특성, 벤젠 폴리 카르 복실 산을 사용하여 발열 성 탄소의 정량 및 화합물 특정 동위 원소 분석 (BPCA)

이 분자 마커 방법의 전반적인 목표는 환경 샘플에서 발열성 탄소 분획을 특성화, 정량화 및 동위원소로 분석하는 것입니다. 이 방법은 고고학 및 환경 법의학에서 바이오 숯 및 탄소 순환 연구에 이르기까지 다양한 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 광범위한 연소 연속체에서 발열성 탄소를 검출한다는 것입니다.

발열성 탄소의 동시 특성화, 정량화 및 동위원소 분석. 또한 매우 광범위한 환경 시료 물질에 적용할 수 있습니다. 시료 전처리 및 크로마토그래피를 시연하는 것은 우리 연구실의 대학원생인 Ulrich Hanke

정제된 표적 화합물의 후속 동위원소 분석은 ETH Zurich의 실험실 코디네이터인 Negar Haghipour에 의해 수행될 것입니다. 이 절차를 시작하려면 이전에 동결 건조 및 균질화된 샘플을 석영 분해 튜브에 넣고 알루미늄 호일로 먼지를 덮습니다. 전체 절차에는 깨끗하고 석회질 제거된 분해성 유리 그릇, 철저히 세척된 도구, 초순수 크로마토그래피 등급의 물 및 용제만 사용하십시오.

소화관에 65% 질산 2밀리리터를 첨가합니다. 와류 믹서를 사용하여 각 샘플의 철저한 습윤을 지원합니다. 그런 다음 소화관을 압력 챔버에 삽입합니다.

설명서에 따라 압력 챔버를 닫고 섭씨 170도로 예열된 오븐에 8시간 동안 넣습니다. 냉각된 압력 챔버에서 분해 튜브를 제거한 후 일회용 유리 섬유 필터를 사용하여 샘플과 함께 샘플을 부피 플라스크로 여과합니다. 그런 다음 물과 함께 부피를 25ml로 조정하십시오.

각 샘플에 대해 컬럼당 11g의 양이온 교환 수지가 있는 두 개의 유리 컬럼을 준비합니다. 컬럼 내부의 수지를 물, 2몰 수산화나트륨, 2몰 염산으로 연속적으로 헹궈 컨디셔닝합니다. 물의 전도도를 확인하십시오.

컨디셔닝 후 수지를 통해 헹굽니다. 그런 다음 샘플의 절반을 각 컬럼으로 옮기고 10ml의 물로 5회 순차적으로 헹굽니다. 그런 다음 나중에 수용액을 동결 건조합니다.

조건 C18 고체상 추출 카트리지는 제조업체 사용 설명서에 따릅니다. 그런 다음 동결 건조된 각 잔류물을 3ml의 메탄올과 물에 다시 용해시킵니다. 별도의 C18 고체상 추출 카트리지를 통해 샘플의 각 절반을 2.5ml 시험관으로 용리합니다.

그런 다음 1ml의 메탄올과 물로 카트리지를 헹굽니다. 섭씨 45도로 가열된 진공 농축기를 사용하여 약 50mbar의 진공으로 샘플 용액으로 테스트 튜브를 건조합니다. 건조 후 각 잔여물을 물 1ml로 다시 녹이고 와류 믹서와 혼합합니다.

그런 다음 용액을 1.5ml 자동 시료 주입기 바이알로 옮깁니다. 크로마토그래피 분석을 위해 85% 오르토인산 20ml와 물 980ml를 혼합하여 용매 A를 준비하고 진공을 사용하여 일회용 유리 섬유 필터를 통해 용액을 여과합니다. 외부 표준 농도 시리즈를 생성하기 위해 BPCA의 시판되는 벤젠 폴리카르복실산의 표준 용액을 준비합니다.

크로마토그래피를 수행하고 각 BPCA 피크 면적을 외부 표준물질 시리즈의 측정값과 비교하여 BPCA 함량을 정량화합니다. 화학 및 실험실 장비의 순도 요구 사항은 BPCA의 화합물 특이적 탄소-14 분석에서 특히 높습니다. 블랭크 평가 및 스와이프 테스트는 잠재적인 시료 오염원을 모니터링하는 데 중요합니다.

발열성 탄소 분획에 대한 화합물 특이적 탄소-13 및 탄소14 분석을 의도한 경우, 각 시료에 대해 크로마토그래피를 여러 번 반복하고 HPLC에 연결된 분획 수집기를 사용하여 개별 BPCA를 충분한 양으로 수집합니다. 부드러운 질소 흐름으로 분획을 불어 넣어 용매를 제거하고 섭씨 70도까지 가열합니다. 다음으로, 물 15ml에 과황산나트륨 2g을 용해시켜 산화 시약을 준비합니다.

각 잔류물을 4ml의 물로 다시 용해시키고 샘플을 12ml의 기밀 붕규산염 바이알로 옮깁니다. 그런 다음 산화 시약 1ml를 넣고 부틸 고무 격막이 들어있는 표준 캡으로 각 바이알을 닫습니다. 헬륨이 든 수용액이 들어 있는 기밀 바이알을 8분 동안 퍼지하여 바이알과 용액에서 이산화탄소를 제거합니다.

그런 다음 기밀 바이알의 샘플을 섭씨 100도에서 60분 동안 가열하여 산화합니다. 시료를 실온으로 냉각시킨 후, 산화로 인한 이산화탄소를 동위원소 비율 질량분석기에서 C-13 함량에 대해 직접 분석하고, 가속 질량분석기에서 C-14 함량에 대해 직접 분석합니다. 설명된 절차를 통해 HPLC에 의한 모든 BPCA 표적 화합물의 기준선 분리가 가능하며 참조된 물질인 tramazem 및 grass-char의 크로마토그램이 여기에 표시되어 있습니다.

크로마토그래피 파라미터를 조정하면 특정 요구 사항에 맞게 분리를 추가로 수정할 수 있습니다. 외부 표준물질을 사용한 참조된 물질 크로마토그램의 정량 분석은 여기에 묘사된 발열성 탄소 값을 산출해야 합니다. 참조된 물질의 정제된 BPCA를 탄소 동위원소 함량에 대해 분석할 때 얻은 탄소-13 및 탄소-14 값은 다음과 같습니다.

이 기술을 마스터하면 영업일 기준 3일 이내에 완료할 수 있습니다. 따라서 시료 처리량은 얼마나 많은 시료를 동시에 처리하느냐에 따라 달라집니다. 매주 12개의 샘플을 중복하여 동위원소 정보로 측정하는 것은 쉽게 달성할 수 있습니다.

이 비디오를 시청한 후에는 화합물 특정 수준에서 발열성 탄소를 성공적으로 분석하기 위해 의심의 여지가 없는 단계를 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.