Caratterizzazione, quantificazione e specifici Compound isotopica analisi di Pirogenica di carbonio utilizzando Benzene Polycarboxylic Acidi (BPCA)

Summary

Presentiamo il metodo dell'acido policarbossilico benzenico (BPCA) per valutare il carbonio pirogeno (PyC) nell'ambiente. L'approccio specifico del composto fornisce informazioni simultanee sulle caratteristiche, la quantità e la composizione isotopica (¹³C e ¹⁴C) di PyC.

Abstract

Fuoco di derivazione, carbonio pirogenica (PyC), a volte chiamato carbonio nero (BC), è il residuo solido carbonioso di biomasse e combustibili fossili la combustione, come ad esempio char e fuliggine. PyC è onnipresente nell'ambiente a causa della sua lunga persistenza, e la sua abbondanza potrebbe anche aumentare con il previsto aumento della attività a macchia d'olio globale e la continua combustione di combustibili fossili. PyC è sempre più prodotto dalla pirolisi industriale dei rifiuti organici, che produce modificazioni del suolo carbonizzati (biochar). Inoltre, l'emergere di nanotecnologie può anche causare il rilascio di composti PyC simili all'ambiente. E 'quindi una priorità assoluta per rilevare in modo affidabile, caratterizzare e quantificare questi materiali carbonizzati, al fine di studiare le loro proprietà ambientali e di capire il loro ruolo nel ciclo del carbonio.

Qui, vi presentiamo il metodo acido benzene policarbossilico (BPCA), che consente la valutazione simultanea di caratterizzazione di PyCstica, quantità e composizione isotopica ⁽¹³ C e ¹⁴ C) a livello molecolare. Il metodo è applicabile ad una vasta gamma di campioni ambientali e rileva PyC in un ampio intervallo di continuum combustione, cioè, è sensibile alla biomassa e caratteri ad alta temperatura e fuliggine leggermente carbonizzato. Il protocollo BPCA qui presentato è semplice da utilizzare, altamente riproducibile, nonché facilmente estensibile e modificabile a specifiche esigenze. Essa fornisce quindi uno strumento versatile per la ricerca di PyC in varie discipline, che vanno dall'archeologia e forense ambientali di biochar e ciclo del carbonio di ricerca.

Introduction

In un processo di combustione completa, biomassa o combustibile fossile viene convertito in CO _2, H ₂ O e residui inorganici (ceneri). Tuttavia, ai limiti ossigeno locali o temporali, la combustione diventa incompleta e pirolisi avviene, producendo un residuo solido organico noto come char ^1. Questi residui carbonizzati sono anche denominati materia organica come pirogenica (PyOM) e sono costituiti principalmente da carbonio pirogenica (PyC) o, come sinonimi, nerofumo (BC) ^2-4. Processi di carbonizzazione sono onnipresenti e possono essere parte di entrambi ^5-6 di combustione naturale e antropico. Wildfire è un importante processo naturale, intrinseca alla maggior parte degli ecosistemi, che produce una quantità significativa di PyC ogni anno ^4,7-10. Allo stesso modo, la combustione di combustibili fossili per la produzione di energia nel settore industriale e dei trasporti presenta un'importante fonte antropica di PyC ^11-13. Entrambe le fonti contribuiscono alla ubiquità PyC nell'ambiente: PyC è presente inl'aria, sotto forma di aerosol ^13-14, in acqua come particelle o disciolti materia organica ^15-17, nonché nei nuclei di ghiaccio ^{18-19, 20-21,} suoli e sedimenti ^22-24 in varie dimensioni da m nm (ad esempio, grande tronco d'albero carbonizzati dopo un incendio boschivo o di particelle di fuliggine nano-scala che sfuggono a scarico del motore diesel). L'ubiquità del PyC nell'ambiente non è solo a causa di grandi tassi di produzione, ma anche per la sua lunga persistenza e relativa stabilità contro la degradazione ^25-26. Anche se i tempi esatti di fatturato non sono ancora state stabilite e possono dipendere da specifiche condizioni ambientali ^27-28, sembra chiaro che PyC è meno facilmente scomposto in CO ₂ rispetto alla maggior parte di altre forme di carbonio organico ^29-30. Questa osservazione ha una conseguenza importante per il ciclo C globale: come materiali carbonizzati deposito PyC per un tempo relativamente lungo, si sequestrano C in forme organiche che altrimenti sarebbero rapidamente respired come CO _2, riducendo così le concentrazioni di gas ad effetto serra in atmosfera nel corso del tempo ^31-32.

Oltre all'aspetto attenuante clima, i caratteri hanno strutture, più rilevanti per l'ambiente. La loro elevata porosità, grande superficie e carica superficiale negativa può immobilizzare composti pericolosi ³³ e migliorare la fertilità del suolo ^34-35. Il riconoscimento di caratteri come ammendante potenzialmente benefici portato al campo emergente della cosiddetta tecnologia biochar ^36. Biochar sarà probabilmente prodotta su larga scala nei prossimi anni e, quindi, aumentare significativamente PyC abbondanza nei terreni ^37. Inoltre, il verificarsi di incendi e combustione di combustibili fossili sono proiettate a rimanere elevato nel corso del 21 ^° secolo, contribuendo continuamente grandi quantità di PyC all'ambiente ^11,38-39. Un altro sempre più importante fonte di PyC è probabile che sia nanotecnologie che utilizzano anchecomposti s PyC-come ^40-41. E 'quindi essenziale per rilevare, caratterizzare e quantificare questi materiali pirogene accuratamente per indagare le loro proprietà e capire il loro ruolo nell'ambiente.

Qui, vi presentiamo l'utilizzo di un approccio specifico composto state-of-the-art di analizzare PyC in vari campioni: la più recente generazione del metodo ⁴² acido benzene policarbossilico (BPCA). Questo metodo è ampiamente applicabile nell'ambito della ricerca PyC come esso si rivolge direttamente la "spina dorsale" di PyC: le sue strutture policiclici condensati che si formano durante il trattamento termico ^43-45 e che sono quindi inerenti a tutte le varie forme di PyC ^5,46. Tuttavia, queste strutture non sono direttamente valutabili mediante cromatografiche, a causa delle loro dimensioni ed eterogeneità. Al fine di analizzare cromatograficamente tali composti pirogene, PyC viene prima digerito con acido nitrico ad alta temperatura e pressione, che rompe lagrandi strutture policiclici nelle sue particelle elementari, l'individuo BPCAs (cfr. figura 1). I BPCAs sono poi, dopo pochi passi di purificazione, suscettibile di analisi cromatografica ^20,42. PyC è quindi isolato e analizzato a livello molecolare e può essere utilizzato per quantificare PyC abbondanza nei comparti ambientali ^20,42. Il metodo BPCA caratterizza inoltre il PyC indagato quando i rendimenti relativi di B3, B4, B5 e B6CA sono confrontati (vedi figura 1): La rispettiva proporzione di diverso carbossilati BPCAs è legata alle dimensioni delle strutture policiclici originali ed è quindi indicativo della qualità e pirolisi temperatura di PyC ^44,47-48. Inoltre, il metodo presentato consente la determinazione della composizione isotopica C ⁽¹³ C e ¹⁴ C) del PyC perché l'individuo BPCAs, derivata direttamente dalle strutture PYC puri, può essere isotopicamente analisato dopo l'isolamento (vedi figura 1, punti 5 e 6) ^49. Specifici Compound analisi isotopiche dei PyC è di grande interesse ⁵⁰ come può essere utilizzato, ad esempio, di distinguere tra la biomassa precursore di caratteri in regioni tropicali ^51-52, per ricavare l'età dei materiali carbonizzati ^53-54 o tracciare PyC in studi di ciclismo C con una etichetta isotopica ^26,55-56. Per ulteriori informazioni su PyC così come la storia del metodo di BPCA, lo sviluppo e le applicazioni, in particolare, può essere trovato in Wiedemeier 2014 ^57, da cui sono stati compilati parte dei paragrafi precedenti e parte della discussione.

Protocol

1. Precauzioni generali e preparati

1. Utilizzare solo pulito, decalcificata (10% vasca HCl) e di vetro bruciato (500 ° C per 5 ore), gli strumenti accuratamente puliti e ultrapure, ad alta pressione cromatografia liquida (HPLC) di acqua di grado e solventi per l'intera procedura.
2. Congelare secco e omogeneizzare i campioni con una palla mulino senza emissioni di carbonio ⁵⁸ e determinare il loro contenuto di carbonio organico totale (TOC) mediante analisi elementare ^59-60.
   Nota: i requisiti di purezza per i prodotti chimici e le attrezzature di laboratorio sono particolarmente elevati per specifici composti analisi ¹⁴ C di BPCAs. Includere valutazioni vuote ⁴⁹ e colpo Test ⁶¹ per monitorare le potenziali fonti di contaminazione dei campioni.

2. HNO ₃ Digestione

1. Pesare liofilizzato e campioni omogeneizzati (cfr. 1.2.) In tubi di digestione quarzo e coprire dalla polvere con un foglio di alluminio.
   1. Per PyC quantificatisu e scopi caratterizzazione, usare campioni contenenti> 1 mg TOC ^42. Così, nel caso di terreni e sedimenti, uso circa 200 - 400mg e nel caso di campioni ricchi organici come carboncini pura, uso ca. 10 - 20 mg per la digestione tubo.
   2. Per la successiva analisi isotopica-specific composto di PyC ⁽¹³ C e ¹⁴ C), assicurarsi che il campione contiene abbastanza BPCA-C per soddisfare i limiti di rilevabilità dello spettrometro di massa particolare rapporto isotopico che saranno utilizzati dopo il passaggio 6. Se non c'è senza informazioni a priori sulla quantità PyC di un campione disponibili (ad esempio, da misurazioni precedenti), prima di quantificare il contenuto PyC (punti 1 - 5) e preparare più campione in seguito, se i rendimenti BPCA-C sono troppo bassi per l'analisi isotopica.
      Nota: Includere campioni bianchi e di riferimento con nota PyC e ¹³ C e ¹⁴ C contenuti (ad esempio, dal "materiale di riferimento di carbonio nero", risultati cfr SEction). Questo permetterà di verificare la riproducibilità della quantificazione PyC e consentire calcoli correzione per il bianco delle misure isotopiche specifici composti dopo l'analisi.
2. Aggiungere 2 ml di 65% HNO ₃ nei tubi digestione, utilizzare un vortex per assistere bagnabilità del campione e quindi inserire i provettoni nella camera di pressione. Chiudere le camere di pressione in base al manuale ⁶² e metterli in forno preriscaldato a 170 ° C per 8 ore.
   ATTENZIONE: Dopo la digestione, lasciare che le camere di raffreddare all'interno del forno e li aprono solo sotto la cappa dopo aver raggiunto la temperatura ambiente a causa gas nocivi possono fuoriuscire.
3. Filtrare i campioni con l'acqua in matracci utilizzando i filtri in fibra di vetro monouso (<0,7 micron), ad esempio in siringhe di vetro, e regolare il volume a 25 ml. La diluizione è necessaria per fermare ulteriormente la digestione.
   Nota: Le 25 ml soluzioni contenenti il ​​BPCAs possono essere memorizzati infrigorifero per fino a 2 mesi prima di ulteriori trasformazioni. La digestione può in linea di principio essere effettuata anche mediante altri strumenti, ad esempio con un sistema a microonde pressurizzato ^16. In tal caso, i test devono essere eseguiti con materiali di riferimento per controllare recuperi BPCA e metodo di riproducibilità (cfr rappresentativo risultati).

3. La rimozione di cationi

1. Per ogni campione, preparare due colonne di vetro (400 mm di altezza, 15 mm di diametro) con 11 g di resina a scambio cationico per colonna. Condizionare la resina all'interno delle colonne risciacquando consecutivamente con: 2 volumi di colonna di acqua, 1 volume di colonna 2 M NaOH, 2 volumi di colonna di acqua per pH neutralizzazione, 1 volume di colonna di 2 M HCl, ed eventualmente 2 volumi di colonna di acqua .
2. Controllare la conducibilità dell'acqua, che viene risciacquato attraverso la resina dopo la sua condizionata. La resina è considerato come correttamente condizionata quando la conducibilità è inferiore a 2 microsiemens cm ^-1.
3. Mettere una metà del campione (ad esempio, 12,5 ml, cfr passo 2.3) su ciascuna colonna, lavare sequenzialmente 5 volte con 10 ml di acqua e liofilizzato soluzione acquosa dopo. Il campione è stabile dopo la liofilizzazione e può essere conservato fino a una settimana prima di ulteriori trasformazioni, se è mantenuto asciutto in un luogo buio e fresco.
   Nota: utilizzare azoto liquido per congelare i campioni ( 'a scatto congelamento') in quanto evita il congelamento di HNO _3, che può risultare in una pozza di forte soluzione incongelabile acido. Assicurarsi che il più secco congelamento è resistente agli acidi di un buon grado e di test per la contaminazione potenziale da fumi pompa a vuoto se specifici composti analisi ¹⁴ C di BPCAs è destinato.

4. La rimozione di composti apolari

1. Condizionare le cartucce di estrazione in fase solida C18 in base al manuale di istruzioni del produttore, vale a dire, consecutivamente sciacquare con 2,5 ml di metanolo, 2,5 ml di acqua alnd eventualmente con 2,5 ml di metanolo / acqua (1: 1 v / v).
2. Riprendere il residuo liofilizzato in 3 ml di metanolo / acqua (1: 1 v / v). Eluire ciascuna metà (1,5 ml) su una cartuccia di estrazione in fase solida C18 separata in 2,5 ml provette. Risciacquare le cartucce con altre 1 ml di metanolo / acqua (1: 1 v / v).
3. Essiccare le provette con soluzione campione, per esempio usando un concentratore a vuoto, riscaldata a 45 ° C e con un vuoto di circa 50 mbar. Altri mezzi di evaporazione possono anche essere utilizzati, ad esempio un sistema blow-down con N ₂ gas del passaggio 6.
4. Riprendere il residuo nella provetta con acqua 1 ml. Supporto dissoluzione con vortex e trasferimento a 1,5 ml fiale di trasporto del campione.
   Nota: I campioni possono essere conservati in frigorifero per fino a 3 mesi in questa fase ^42.

5. cromatografia

1. Preparare Un solvente mescolando acido ortofosforico 20 ml di 85% con 980 ml di acqua e filtrare i soluzione attraverso un filtro in fibra di vetro monouso usando il vuoto. Non esporre un solvente alla luce del sole e usarlo entro 24 ore, al fine di evitare la crescita delle alghe. Utilizzare puro acetonitrile per HPLC come solvente B.
2. Preparare soluzioni standard di commercialmente disponibile BPCAs (hemimellitic, trimellitica, piromellitica, acido pentacarboxylic e mellitico) per produrre una serie di concentrazioni standard esterno (ad esempio, 6 fiale contenenti 5, 20, 60, 100, 150 e 250 mg di ogni BPCA mescolati tra loro in 1 ml di acqua, rispettivamente).
3. Condurre la cromatografia utilizzando le impostazioni nella Tabella 1 e Tabella 2 e quantificare il contenuto BPCA confrontando le rispettive aree dei picchi BPCA alle misure della serie standard esterno ^63.
4. Esprimere i risultati di quantità PyC in BPCA-C peso / secco del campione [g / kg] o BPCA-C / TOC [%]. Inoltre, le caratteristiche qualitative del PyC nei campioni possono essere descritti usando proporzioni di indiviUAL BPCAs, ad esempio, la percentuale di B6CA (B6CA / BPCA [%]) indica il grado di condensazione aromatici del PyC ^44.

6. ossidazione ad umido di purificato BPCAs per le successive ¹³ C e ¹⁴ C Analisi

1. Seguendo passo 5.3., Raccogliere le singole BPCAs in quantità sufficiente (per esempio,> 30 mg BPCA-C per gli attuali spettrometri di massa con acceleratore ^49,64) utilizzando un raccoglitore di frazioni collegato alla HPLC ⁴⁹ e quindi rimuovere i solventi soffiando le frazioni con un dolce N ₂ torrente mentre li riscaldamento a 70 ° C. Solo piccole quantità di acido fosforico liquido, compreso il BPCAs, rimarranno nel flaconcino.
2. Preparare il reagente ossidante sciogliendo 2 g di Na ₂ S ₂ O ₈ in 50 ml di acqua, preparati entro 24 ore di utilizzo.
   Nota: ricristallizzare il persolfato di sodio due volte per migliorare la sua purezza sciogliendo completamente diversi grammiin acqua calda e poi raccogliendo il solido dopo che l'acqua ha raffreddato ^65-66.
3. Riprendere il residuo soffiato verso il basso (punto 6.1) con 4 ml di acqua e di trasferimento del campione di 12 ml Fiala borosilicato a tenuta di gas. Aggiungere 1 ml di ossidante reagente e chiudere con tappo standard contenente un setto di gomma butilica.
4. Eliminare il flaconcino a tenuta di gas tra cui la soluzione acquosa con Lui per 8 minuti per rimuovere CO ₂ dal flaconcino e la soluzione ^66.
5. Ossidare campioni nei flaconi a tenuta di gas riscaldandoli a 100 ° C per 60 min.
6. Direttamente analizzare la CO ₂ dall'ossidazione su spettrometri di massa a rapporto isotopico per ¹³ contenuti C ^65-66 e spettrometri di massa accelerate per i contenuti ¹⁴ C ^67-68.
   Nota: i campioni ossidati possono essere conservati per almeno una settimana prima del ^{66 13} C e / o ¹⁴ analisi C.

Results

Si consiglia di testare il metodo set-up misurando una serie di materiali ben descritti Pyc ( "materiali di riferimento di carbonio nero") che sono stati ampiamente utilizzati per vari sviluppi di metodo e confronti nella letteratura ^44,48,69-77. Le informazioni relative ai materiali di riferimento è disponibile presso l'Università di Zurigo (http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials).

La procedura descritta permette la separazione di base di tutti i composti bersaglio BPCA mediante HPLC. I cromatogrammi di "chernozem 'materiali di riferimento (terreno limoso con significativo contenuto PyC) ed erba char (fatto da Oryza sativa) sono mostrati in Figura 2. Regolando i parametri cromatografia nelle tabelle 1 e 2 (ad esempio, la temperatura cromatografia,pH del solvente A o portata, ecc), la separazione può essere ulteriormente modificato per esigenze specifiche ^42,63.

L'analisi quantitativa dei cromatogrammi materiali di riferimento 'con gli standard esterni (step 5.3.) Dovrebbe produrre i valori Pyc rappresentati in figura 3. Si prega di notare che i lievi modifiche nella procedura (ad esempio, l'omissione di fase 3 o 4, in casi specifici), può portare a valori più alti PYC. In generale, i recuperi devono essere controllati con gli standard BPCA puri: materiali di riferimento a spillo possono aiutare a rilevare perdite eccessive nei punti 3 e 4 e fornire informazioni sulle prestazioni cromatografia in fase 5 ^42,63.

Tabella 3 mostra i valori di ¹³ C e ¹⁴ C che si ottengono quando purificati BPCAs di materiali di riferimento sono analizzati per la loro carbonio contenuto isotopico dopo passaggio 6. Adrisultati affidabili, è indispensabile per raccogliere una quantità sufficiente di BPCA-C (per esempio,> 30 mg BPCA-C per i seguenti spettrometri di massa con acceleratore, vedi figura 4) e di prendere tutte le misure possibili per ridurre al minimo la contaminazione del campione da estranei C ⁴⁹ .

Oltre a verificare il set-up metodo con materiali di riferimento come sopra descritta, è altamente consigliabile preparare e campioni di misura in replicati, sia per PyC quantificazione (punto 5) e successiva-specifico composto ¹³ C e ¹⁴ C analisi di BPCAs (fase 6 ).

Figura 1:. La procedura di analisi BPCA Nella fase protocollo 2, i policiclici aromatici condensati strutture PYC vengono digeriti, producendo la diversa BPCAs, che sono °en ulteriormente pulita (punti 3 e 4) e cromatograficamente analizzato e separati (punto 5). Dopo ossidazione ad umido (punto 6), le BPCAs purificati sono suscettibili di analisi specifici composti isotopica ⁽¹³ C e ¹⁴ C) su spettrometri di massa a rapporto isotopico. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 2:. Cromatogrammi per BPCA separazione indicati sono il "chernozem" materiali di riferimento di carbonio nero (a), e "l'erba char" (b). la separazione della linea di base si ottiene per tutti i composti target BPCA (B6CA; B5CA, 1,2,4,5- 1,2,3,5-, 1,2,3,4-B4CA;. 1,2,4, 1,2,3-B3CA) ^42. In formazione sui materiali di riferimento di carbonio nero è disponibile presso l'Università di Zurigo (http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials). Questa cifra è stata modificata da Wiedemeier et al. 2013 ⁴² e viene ristampato con il permesso di Elsevier. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3:. Replicati PYC Misure di diversi nerofumo Materiali di riferimento Le barre di errore dei replicati in laboratorio sono più piccoli del formato simbolo e il coefficiente di variazione in media 5% (min: 1%, max: 10%). Questo dato è stato modificato da Wiedemeier et al. 2013 ⁴² e viene ristampato con il permesso di Elsevier.target "https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig3large.jpg" = "_ blank"> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 4: radiocarbonio ⁽¹⁴ C) Valori per B5CA e B6CA isolato da un moderno e un Char Fossil Il dato errore è composto di correzioni per acceleratore strumentale spettrometro di massa di fondo e del bianco per ossidazione ad umido.. La linea grigia continua rappresenta una linea idealizzato per la miscela del reale F ¹⁴ C valore del rispettivo campione e la contaminazione esterna determinata medio. Questa cifra è stata modificata da Gierga et al. 2014 ⁴⁹ ed è ristampato con il permesso di Elsevier. Clicca qui per vedere una versione più grande di Thè figura.

mobili fase A	20 ml Ortho acido fosforico (85%) in 980 ml di acqua ultrapura
fase mobile B	acetonitrile
colonna	C18 fase invertita (cfr elenco dei materiali per i dettagli)
temperatura della colonna	15 ° C
Portata	0,4 ml min -1
identificazione	tempo di ritenzione, di assorbimento UV a 216 nm
quantificazione	standard esterni di BPCAs
pressione	ca. 120 bar

Tabella 1: Impostazioni cromatografia.

tempo	fase mobile B
[Min]	[Vol%]
0	0.5
5	0.5
25.9	30
26	95
28	95
28.1	0.5
30	0.5

Tabella 2: miscelazione gradiente di fasi mobili.

	char massa		BPCA
	δ 13 C [‰ vs VPDB]
castagno char	-27,4 una	A	-27,7	± 0.8
mais char	-12.9	± 0.4	-13,0	± 0.4
	F 14 C [%]
char moderno	1.142 b	± 0,004 B	1.13	± 0,013
char fossili	0.003 b	± 0,001 B	0.014	± 0,001

Tabella 3:. I valori di carbonio isotopiche (δ ¹³ C e F ¹⁴ C) di riferimento Char Materiali e Compound specifiche analisi isotopica dei corrispondenti BPCAs I valori BPCA rappresentano B6CA e B5CA che sono state raccolte contemporaneamente al punto 5. CarnER, l'analisi isotopica dei singoli BPCAs può essere realizzato in modo analogo quando BPCAs vengono raccolti separatamente. Dati char massa è da Yarnes et al. (2011) ⁷³ per il char castagno (a) e da Gierga et al. (2014) ⁴⁹ per il fossile e char moderno (b). Errori per le misurazioni δ ¹³ C sono errori standard da triplicato mentre gli errori di misurazione F ¹⁴ C (char massa: ETH-50456, ETH-50458; BPCA: ETH-62324, ETH-62335) derivano da errori di propagazione ^64.

Discussion

Il metodo BPCA ha diversi vantaggi importanti rispetto ad altri metodi Pyc disponibili ^78-79: i) rileva PyC su una vasta gamma di continuum combustione, cioè, è sensibile a leggermente carbonizzato biomassa nonché caratteri ad alta temperatura e di fuliggine ^{42 , 70,} ii) si può contemporaneamente caratterizzare ^16,44,80-81, quantificare ^20,42 e isotopicamente analizzare PyC ^{49-50,66,73,82-83,} iii) è applicabile ad una gamma molto ampia di campione ambientale materiali ^42,70, e iv) la sua metodologia è stata intensamente esaminato e potrebbe essere messo in un quadro coerente con le valutazioni di altri metodi PYC ^{44,47,70,84-85.} Per tutte queste ragioni, l'approccio BPCA è senza dubbio il metodo PyC più versatile disponibile ad oggi, le cui assunzioni sono ben limitate e sono stati continuamente testati nei confronti di altri metodi.

Il protocollo di cui sopra consolida i Strengths dei precedenti metodi BPCA in una procedura unica, è altamente riproducibile, semplice da utilizzare e possono essere facilmente estesi e modificati per esigenze specifiche. Ad esempio, quando la cromatografia viene condotta con un gradiente di pH anziché un solvente organico, in linea di monitoraggio rapporto isotopico di BPCAs è possibile ^42, eliminando la necessità per la fase di ossidazione ad umido. Analogamente, la rimozione di cationi e / o composti apolari (punti 3 e 4) può essere saltato quando si sa che i campioni particolari non contengono tali composti (ad esempio, in alcuni casi di caratteri prodotte in laboratorio).

Come ogni metodo PyC, la procedura BPCA ha alcune limitazioni, anche. A questo proposito, è importante notare che l'approccio BPCA sottostima intrinsecamente quantità totale PyC nei campioni: il metodo distrugge gran parte delle strutture policiclici Pyc per estrarne i blocchi BPCA, quindi non quantitativamente recuperando tutto PyC nella forma di BPCAs20,86. I fattori di conversione sono state proposte in passato di tradurre i rendimenti BPCA in totale contenuti PYC. Tuttavia, trovare un corretto fattore di conversione è praticamente impossibile a causa del grado eterogenea di condensazione aromatici nella maggior parte dei caratteri ^41,48,80,86. In molti casi, le quantità Pyc di campioni vengono confrontati rispetto all'altro ^42,81,87-88. Abbiamo poi consiglia di non utilizzare tutti i fattori di conversione e di riferire semplicemente i dati BPCA "misurata" ^48. In casi particolari, in cui vengono prese le rese BPCA di stimare quantità assolute PYC ^24,89-90, il fattore di conversione originariamente pubblicato ^{il 20} di 2.27 sembra opportuno in quanto converte il BPCA produce in stime prudenti di contenuti PYC ^86.

Un'altra difficoltà con i metodi Pyc è che essi sono potenzialmente sensibili a interferire, materiali e / o che PyC viene prodotto durante l'analisi in sé, che porta a una sovrastima della non-PYCil contenuto effettivo PyC in campioni di ^70. L'approccio BPCA è molto robusto contro tali materiali interferenti ^70, non produce alcun PyC di per sé ^16,70,86 ed è conservatore in natura (cfr precedente paragrafo). Anche grafite, un materiale chimicamente molto simile a PyC ma di origine petrogenic, non interferisce con le misurazioni BPCA ^{(Schneider, MPW risultati non pubblicati. Zurich, (2013)).} Finora, noti solo interferenze non Pyc per il metodo BPCA sono alcuni condensato, pigmenti aromatiche di funghi ^91, che dovrebbero essere quantitativamente trascurabile per la stragrande maggioranza degli studi ^86. Il metodo BPCA con la sua qualitativa simultanea, quantitativa e ¹³ C e ¹⁴ C informazioni isotopica è quindi un ottimo strumento per lo studio di PyC in varie discipline.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
mulino a sfere	Retsch	N/A	mulino a sfere con giare e sfere di macinazione prive di carbonio (Retsch MM 200 con giare e sfere di macinazione in agata)
forno a combustione	Nabertherm	N/A	forno a combustione/forno a muffola con una temperatura di 500 ° C (Nabertherm L40/11 o similare)
bombe a pressione con camere a pressione in PTFE, provette per digestione al quarzo con coperchi in quarzo	Seif Aufschlusstechnik, Unterschleissheim, Germania	N/A Helma	U. Rudolf Seif Aufschlusstechnik Fastlingerring 67 85716 Unterschleissheim Germania Tel: (+49) 89 3108181
miscelatore a vortice	fornitura comune da laboratorio	N/A
forno& nbsp;	Thermo Scientific	50051010	forno di essiccazione a temperatura costante (Thermo Scientific Heraeus o similare)
sistema di collettori per vuoto con connettori in PTFE	Machery Nagel	Chromabond 730151 730106
siringhe in vetro riutilizzabili ftp://ftp.mn-net.com/english/Instruction_leaflets/Chromatography/SPE/CHROMABOND_VK_DE_EN.pdf con filtri monouso in fibra di vetro	Machery Nagel	730172 730192	http://www.mn-net.com/SPEStart/SPEaccessories/EmptySPEcolumns/tabid/4285/language/en-US/Default.aspx
Flaconi volumetrici in vetro da 25 ml	comune da laboratorio	N/A	A differenza di tutte le altre vetrerie, non bruciare per garantire l'accuratezza volumetrica. Pulire invece in bagno acido, con ultrasuoni e con acqua ultrapura.
colonne di vetro cromatografiche con rubinetto di chiusura in fritta e PTFE e lana di vetro	su misura	N/A	dimensioni delle colonne di vetro: ca. 40 cm di lunghezza, ca. 1,5  cm di diametro
resina a scambio cationico	Sigma Aldrich	217514	Dowex 50 WX8 400
conduttimetro	WTW	300243	LF 320 Set
100 ml palloni conici per liofilizzatore	comune fornitura da laboratorio	N/A Azoto
liquido	comune attrezzatura da laboratorio	N/A	per il congelamento rapido della soluzione acquosa dopo la rimozione dei cationi
liofilizzatore	Christ	N/A	Alpha 2 - 4 LD plus
C18 cartucce di estrazione in fase solida	Supelco	52603-U	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/supelco/52603u?lang=de®ion=CH
provette in vetro da 2,5 ml	Agilent Technologies	5022-6534	concentratore http://www.chem.agilent.com/store/en_US/Prod-5022-6534/5022-6534?navAction=push&navCount=0
	Eppendorf	5305000.100
Fiale per autocampionatore HPLC da 1,5 ml	a seconda dell'HPLC	N/A
Fiale per collettori di frazioni da 6 ml	a seconda dell'HPLC	N/A
gas ad alta purezza N2 attrezzature	da laboratorio comuni	N/A
Fiale a tenuta di gas borosilicato da 12 ml	Labco	538W	Aghi da http://www.labco.co.uk/europe/gas.htm#doublewad12ml
	B Braun	4665643	http://www.bbraun.ch/cps/rde/xchg/cw-bbraun-de-ch/hs.xsl/products.html?prid=PRID00000510
gas di elevata purezza	Attrezzature da laboratorio comuni	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	miscelare con acqua ultrapura per ottenere una soluzione 2 M
2 M NaOH Sigma	Aldrich	71691	miscelare con acqua ultrapura per ottenere una soluzione 2 M
metanolo	Sigma Aldrich	34860	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/34860?lang=de®ion=CH
acqua	Milli-Q	Z00QSV0WW	grado di tipo 1, ottimizzato per
acido ortofosforico	Sigma Aldrich	79606	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/79606?lang=de®ion=CH
acetonitrile	Sigma Aldrich	34851	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/34851?lang=de®ion=CH
C18 colonna a fase inversa	Agilent Technologies	685975-902	Agilent Poroshell 120 SB-C18 (4,6 x 100 mm)
Na2S2O8, persolfato di sodio	Sigma	Aldrich 71890	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/71890?lang=de®ion=CH
BPCA standard
trimellitico	forte Sigma Aldrich	92119	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/92119?lang=de®ion=CH
acido emimellitico	Sigma Aldrich	51520	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/51520?lang=de®ion=CH
acido	piromelliticoSigma Aldrich	83181	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search? termine=83181& interface=Tutti& N=0& mode=match%20partialmax& lang=de& regione=CH& focus=prodotto
acido benzenepentacarbossilico	Sigma Aldrich	S437107	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/s437107?lang=de®ion=CH
acido mellitico	Sigma Aldrich	M2705
http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/m2705?lang=de®ion=CHossidazione standard
acido ftalico	Sigma-Aldrich	80010	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/80010?lang=de®ion=CH
saccarosio	Sigma-Aldrich	S7903	http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/s7903?lang=de®ion=CH
materiali di riferimento per il black carbon	Università di Zurigo	N/A	http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials