Caractérisation, Quantification et spécifiques composé isotopiques Analyse des pyrogénée carbone Utilisation Benzène Acides polycarboxyliques (BPCA)

L’objectif global de cette méthode de marqueurs moléculaires est de caractériser, quantifier et analyser isotopiquement la fraction de carbone pyrogène dans des échantillons environnementaux. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans divers domaines, allant de l’archéologie et de la criminalistique environnementale à la recherche sur le biochar et le cycle du carbone. Les principaux avantages de cette technique sont la détection du carbone pyrogène sur une large gamme du continuum de combustion.

Caractérisation, quantification et analyse isotopique simultanées du carbone pyrogène. Et l’applicabilité à une très large gamme d’échantillons environnementaux. La démonstration de la préparation des échantillons et de la chromatographie sera assurée par Ulrich Hanke, un étudiant diplômé de notre laboratoire.

L’analyse isotopique ultérieure des composés cibles purifiés sera présentée par Negar Haghipour, coordinateur de laboratoire à l’ETH Zurich. Pour commencer cette procédure, pesez des échantillons préalablement lyophilisés et homogénéisés dans des tubes de digestion en quartz et couvrez-les contre la poussière avec une feuille d’aluminium. N’utilisez que de la verrerie propre, détartrée et combastique, des outils soigneusement nettoyés et de l’eau et des solvants de qualité chromatographie ultra-pure pour toute la procédure.

Ajoutez deux millilitres d’acide nitrique à 65 % dans les tubes de digestion. Utilisez un mélangeur vortex pour aider à mouiller complètement chaque échantillon. Ensuite, insérez les tubes de digestion dans une chambre de pression.

Fermez la chambre de pression conformément au manuel et placez-la dans un four préchauffé à 170 degrés Celsius pendant huit heures. Après avoir retiré les tubes de digestion de la chambre de pression refroidie, filtrez les échantillons avec de l’eau dans des flacons jaugés, à l’aide de filtres jetables en fibre de verre. Ajustez ensuite le volume à 25 millilitres avec de l’eau.

Pour chaque échantillon, préparez deux colonnes de verre avec 11 grammes de résine échangeuse de cations par colonne. Conditionnez la résine à l’intérieur des colonnes en les rinçant consécutivement avec de l’eau, deux molaires d’hydroxyde de sodium et deux molaires d’acide chlorhydrique. Vérifiez la conductivité de l’eau.

Qui est rincé à travers la résine après son conditionnement. Ensuite, transférez la moitié de l’échantillon sur chaque colonne, rincez séquentiellement cinq fois avec 10 millilitres d’eau. Ensuite, lyophilisez les solutions aqueuses.

Condition C18 des cartouches d’extraction en phase solide selon le manuel d’instructions du fabricant. Ensuite, dissolvez à nouveau chaque résidu lyophilisé dans trois millilitres de méthanol et d’eau. Éluer chaque moitié de l’échantillon à l’aide d’une cartouche d’extraction en phase solide C18 distincte dans des tubes à essai de 2,5 millilitres.

Ensuite, rincez les cartouches avec un millilitre de méthanol et de l’eau. Séchez les tubes à essai avec les solutions d’échantillon à l’aide d’un concentrateur sous vide chauffé à 45 degrés Celsius et avec un vide d’environ 50 millibars. Après séchage, dissoudre à nouveau chaque résidu avec un millilitre d’eau et mélanger avec un mélangeur vortex.

Ensuite, transférez les solutions dans des flacons d’échantillonneur automatique de 1,5 millilitre. Pour l’analyse chromatographique, préparez le solvant A en mélangeant 20 millilitres d’acide orthophosphorique à 85 % avec 980 millilitres d’eau et filtrez la solution à travers un filtre en fibre de verre jetable sous vide. Préparer des solutions étalons d’acides benzènepolycarboxyliques de BPCA disponibles dans le commerce pour produire une série de concentrations d’étalons externes.

Effectuez la chromatographie et quantifiez les teneurs en BPCA en comparant les zones de pics BPCA respectives aux mesures de séries d’étalons externes. Les exigences de pureté pour les équipements chimiques et de laboratoire sont particulièrement élevées pour l’analyse au carbone 14 des BPCA spécifiques aux composés. L’évaluation à blanc et les tests par balayage sont importants pour surveiller la source potentielle de contamination de l’échantillon.

Si l’on souhaite des analyses spécifiques au carbone 13 et au carbone 14 de la fraction pyrogène de carbone, répétez la chromatographie plusieurs fois pour chaque échantillon et collectez les BPCA individuels en quantité suffisante à l’aide d’un collecteur de fractions connecté à la HPLC. Retirez le solvant, en soufflant les fractions avec un léger flux d’azote, tout en les chauffant à 70 degrés Celsius. Ensuite, préparez le réactif oxydant en dissolvant deux grammes de persulfate de sodium dans 15 millilitres d’eau.

Dissoudre à nouveau chaque résidu avec quatre millilitres d’eau et transférer les échantillons dans des flacons en borosilicate étanches au gaz de 12 millilitres. Ensuite, ajoutez un millilitre de réactif oxydant et fermez chaque flacon avec un bouchon standard contenant un septum en caoutchouc butyle. Purgez les flacons étanches au gaz contenant les solutions aqueuses avec de l’hélium pendant huit minutes pour éliminer le dioxyde de carbone du flacon et de la solution.

Ensuite, oxydez les échantillons dans les flacons étanches au gaz en les chauffant à 100 degrés Celsius pendant 60 minutes. Après avoir laissé les échantillons refroidir à température ambiante, analysez directement le dioxyde de carbone issu de l’oxydation sur un spectromètre de masse à rapport isotopique pour la teneur en carbone 13 et sur un spectromètre de masse accéléré pour la teneur en carbone 14. La procédure décrite permet la séparation de base de tous les composés cibles du BPCA par HPLC et les chromatogrammes des matériaux référencés tramazem et grass-char sont illustrés ici.

En ajustant les paramètres de chromatographie, la séparation peut être modifiée pour des besoins spécifiques. L’analyse quantitative des chromatogrammes des matériaux référencés avec des étalons externes devrait donner les valeurs de carbone pyrogène décrites ici. Les valeurs de carbone 13 et de carbone 14 obtenues lors de l’analyse des BPCA purifiés des matériaux référencés pour leur teneur isotopique en carbone sont répertoriées ici.

Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en trois jours ouvrés. Par conséquent, le débit d’échantillons dépend du nombre d’échantillons traités simultanément. Mesurer une douzaine d’échantillons par semaine en double et avec des informations isotopiques est facilement réalisable.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’effectuer les étapes indubitables pour une analyse réussie du carbone pyrogène au niveau spécifique du composé.