Caracterización, cuantificación y compuesto específico análisis isotópico de carbono Pirogenica utilizando benceno policarboxílicos (BPCA)

Summary

Presentamos el método del ácido policarboxílico de benceno (BPCA) para evaluar el carbono pirogénico (PyC) en el medio ambiente. El enfoque específico del compuesto proporciona de manera única información simultánea sobre las características, la cantidad y la composición isotópica (¹³C y ¹⁴C) de PyC.

Abstract

Fuego derivados, carbono pirogénico (PyC), a veces llamado negro de carbón (BC), es el residuo sólido carbonoso de la biomasa y de combustible fósil de combustión, tales como char y hollín. PyC es ubicuo en el medio ambiente debido a su larga persistencia, y su abundancia podría incluso aumentar con el aumento previsto de la actividad de incendios forestales global y la continua quema de combustibles fósiles. PyC también se produce cada vez más de la pirólisis de residuos orgánicos industriales, que produce enmiendas del suelo carbonizados (biochar). Además, la aparición de la nanotecnología también puede resultar en la liberación de compuestos PyC-como para el medio ambiente. Por lo tanto, es una alta prioridad para detectar de forma fiable, caracterizar y cuantificar estos materiales carbonizados con el fin de investigar sus propiedades ambientales y para comprender su papel en el ciclo del carbono.

A continuación, presentamos el método del ácido benceno policarboxílico (BPCA), que permite la evaluación simultánea de caracterís de PyCPalillos, la cantidad y composición isotópica ⁽¹³ C y ¹⁴ C) en un nivel molecular. El método es aplicable a una gama muy amplia de materiales de muestra ambientales y detecta PyC en un amplio intervalo de la serie continua de combustión, es decir, que es sensible a la biomasa, así como caracteres de alta temperatura y el hollín carbonizado ligeramente. El protocolo de BPCA que aquí se presenta es simple de emplear, altamente reproducible, así como fácilmente extensible y modificable a requisitos específicos. Por lo tanto, proporciona una herramienta versátil para la investigación de los PyC en diversas disciplinas, que van desde la arqueología y medicina forense ambientales para el biochar y el ciclo del carbono investigación.

Introduction

En un proceso de combustión completa, la biomasa o combustibles fósiles se convierte en CO _2, H ₂ O y los residuos inorgánicos (cenizas). Sin embargo, en virtud de las limitaciones locales o temporales de oxígeno, la combustión incompleta y se convierte en la pirólisis se lleva a cabo, produciendo un residuo orgánico sólido conocido como char ^1. Estos residuos carbonizados también se refieren a la materia orgánica como pirógeno (PyOM) y se componen principalmente de carbono pirogénico (PyC) o, como sinónimos, el carbono negro (BC) ^2-4. Procesos de carbonización son omnipresentes y pueden ser parte de ambos ^5-6 de combustión natural y antropogénico. Wildfire es un proceso natural importante, intrínsecos a la mayoría de los ecosistemas, que produce una cantidad significativa de PyC cada año ^4,7-10. Del mismo modo, la quema de combustibles fósiles para la producción de energía en la industria y el transporte presenta una importante fuente antropogénica de PyC ^11-13. Ambas fuentes contribuyen a la ubicuidad de los PyC en el medio ambiente: PyC está presente enel aire, en forma de aerosoles ^13-14, en agua como partículas o de materia orgánica disuelta ^15-17, así como en los núcleos de hielo ^{18-19, 20-21,} suelos y sedimentos ^22-24 en tamaños que varían de m a nm (por ejemplo, un gran tronco de árbol carbonizado después de un incendio forestal o partículas de hollín a escala nanométrica que se escapan de un motor diesel de escape). La ubicuidad de los PyC en el medio ambiente no es sólo debido a las grandes velocidades de producción, sino también a su larga persistencia y la relativa estabilidad frente a la degradación ^25-26. Aunque los tiempos exactos de rotación aún no se han establecido y pueden depender de las condiciones ambientales específicas ^27-28, parece claro que PyC se descompone fácilmente en menos de CO ₂ que la mayoría de otras formas de carbono orgánico ^29-30. Esta observación tiene una implicación importante para el ciclo global del C: como almacén de materiales carbonizados PyC para un tiempo relativamente largo, que secuestran C en formas orgánicos que de otro modo serían rápidamente respired _en forma de _CO2, lo que reduce las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero a través del tiempo ^31-32.

Además del aspecto atenuante climático, caracteres tienen propiedades más relevantes para el medio ambiente. Su alta porosidad, área superficial y carga superficial negativa pueden inmovilizar compuestos peligrosos ³³ y mejorar la fertilidad del suelo ^34-35. El reconocimiento de caracteres como enmienda del suelo potencialmente beneficioso llevó al campo emergente de la llamada tecnología biocarbón ^36. El biocarbón es probable que se produce en grandes escalas en los próximos años y por lo tanto aumentar significativamente la abundancia PyC en los suelos ^37. Por otra parte, también se prevé que la ocurrencia de incendios forestales y la quema de combustibles fósiles que se mantenga alta en el transcurso del siglo ^21º, contribuyendo continuamente grandes cantidades de PyC con el medio ambiente ^11,38-39. Otra fuente cada vez más importante de PyC es probable que sea la nanotecnología que también utilizancompuestos s PyC-como ^40-41. Por lo tanto, es crucial para detectar, caracterizar y cuantificar estos materiales pirógenos con precisión con el fin de investigar sus propiedades y comprender su papel en el medio ambiente.

A continuación, presentamos el uso de un enfoque específico del compuesto del estado de la técnica para analizar PyC en diversas muestras: la generación más reciente del método del ácido benceno policarboxílico (BPCA) ^42. Este método es ampliamente aplicable dentro de la investigación PyC ya que se dirige directamente a la "columna vertebral" de PyC: sus estructuras condensados ​​policíclicos que se forman durante el tratamiento térmico ^{43 a 45} y que son, por tanto inherente a todas las diversas formas de PyC ^5,46. Sin embargo, estas estructuras no son directamente evaluables por medio de cromatografía, debido a su tamaño y la heterogeneidad. Para el análisis de cromatografía tales compuestos pirógenos, PyC se digiere primero con ácido nítrico a alta temperatura y presión, lo que rompe elgrandes estructuras policíclicos descompone en sus componentes básicos, el individuo BPCAs (cf. Figura 1). Los BPCAs son a continuación, después de unos pocos pasos de purificación, susceptibles de análisis cromatográfico ^20,42. PyC este modo se aisló y se analizó en un nivel molecular y se puede utilizar para cuantificar la abundancia PyC en compartimentos ecológicos ^20,42. El método BPCA caracteriza adicionalmente, el PyC investigado cuando los rendimientos relativos de B3-, B4-, B5 y B6CA se comparan (cf. Figura 1): la proporción respectiva de BPCAs diferente carboxilado está relacionada con el tamaño de las estructuras policíclicos original y está Por lo tanto, indicativo de la calidad y la pirólisis de PyC temperatura ^44,47-48. Por otra parte, el método presentado permite la determinación de la composición isotópica C ⁽¹³ C y ¹⁴ C) de PyC porque el BPCAs individual, derivados directamente de estructuras pyc puros, puede ser isotópicamente analyzed después del aislamiento (véase la Figura 1, los pasos 5 y 6) ^49. Análisis isotópico-compuesto específico de PyC es de gran interés ^50, ya que se puede utilizar, por ejemplo, para distinguir entre la biomasa precursor de caracteres en las regiones tropicales ^51-52, para derivar la edad de materiales carbonizados ^53-54 o rastrear PyC en Los estudios de ciclo C con un marcador isotópico ^26,55-56. Más información de los PyC, así como la historia del método BPCA, desarrollo y aplicaciones en particular, se puede encontrar en Wiedemeier de 2014 ^57, desde donde se recopilaron parte de los párrafos y parte de la discusión anterior.

Protocol

1. Precauciones generales y Preparaciones

1. Utilice sólo limpia, descalcificación (HCl al 10% bañera) y manufacturas de vidrio quemado (500 ° C durante 5 horas), herramientas limpiado a fondo y ultrapura, cromatografía líquida de alta presión (HPLC) de agua y disolventes de grado durante todo el procedimiento.
2. Liofilizar y homogeneizar las muestras con un molino de bolas libre de carbono ⁵⁸ y determinar su contenido de carbono orgánico total (COT) por análisis elemental ^59-60.
   Nota: Los requisitos de pureza de los productos químicos y equipos de laboratorio son especialmente altos para el análisis específico del compuesto ^14C de BPCAs. Incluyen evaluaciones en blanco ⁴⁹ y ⁶¹ pruebas de golpe para vigilar las posibles fuentes de contaminación de la muestra.

2. HNO ₃ Digestión

1. Pesar liofilizado y muestras homogeneizadas (cf. 1.2.) En tubos de digestión de cuarzo y la cubierta contra el polvo con papel de aluminio.
   1. Para PyC quantificatien la caracterización y efectos, utilizar muestras que contienen> 1 mg TOC ^42. Por lo tanto, en el caso de los suelos y los sedimentos, el uso ca. 200-400 mg y en el caso de muestras orgánicas ricos, tales como carbones vegetales puros, uso ca. 10 a 20 mg por digestión tubo.
   2. Para su posterior análisis específico del compuesto isotópica de PyC ⁽¹³ C y ¹⁴ C), asegúrese de que la muestra contiene suficiente BPCA-C para cumplir con los límites de detección del espectrómetro de masas de relaciones isotópicas en particular, que se utilizarán después del paso 6. Si hay sin información a priori sobre la cantidad de PyC una muestra disponible (por ejemplo, a partir de mediciones anteriores), cuantificar su contenido primera PyC (pasos 1 - 5) y preparar la muestra más adelante si los rendimientos BPCA-C son demasiado bajos para el análisis isotópico.
      Nota: Incluir muestras de blanco y con referencia conocida PyC y ¹³ C y ¹⁴ C contenido (por ejemplo, a partir de los materiales de referencia "carbono negro", los resultados sí cf.cción). Esto permitirá que para comprobar la reproducibilidad de la cuantificación PyC y permitir cálculos de corrección en blanco de las mediciones isotópicas específicas del compuesto después de análisis.
2. Añadir 2 ml de 65% _HNO3 en los tubos de digestión, utilice un mezclador de vórtice para ayudar a la humectación de la muestra y luego insertar los tubos de digestión en la cámara de presión. Cierre las cámaras de presión de acuerdo con el manual de ⁶² y ponerlos en un horno precalentado a 170 ° C durante 8 horas.
   PRECAUCIÓN: Después de la digestión, las cámaras permiten enfriar el interior del horno y sólo se abren bajo la campana de humos después de que llegaron a temperatura ambiente porque los gases nocivos pueden escapar.
3. Filtrar las muestras con agua en matraces volumétricos usando filtros de fibra de vidrio desechable (<0.7 micras), por ejemplo en jeringas de vidrio, y ajustar el volumen a 25 ml. Se necesita la dilución para detener la digestión.
   Nota: Los 25 ml de soluciones que contienen el BPCAs se pueden almacenar enel refrigerador por hasta 2 meses antes de su procesamiento ulterior. La digestión puede, en principio, también llevarse a cabo utilizando otros instrumentos, por ejemplo, con un sistema de microondas a presión ^16. En ese caso, las pruebas deben procesarse con materiales de referencia para comprobar la reproducibilidad y recuperaciones BPCA método (véase la sección de resultados representativos).

3. La eliminación de cationes

1. Para cada muestra, preparar dos columnas de vidrio (altura 400 mm, 15 mm de diámetro) con 11 g de resina de intercambio catiónico por columna. Condicionar la resina dentro de las columnas de forma consecutiva aclarándolo con: 2 volúmenes de columna de agua, 1 volumen de columna de NaOH 2 M, 2 volúmenes de columna de agua de pH de neutralización, 1 volumen de columna de HCl 2 M, y, finalmente, 2 volúmenes de columna de agua .
2. Compruebe que la conductividad del agua, que se enjuagó a través de la resina después de su acondicionado. La resina es considerada como acondicionada adecuadamente cuando la conductividad es inferior a 2 microsiemens por centímetro ^-1.
3. Ponga una media de la muestra (es decir, 12,5 ml, cf. paso 2.3) en cada columna, lávense secuencialmente 5 veces con 10 ml de agua y se seca por congelación la solución acuosa después. La muestra es estable después de la liofilización y se puede almacenar hasta una semana antes del procesamiento adicional si se mantiene seco en un lugar oscuro y fresco.
   Nota: El uso de nitrógeno líquido para congelar las muestras ( 'Snap congelación'), ya que evita la congelación de HNO _3, lo cual puede resultar en un charco de solución fuerte de ácido no congelar. Asegúrese de que el liofilizador es una prueba de ácido para un buen grado y la prueba de una posible contaminación por los gases de la bomba de vacío si se pretende un análisis específico del compuesto ^14C de BPCAs.

4. La eliminación de compuestos apolares

1. Acondicionar las cartuchos de extracción en fase sólida C18 de acuerdo al manual de instrucciones del fabricante, es decir, consecutivamente enjuagarlos con 2,5 ml de metanol, 2,5 ml de agua unand finalmente con 2,5 ml de metanol / agua (1: 1 v / v).
2. Se vuelve a disolver el residuo liofilizado en 3 ml de metanol / agua (1: 1 v / v). Eluir cada medio de la misma (1,5 ml) sobre un cartucho de extracción en fase sólida C18 separado en 2,5 ml tubos de ensayo. Enjuagar los cartuchos con otro 1 ml de metanol / agua (1: 1 v / v).
3. Secar los tubos de ensayo con la solución de muestra, por ejemplo, utilizando un concentrador de vacío, se calentó a 45 ° C y con un vacío de aproximadamente 50 mbar. Otros medios de evaporación también se pueden utilizar, por ejemplo un sistema de soplado hacia abajo con N ₂ gas como en el paso 6.
4. Se vuelve a disolver el residuo en el tubo de ensayo con 1 ml de agua. la disolución de apoyo con vórtex y traslado a 1,5 ml viales de muestreador automático.
   Nota: Las muestras se pueden almacenar en el refrigerador por hasta 3 meses en esta etapa ^42.

5. Cromatografía

1. Preparar un disolvente mezclando ácido ortofosfórico 20 ml de 85% con 980 ml de agua y filtrar los sOlution a través de un filtro de fibra de vidrio desechable usando vacío. No exponga a la luz solar Un solvente y usarla dentro de las 24 horas con el fin de evitar el crecimiento de algas. Utilice acetonitrilo puro de calidad HPLC como disolvente B.
2. Preparar soluciones estándar de disponible comercialmente BPCAs (hemimelítico, trimelítico, piromelítico, ácido pentacarboxílico y melítico) para producir una serie de concentración estándar externo (por ejemplo, 6 viales que contienen 5, 20, 60, 100, 150 y 250 g de cada uno BPCA mezclaron conjuntamente en 1 ml de agua, respectivamente).
3. Llevar a cabo la cromatografía utilizando la configuración en la Tabla 1 y la Tabla 2 y cuantificar el contenido BPCA mediante la comparación de las respectivas áreas de los picos BPCA a las mediciones de la serie estándar externo ^63.
4. Expresar los resultados de cantidad PyC en BPCA-C / peso seco de la muestra [g / kg] o BPCA-C / TOC [%]. Por otra parte, las características cualitativas de la PyC en las muestras se pueden describir utilizando proporciones de individual BPCAs, por ejemplo, la proporción de B6CA (B6CA / BPCA [%]) indica el grado de condensación aromático de la PyC ^44.

6. oxidación húmeda de Purified BPCAs para la posterior ¹³ C y ¹⁴ C Análisis

1. Después de la etapa 5.3., Recoger los BPCAs individuales en cantidad suficiente (por ejemplo,> 30 mg BPCA-C de espectrómetros de masas de acelerador actuales ^49,64) utilizando un colector de fracciones conectado a la HPLC ⁴⁹ y luego eliminar los disolventes soplando hacia abajo con las fracciones una suave corriente de _N2 mientras se calienta a 70 ° C. Sólo pequeñas cantidades de ácido fosfórico líquido, incluyendo el BPCAs, permanecerán en el vial.
2. Preparar el reactivo oxidante mediante la disolución de 2 g de Na ₂ S ₂ O ₈ en 50 ml de agua, recién preparadas dentro de las 24 horas de uso.
   Nota: Se recristaliza el persulfato de sodio dos veces para mejorar su pureza disolviendo completamente varios gramosen agua caliente y luego recogiendo el sólido después de que el agua se haya enfriado ^65-66.
3. Se vuelve a disolver el residuo soplado hacia abajo (paso 6,1) con 4 ml de agua y transferencia de la muestra a 12 ml vial de borosilicato estanca a los gases. Añadir 1 ml de reactivo oxidante y cerrar con tapa estándar que contiene un diafragma de caucho de butilo.
4. Purgar el vial hermético al gas, incluyendo la solución acuosa con él durante 8 min para eliminar CO ₂ del vial y la solución ^66.
5. Oxidar las muestras en los viales impermeables a los gases por calentamiento a 100 ° C durante 60 min.
6. Directamente analizar el CO _{2 a} partir _de la oxidación de los espectrómetros de masas-relación isotópica de ¹³ contenido de C ^65-66 y en los espectrómetros de masas aceleradas para el contenido de ^{14C 67-68.}
   Nota: Las muestras oxidadas se pueden almacenar durante al menos una semana antes de ^{66 13} C y / o ¹⁴ análisis C.

Results

Recomendamos probar el método de puesta a punto mediante la medición de un conjunto de materiales PYC bien descritos ( "materiales de referencia de carbono negro") que han sido ampliamente utilizados para diversos desarrollos del método y las comparaciones en la literatura ^44,48,69-77. La información sobre los materiales de referencia está disponible en la Universidad de Zurich (http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials).

El procedimiento descrito permite la separación de línea de base de todos los compuestos diana BPCA por HPLC. Los cromatogramas de chernozem '' los materiales de referencia (suelo limoso con un contenido significativo PyC) y la carbonilla hierba (hecho de Oryza sativa) se muestran en la Figura 2. Mediante el ajuste de los parámetros de cromatografía en las Tablas 1 y 2 (por ejemplo, temperatura cromatografía,pH de disolvente A o el caudal, etc.), la separación puede ser modificado adicionalmente para las necesidades específicas ^42,63.

El análisis cuantitativo de los cromatogramas de los materiales de referencia 'con estándares externos (paso 5.3.) Debe ceder los valores PYC representados en la figura 3. Tenga en cuenta que los cambios leves en el procedimiento (por ejemplo, la omisión de la etapa 3 o 4 en casos específicos), puede dar lugar a valores más altos PYC. En general, las recuperaciones se deben revisar las normas BPCA puros: materiales de referencia con púas pueden ayudar a detectar pérdidas desproporcionadas en los pasos 3 y 4, y proporcionar información sobre el rendimiento de cromatografía en el paso 5 ^42,63.

La Tabla 3 muestra los valores de ¹³ C y ¹⁴ C que se obtienen cuando se purifica BPCAs de materiales de referencia se analizan para su contenido isotópico de carbono después del paso 6. Pararesultados fiables, es imprescindible para recoger cantidades suficientes de BPCA-C (por ejemplo,> 30 mg BPCA-C de espectrómetros de masas de acelerador actuales, véase Figura 4) y tomar todas las medidas posibles para minimizar la contaminación de la muestra por extraños C ⁴⁹ .

Además de comprobar el método de la configuración con los materiales de referencia como se describe anteriormente, es altamente recomendable para preparar y medir las muestras de repeticiones, tanto para PyC cuantificación (etapa 5) y posterior-compuesto específico ¹³ C y ¹⁴ C análisis de BPCAs (paso 6 ).

Figura 1:. El procedimiento de análisis BPCA En el paso 2 del protocolo, las estructuras condensados ​​aromáticos policíclicos PYC se digieren, la producción de los diferentes BPCAs, que son then limpia adicionalmente (pasos 3 y 4) y cromatográficamente analizó y se separa (paso 5). Después de la oxidación húmeda (paso 6), los BPCAs purificadas son susceptibles de análisis específico del compuesto isotópico ⁽¹³ C y ¹⁴ C) en espectrómetros de masas de relaciones isotópicas-. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2:. Los cromatogramas de separación BPCA registradas pertenecen a los "chernozem" materiales de referencia de carbono negro (a), y "char hierba" (b). la separación de la línea de base se logra para todos los compuestos diana BPCA (B6CA; B5CA; 1,2,4,5- 1,2,3,5-, 1,2,3,4-B4CA;. 1,2,4, 1,2,3-B3CA) ^42. En la formación de los materiales de referencia de carbono negro está disponible en la Universidad de Zurich (http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials). Esta cifra se modificó a partir Wiedemeier et al. 2013 ⁴² y se reproduce con permiso de Elsevier. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3:. Repetirse las mediciones PYC de diferente negro de carbón Materiales de Referencia Las barras de error de las réplicas de laboratorio son más pequeños que el tamaño del símbolo y el coeficiente de variación promedio de 5% (mínimo: 1%, máx: 10%). Esta cifra se modificó a partir Wiedemeier et al. 2013 ⁴² y se reimprime con permiso de Elsevier.objetivo "https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig3large.jpg" = "_ blank"> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: El radiocarbono ⁽¹⁴ C) Los valores para B5CA y B6CA Aislado de una moderna y una Char Fossil El error dado se compone de correcciones sobre el acelerador instrumentales fondo espectrómetro de masas y de la pieza en bruto para la oxidación húmeda.. La línea gris continua representa una línea idealizada de la mezcla de lo real valor de F ¹⁴ C de la muestra respectiva y la contaminación externa medio determinado. Esta cifra se modificó a partir Gierga et al. 2014 ⁴⁹ y se reproduce con permiso de Elsevier. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de THes figura.

fase móvil A	20 ml de orto ácido fosfórico (85%) en 980 ml de agua ultrapura
fase móvil B	acetonitrilo
columna	C18 de fase inversa (cf. lista de materiales para más detalles)
temperatura de la columna	15 ° C
tasa de flujo	0,4 ml min -1
identificación	tiempo de retención, la absorción UV a 216 nm
cuantificación	estándares externos de BPCAs
presión	ca. 120 bar

Tabla 1: Configuración de la cromatografía.

hora	fase móvil B
[Min]	[% En volumen]
0	0,5
5	0,5
25.9	30
26	95
28	95
28.1	0,5
30	0,5

Tabla 2: Mezcla de gradiente de Fases móviles.

	Char mayor		BPCA
	δ 13 C [‰ vs VPDB]
carbón de leña de castaño	-27,4 una	una	-27.7	± 0,8
Char maíz	-12.9	± 0,4	-13.0	± 0,4
	F 14 C [%]
carbón de leña moderna	1.142 b	± 0,004 b	1.13	± 0,013
carbón fósil	0.003 b	± 0,001 b	0,014	± 0,001

Tabla 3:. Los valores isotópicos de carbono (δ ¹³ C y F ¹⁴ C) de materiales de referencia y Char compuesto específico análisis isotópico de los BPCAs Correspondiente Los valores representan BPCA B6CA y B5CA que fueron recogidos de forma simultánea en el paso 5. Sin embarer, análisis isotópico de BPCAs individuales se puede conseguir de forma análoga al BPCAs se recogen por separado. De datos char aparente es de Yarnes et al. (2011) ⁷³ para el carbón de leña de castaño (a) y desde Gierga et al. (2014) ⁴⁹ para el fósil y la carbonilla moderna (b). Los errores de las mediciones δ ¹³ C son los errores estándar de los triplicados mientras que los errores de las mediciones F ¹⁴ C (char mayor: ETH-50456, ETH-50458; BPCA: ETH-62324, ETH-62335) se derivan de la propagación de errores ^64.

Discussion

El método BPCA tiene varias ventajas importantes en comparación con otros métodos disponibles pyc ^78-79: i) se detecta PyC en un amplio intervalo de la serie continua de combustión, es decir, que es sensible a carbonizado ligeramente la biomasa, así como caracteres de alta temperatura y el hollín ^{42 , 70,} ii) se puede caracterizar de forma simultánea ^16,44,80-81, cuantificar y ^20,42 isotópicamente analizar PyC ^{49-50,66,73,82-83,} iii) es aplicable a una gama muy amplia de muestras ambientales materiales de ^42,70, y iv) su metodología ha sido revisado intensamente y se podría poner en un marco coherente con las evaluaciones de otros métodos PYC ^{44,47,70,84-85.} Por todas estas razones, el enfoque BPCA es sin duda el método más versátil PyC disponible hasta la fecha, cuyos supuestos subyacentes son bien limitados y se han probado de forma continua contra otros métodos.

El protocolo anterior consolida los StrenGTHs de métodos anteriores BPCA en un único procedimiento, es altamente reproducible, fácil de emplear y se pueden ampliar y modificar para requisitos específicos. Por ejemplo, cuando la cromatografía se lleva a cabo con un gradiente de pH en lugar de un disolvente orgánico, la proporción de isótopos-monitoreo en línea de BPCAs es posible ^42, obviando la necesidad de la etapa de oxidación húmeda. Del mismo modo, la eliminación de los cationes y / o compuestos apolares (pasos 3 y 4) se puede omitir cuando se sabe que las muestras particulares no contienen tales compuestos (por ejemplo, en algunos casos de caracteres producidas en el laboratorio).

Al igual que todos los métodos de PyC, el procedimiento BPCA tiene algunas limitaciones, también. En este sentido, es importante destacar que el enfoque de BPCA subestima inherentemente cantidad total PyC en las muestras: el método destruye gran parte de las estructuras policíclicos pyc con el fin de extraer sus bloques de construcción BPCA, por tanto, no cuantitativamente la recuperación de todos los PyC en la forma de BPCAs20,86. Los factores de conversión se han propuesto en el pasado para traducir rendimientos BPCA en el contenido total de PYC. Sin embargo, la búsqueda de un factor de conversión correcto es prácticamente imposible debido al grado de condensación heterogénea aromático en la mayoría de los caracteres ^41,48,80,86. En muchos casos, las cantidades pyc de las muestras se comparan con relación a otra ^42,81,87-88. Entonces le sugerimos no utilizar ningún factor de conversión y simplemente informar de los datos BPCA ", medida" ^48. En casos particulares, cuando se toman los rendimientos BPCA para estimar cantidades absolutas PYC ^24,89-90, el factor de conversión publicado originalmente ^{el 20} de 2,27 parece apropiado, ya que convierte la BPCA produce en estimaciones conservadoras de contenidos PYC ^86.

Otra dificultad con los métodos de pyc es que son potencialmente sensibles a la interferencia, materiales y / o que PyC se produce durante el propio análisis, lo que lleva a una sobreestimación de la no-pycel contenido real PyC en muestras de ^70. El enfoque BPCA es muy robusto frente a tales materiales de interferencia ^70, no se produce ningún PyC por sí mismo ^16,70,86 y es de naturaleza conservadora (cf. párrafo anterior). Incluso grafito, un material químicamente muy similar a PyC pero de origen petrogénico, no interfiere con las mediciones de BPCA ^{(resultados no publicados Schneider, MPW. Zurich, (2013)).} Hasta ahora, las interferencias-pyc no sólo se conoce para el método de BPCA algunas condensada, pigmentos aromáticos de hongos ^91, que deben ser cuantitativamente insignificante para la gran mayoría de los estudios ^86. El método BPCA con su simultánea cualitativa, cuantitativa y ¹³ C y ¹⁴ C información isotópica es, pues, una excelente herramienta para la investigación de los PyC en diversas disciplinas.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
molino de bolas	Retsch	N/A	molino de bolas con tarras y bolas de molienda sin carbono (Retsch MM 200 con tarras y bolas de molienda de ágata)
horno de combustión	Nabertherm	N/A	horno de combustión/horno de mufla con una temperatura de 500 &°; C (Nabertherm L40/11 o similar)
bombas de presión con cámaras de presión de PTFE, tubos de digestión de cuarzo con tapas de cuarzo	Seif Aufschlusstechnik, Unterschleissheim, Alemania	N/A	Helma U. Rudolf Seif Aufschlusstechnik Fastlingerring 67 85716 Unterschleissheim Germany Tel: (+49) 89 3108181
mezclador de vórtice	suministro de laboratorio común	N/A
horno& nbsp;	Thermo Scientific	50051010	con temperatura constante (Thermo Scientific Heraeus o similar)
sistema de colector de vacío con conectores de PTFE	Machery Nagel	Chromabond 730151 730106	ftp://ftp.mn-net.com/english/Instruction_leaflets/Chromatography/SPE/CHROMABOND_VK_DE_EN.pdf
jeringas de vidrio reutilizables con filtros de fibra de vidrio desechables	Machery Nagel	730172 730192 http://www.mn-net.com/SPEStart/SPEaccessories/EmptySPEcolumns/tabid/4285/language/en-US/Default.aspx
Matraces de vidrio aforados de 25 ml	Suministro de laboratorio común	N/A	A A diferencia de todos los demás artículos de vidrio, no los quemen para garantizar la precisión volumétrica. En su lugar, limpie en baño ácido, con ultrasonidos y con agua ultrapura.
Columnas cromatográficas de vidrio con frita y llave de paso de PTFE y lana de vidrio	hechas a medida	N/A	dimensiones de las columnas de vidrio: ca. 40 cm de largo, ca. 1.5  resina
intercambio catiónico	Sigma Aldrich	217514	Dowex 50 WX8 400
conductímetro	WTW	300243	LF 320 Set
matraces cónicos de 100 ml para liofilizador	suministro de laboratorio común	N/A nitrógeno
líquido	equipo de laboratorio común	N/A	para la congelación rápida de la solución aequous después de la eliminación de cationes
liofilizador	Christ	N/	A Alpha 2 - 4 LD plus
C18 cartuchos de extracción en fase sólida	Supelco	52603-U	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/supelco/52603u?lang=de®ion=CH
tubos de ensayo de vidrio de 2,5 ml	Agilent Technologies	5022-6534	http://www.chem.agilent.com/store/en_US/Prod-5022-6534/5022-6534?navAction=push&navCount=0
concentrador	Eppendorf	5305000.100
Viales de muestreador automático de HPLC de 1,5 ml	en función de la HPLC	N/A
Viales colectores de fracciones de 6 ml	en función de la HPLC	N/A
gas de alta pureza N2 equipo de	laboratorio común	N/A
12 ml de viales herméticos al gas de borosilicato Labco		538W	http://www.labco.co.uk/europe/gas.htm#doublewad12ml
agujas	B Braun	4665643	http://www.bbraun.ch/cps/rde/xchg/cw-bbraun-de-ch/hs.xsl/products.html?prid=PRID00000510
gas He de alta pureza	equipo de laboratorio común	N/A
HNO3 (65%) p.a.	Sigma Aldrich	84378	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/84378?lang=de®ion=CH
2 M HCl	Sigma Aldrich	258148	mezcla con agua ultrapura para lograr una solución de 2 M
NaOH	Sigma Aldrich	71691	con agua ultrapura para lograr una solución de metanol de 2 M
	Sigma Aldrich	34860	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/34860?lang=de®ion=CH
agua	Milli-Q	Z00QSV0WW	Tipo 1 de grado, optimizada para
ácido ortofosfórico	Sigma Aldrich	79606	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/79606?lang=de®ion=CH
acetonitrilo	Sigma Aldrich	34851	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/34851?lang=de®ion=CH
Columna de fase reversa C18	Agilent Technologies	685975-902	Agilent Poroshell 120 SB-C18 (4,6 x 100 mm)
Na2S2O8, persulfato sodio	Sigma Aldrich	71890	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/71890?lang=de®ion=CH
BPCA fuerteácido trimelítico >
	Sigma Aldrich	92119	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/92119?lang=de®ion=CH
ácido hemimelítico	Sigma Aldrich	51520	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/51520?lang=de®ion=CH
ácido	piromelíticoSigma Aldrich	83181	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search? término=83181& interface=Todo& N=0& mode=match%20partialmax& lang=de& region=CH& focus=producto
ácido bencenopentacarboxílico	Sigma Aldrich S437107		http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/s437107?lang=de®ion=CH
ácido melítico	Sigma Aldrich	M2705
http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/m2705?lang=de®ion=CHpatrones de oxidación
ácido ftálico	Sigma-Aldrich	80010	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/80010?lang=de®ion=CH
sacarosa	Sigma-Aldrich	S7903	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/s7903?lang=de®ion=CH
carbono negro materiales	de referencia Universidad de Zúrich	N/A	http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials