit je 11 Gramm Kationenaustauscherharz vor. Konditionieren Sie das Harz in den Säulen, indem Sie es nacheinander mit Wasser, zwei molarer Natriumhydroxidlösung und zwei molarer Salzsäure spülen. Überprüfen Sie die Leitfähigkeit des Wassers.Das nach der Konditionierung durch das Harz gespült wird. Danach die eine Hälfte der Probe auf jede Säule übertragen und nacheinander fünfmal mit je 10 Milliliter Wasser spülen. Anschließend die wässrigen Lösungen gefriertrocknen.Konditionieren Sie C18-Festphasen-Extraktions-Kartuschen gemäß der Bedienungsanleitung des Herstellers. Danach lösen Sie jeden gefriergetrockneten Rückstand in drei Milliliter Methanol und Wasser erneut auf. Eluieren Sie jeweils die eine Hälfte der Probe über eine separate C18-Festphasen-Extraktions-Kartusche in 2,5-Milliliter-Reagenzgläser.Anschließend spülen Sie die Kartuschen mit einem Milliliter Methanol und Wasser aus. Trocknen Sie die Reagenzgläser mit den Probelösungen in einem Vakuumkonzentrator, der auf 45 Grad Celsius erhitzt ist und ein Vakuum von etwa 50 Millibar aufweist. Lösen Sie nach dem Trocknen jeden Rückstand erneut in einem Milliliter Wasser auf und mischen Sie mit einem Vortex-Mischer.Anschließend die Lösungen in 1,5-Milliliter-Autosampler-Vials umfüllen. Für die chromatographische Analyse wird Lösungsmittel A hergestellt, indem 20 Milliliter 85%ige Phosphorsäure mit 980 Milliliter Wasser gemischt und die Lösung unter Vakuum durch einen Einweg-Glasfaservorfilter filtriert wird. Es werden Standardlösungen handelsüblicher benzener Polycarbonsäuren (BPCAs) hergestellt, um eine externe Standardkonzentrationsreihe zu erzeugen.Führen Sie die Chromatographie durch und quantifizieren Sie die BPCA-Gehalte durch Vergleich der jeweiligen BPCA-Peakflächen mit den Messungen einer externen Standardreihe. Die Reinheitsanforderungen an Chemikalien und Laborgeräte sind besonders hoch bei der substancespezifischen Kohlenstoff-14-Analyse von BPCAs. Die Blindwertbestimmung und Abstrichproben sind wichtig, um mögliche Quellen einer Probenkontamination zu überwachen.Wenn kohlenstoffspezifische Kohlenstoff-13- und Kohlenstoff-14-Analysen der pyrogenen Kohlenstofffraktion vorgesehen sind, wiederholen Sie die Chromatographie mehrmals für jede Probe und sammeln Sie die einzelnen BPCAs in ausreichender Menge mit einem Fraktionssammler, der an das HPLC-System angeschlossen ist. Entfernen Sie das Lösungsmittel, indem Sie die Fraktionen mit einem sanften Stickstoffstrom abblasen, während Sie sie auf 70 Grad Celsius erwärmen. Bereiten Sie anschließend das Oxidationsmittel vor, indem Sie zwei Gramm Natriumpersulfat in 15 Milliliter Wasser lösen.Lösen Sie jeden Rückstand erneut in vier Millilitern Wasser auf und überführen Sie die Proben in 12-Milliliter-Gasdichtgläser aus Borosilikatglas. Geben Sie anschließend ein Milliliter Oxidationsreagenz hinzu und verschließen Sie jedes Gefäß mit einem Standardverschluss, der eine Butylkautschuk-Trennwand enthält. Spülen Sie die gasdichten Gefäße, die die wässrigen Lösungen enthalten, acht Minuten lang mit Helium, um Kohlendioxid aus dem Gefäß und der Lösung zu entfernen.Anschließend die Proben in gasdichten Gefäßen oxidieren, indem sie 60 Minuten lang bei 100 Grad Celsius erhitzt werden. Nach dem Abkühlen der Proben auf Raumtemperatur das aus der Oxidation entstandene Kohlendioxid direkt an einem Isotopenverhältnis-Massenspektrometer auf Gehalt an Kohlenstoff-13 und an einem Beschleunigungs-Massenspektrometer auf Gehalt an Kohlenstoff-14 analysieren. Das beschriebene Verfahren ermöglicht die Grundlinientrennung aller BPCA-Zielverbindungen mittels HPLC, und Chromatogramme der referenzierten Materialien Tramazem und Grass-Char sind hier dargestellt.Durch Anpassung der Chromatographieparameter kann die Trennung weiterhin an spezifische Anforderungen angepasst werden. Die quantitative Analyse der Chromatogramme der referenzierten Materialien mit externen Standards sollte die hier dargestellten pyrogenen Kohlenstoffwerte ergeben. Die Werte für Kohlenstoff-13 und Kohlenstoff-14, die sich bei der Analyse gereinigter BPCAs der referenzierten Materialien hinsichtlich ihres Kohlenstoffisotopengehalts ergeben, sind hier aufgelistet.Wenn die Technik einmal beherrscht ist, kann sie innerhalb von drei Arbeitstagen durchgeführt werden. Daher hängt die Probendurchsatzrate davon ab, wie viele Proben gleichzeitig bearbeitet werden. Die Analyse von einem Dutzend Proben pro Woche in Duplikaten und mit isotopischen Informationen ist leicht erreichbar.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie die eindeutigen Schritte zur erfolgreichen Analyse pyrogener Kohlenstoffe auf spezifischer Verbindungsebene durchgeführt werden.

characterization-quantification-compound-specific-isotopic-analysis

Research

Forschung

JoVE Journal

Chemistry

Chemie

13 C-Isotopenmarkierung ist eine nützliche Technik für die Bestimmung der Zelle zentralen Stoffwechsel für verschiedene Arten von Mikroorganismen. Nachdem die Zellen mit einer bestimmten markiertem Substrat gezüchtet haben, können GC-MS-Messung zeigen funktionale Stoffwechselwege auf einzigartige Kennzeichnung Muster in proteinogenen Aminosäuren basiert.

Stoffwechselweg der Firmung und der Entdeckung durch 13 C-Kennzeichnung von proteinogenen Aminosäuren

Biokohle ist ein als Bodenverbesserung mit der Fähigkeit, nachhaltig zu maskieren Kohlenstoff, verbessern Substratqualität und sorb Verunreinigungen verwendet kohlenstoffreichen Materials. Dieses Protokoll beschreibt die 17 Analyseverfahren zur Charakterisierung von Biokohle, die erforderlich ist, bevor Groß Umsetzung dieser Änderungen in der Umwelt verwendet.

Physikalische, chemische und biologische Charakterisierung von Six Biokohlen Produziert für die Sanierung von Altlasten

Verfahren umfassende zweidimensionale Gaschromatographie mit Stickstoff Chemolumineszenznachweise kombiniert wurde on-line-Analyse von stickstoffhaltigen Verbindungen, die in einer komplexen Kohlenwasserstoffmatrix entwickelt und angewendet.

On-line-Analyse von stickstoffhaltige Verbindungen in komplexen Kohlenwasserstoff Matrixes

Wir präsentieren ein Protokoll zur Identifizierung und Quantifizierung der Komponenten in Mischungen von Spezies, die ähnliche Proteine besitzen. Die Massenspektrometrie detektiert Peptide zur Identifizierung und liefert eine relative Quantifizierung durch Verhältnisse der Peakflächen. Als Werkzeugfutter zur Betrugserkennung kann die Methode 1 % Pferd im Rind nachweisen.

Artbestimmung und Quantifizierung in Mischungen Mit MRM-Massenspektrometrie von Peptiden, der Fleisch-Authentifizierung

Wir schlagen ein Protokoll vor, um Fettsäuren zu identifizieren, ohne sie reinigen zu müssen. Es kombiniert Informationen über die Retentionszeiten mit den Massenspektren von drei Arten von Fettsäurederivaten: Fettsäuremethylester (FAMEs), 4,4-Dimethyloxazolinderivate (DMOX) und 3-Pyridylcarbinylester (Picolinyl).

Identifizierung von Fettsäuren in<em&gt; Bacillus cereus</em

Hier präsentieren wir eine potentiometrische Titrationstechnik zur genauen Quantifizierung von Carbonylverbindungen in Pyrolyse-Bioölen.

Bestimmung der Carbonylfunktionen in Bio-Öle durch potentiometrische Titration: Die Faix Methode

Genaue Bestimmung der Fließgeschwindigkeit der entwickelten Gase ist der Schlüssel um die Details der Reaktionen zu studieren. Wir bieten eine neuartige Quantitative Analyse-Methode der entsprechenden charakteristischen Spektrum-Analyse für Thermogravimetrie-Masse Spektrumanalyse durch Einführung der Kalibrierung das charakteristische Spektrum und die relative Empfindlichkeit für den Erhalt der Durchfluss.

Quantitative Analyse von Thermogravimetrie-Masse-Spektrumanalyse für Reaktionen mit weiterentwickelten Gasen

Diese Methode zur zweistufigen Pyrolyse online gekoppelt mit der Gaschromatographie mit massenspektrometrischer Erkennung und Datenauswertung kann zur Mehrkomponenten-Analyse von Tattoo-Farben und zur Diskriminierung von gefälschten Produkten eingesetzt werden.

Eine zweistufte Pyrolysis-Gas-Chromatographie-Methode mit Massenspektrometrische Erkennung zur Identifizierung von Tattoo-Ink-Inhaltsstoffen und gefälschten Produkten

Hier stellen wir ein Verfahren mit zweidimensionaler Gaschromatographie und Stickstoffchemilumineszenzdetektion (GCxGC-NCD) vor, um die verschiedenen Klassen stickstoffhaltiger Verbindungen in Diesel- und Düsenbrennstoffen umfassend zu charakterisieren.

Stickstoff-Compound-Charakterisierung in Kraftstoffen durch mehrdimensionale Gaschromatographie

Wir stellen den Prozess der Isolierung, Vermehrung und Charakterisierung von Kohlenwasserstoff-abbauenden Bakterien aus aquatischen Lebensräumen vor. Das Protokoll beschreibt die Isolierung von Bakterien, die Identifizierung mit der 16S-rRNA-Methode und die Prüfung ihres Kohlenwasserstoffabbaupotenzials. Dieser Artikel würde Forschern helfen, die mikrobielle Biodiversität in Umweltproben zu charakterisieren und insbesondere nach Mikroben mit Bioremediationspotenzial zu suchen.

Isolierung, Vermehrung und Identifizierung von Bakterienarten mit kohlenwasserstoffmetabolisierenden Eigenschaften aus aquatischen Lebensräumen

Hier wird eine Methode zur Quantifizierung von Mikro- und Nanoplastik aus Polybutylenadipatterephthalat im Boden mittels Kernspinresonanzspektroskopie beschrieben. Diese Technik verbessert die bestehende Methodik, da sie sich auf die Quantifizierung von Nanoplastik erstreckt und leicht für die Verarbeitung von Umweltproben in großen Mengen angepasst werden kann.

Quantifizierung von Polybutylenadipat-Terephthalat-basierten Mikro- und Nanokunststoffen aus dem Boden mittels Protonenkernspinresonanzspektroskopie

Erfahren Sie die BPCA-Methode zur Charakterisierung, Quantifizierung und Isotopenanalyse von Pyrogenem Kohlenstoff in Umweltproben. Diese Technik ermöglicht präzise Analysen für Archäologie und Kohlenstoffkreislaufforschung.

Charakterisierung, Quantifizierung und substanzspezifische Isotopenanalyse von Pyrogene Kohle Benzolpolycarbonsäuren (BPCA)

Weitere Videos entdecken