$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Powszechne stosowanie farb i benzyny, wraz z zanieczyszczeniami przemysłowymi, spowodowało podwyższony poziom ołowiu w glebie miejskiej, co może prowadzić do problemów zdrowotnych.
Ołów występuje naturalnie w glebie, w stężeniach od 10 do 50 części na milion lub ppm. Jednak zanieczyszczone gleby miejskie często mają skoncentrowane poziomy ołowiu, które są znacznie wyższe niż ten poziom tła - w niektórych obszarach do 10 000 ppm. Ten podwyższony poziom ołowiu jest problemem, ponieważ ołów nie ulega biodegradacji, a zamiast tego pozostaje w glebie.
Zatrucie ołowiem wiąże się z poważnymi zagrożeniami dla zdrowia, szczególnie w żywności uprawianej na skażonych glebach oraz dla dzieci, które mają kontakt z zanieczyszczeniem. W rezultacie Agencja Ochrony Środowiska ustaliła limit 400 ppm w ogrodnictwie i na placach zabaw oraz 1200 ppm w innych obszarach.
Stężenie ołowiu w glebie można określić za pomocą różnych technik analizy pierwiastkowej, takich jak atomowa spektroskopia absorpcyjna. W tym filmie przedstawimy zasady zbierania gleby i analizy zanieczyszczenia gleby ołowiem za pomocą atomowej spektroskopii absorpcyjnej.
Atomowa spektroskopia absorpcyjna lub AAS to technika analizy elementarnej oparta na absorpcji dyskretnych długości fal światła przez atomy fazy gazowej. W tym celu stosuje się pustą lampę katodową, która emituje światło o określonej długości fali. Lampa składa się z pustej katody, zawierającej interesujący nas pierwiastek, oraz anody. Kiedy interesujący go pierwiastek jest jonizowany przez wysokie napięcie, emituje światło o długości fali specyficznej dla tej substancji.
Próbka, która została wcześniej wytrawiona w stężonym kwasie, jest następnie wprowadzana do urządzenia w postaci gazowej za pomocą rozpylacza płomieniowego. Atomy interesującego pierwiastka pochłaniają światło emitowane przez pustą lampę katodową. Pochłonięta energia wzbudza elektrony w elemencie docelowym do wyższego stanu energetycznego. Ilość pochłoniętego światła jest proporcjonalna do stężenia pierwiastka w próbce.
Krzywa wzorcowa, utworzona z próbek o znanych stężeniach pierwiastka, służy do określenia nieznanego stężenia pierwiastka w próbce. AAS dostarcza informacji ilościowych na temat co najmniej 50 różnych elementów. Dla niektórych pierwiastków można określić stężenia tak niskie, jak części na miliard, chociaż zakresy pomiarowe części na milion są najbardziej powszechne w przypadku metali. Technika ta ma wiele zalet w analizie ołowiu w glebie, ponieważ mierzy całkowite stężenie ołowiu, niezależnie od jego formy.
Teraz, gdy podstawy analizy ołowiu zostały wyjaśnione, technika zostanie zademonstrowana w laboratorium.
Aby pobrać próbki z gleb uprawnych, takich jak ogrody warzywne, użyj świdra do gleby. Zbierz próbkę i przynieś ją z powrotem do laboratorium. Aby przygotować próbkę gleby do trawienia, należy ją dokładnie wymieszać, potrząsając przez 2 minuty i przepuścić przez sito USS #10, aby usunąć większe kawałki. Wysuszyć próbkę w 40 ? Piec C przez 24 godziny.
Po wysuszeniu odważyć 1 g próbki za pomocą wagi analitycznej, zapisując jej wagę z dokładnością do czterech miejsc po przecinku. Umieść glebę w probówce do wytrawiania. W dygestorium chemicznym dodaj 5 ml wody do rurki wytrawiającej, a następnie 5 ml stężonego kwasu azotowego. Wymieszaj gnojowicę za pomocą pręta mieszającego i przykryj rurkę korkiem w kształcie łzy. Umieścić rurkę wytrawiającą w komorze fermentacyjnej bloku, podgrzać ją do 95 ? C i refluks przez 10 minut bez gotowania.
Wyjmij stojak z bloku grzewczego i pozwól rurze ostygnąć. Następnie dodaj kolejne 5 ml stężonego kwasu azotowego, załóż korek i pozostaw refluks na dodatkowe 30 minut. Jeśli powstają brązowe opary, powtórz dodawanie kwasu i refluks.
Zdjąć korek i pozostawić roztwór do odparowania do objętości 5 ml, bez gotowania. Pozostaw probówkę do ostygnięcia, a następnie dodaj 2 ml wody destylowanej i 3 ml 30% nadtlenku wodoru. Wymień korek i podgrzej do 95 ? C, aż bulgotanie ustanie, upewniając się, że roztwór nie wykipi. Poczekaj, aż rurka ostygnie. Powtórz ten cykl grzania-chłodzenia, używając po 1 ml 30% nadtlenku wodoru, aż bulgotanie stanie się minimalne.
Po schłodzeniu probówki luźno przykryć ją korkiem i podgrzewać roztwór bez gotowania, aż objętość ponownie zmniejszy się do 5 ml. Dodać 10 ml stężonego kwasu solnego, podgrzać do 95 ° C i refluks przez 15 minut, a następnie pozwól probówce ostygnąć.
Aby usunąć wszelkie cząstki stałe z roztworu, przefiltruj roztwór za pomocą filtra z włókna szklanego w konfiguracji lejka B?chnera. Następnie dodać wodę destylowaną do filtratu, aby rozcieńczyć jego objętość do 100 ml.
Po przygotowaniu próbki do analizy włącz przyrząd AAS i oprogramowanie. Szczegółowe informacje na temat parametrów eksperymentalnych można znaleźć w tekście. W tej demonstracji użyto płomienia powietrzno-acetylenowego z protokołem ołowiowym, z pustą lampą katodową emitującą prąd o długości fali 217 nm.
Przygotować ślepą próbę roztworu kwasu azotowego, roztwór próbki i próbkę wzorcową ołowiu o stężeniu 10 ppm. Włącz płomień i rozpocznij analizę próbek. Zacznij od włożenia rurki pompy do ślepego roztworu w celu "wyzerowania" przyrządu. Kontynuuj dla wszystkich próbek.
Przyrząd automatycznie rozcieńcza wzorzec ołowiu w celu wytworzenia krzywej kalibracyjnej, a następnie automatycznie określa stężenie ołowiu w każdej mierzonej próbce. W tej demonstracji stwierdzono, że próbka o objętości 100 ml ma stężenie 6 mg/l, czyli łącznie 0,6 mg. Na podstawie masy początkowej próbki gleby przed fermentacją stwierdzono, że stężenie ołowiu w glebie wynosi 479 ppm. Jest to powyżej poziomu zalecanego przez EPA dla uprawy roślin.
Analiza ołowiu i innych pierwiastków za pomocą AAS może być wykorzystana do udzielenia odpowiedzi na różne pytania w naukach o środowisku. Los innych niebezpiecznych związków, które są stosowane w glebie, takich jak nawozy czy pestycydy, nie jest dobrze poznany. Jednak związki te mogą stanowić zagrożenie, jeśli dotrą do źródeł wody poprzez spływ gleby. W tym eksperymencie naukowcy przeanalizowali warstwy gleby pobrane z trawnika poddanego działaniu pestycydów za pomocą AAS.
Wyniki pokazały, że pestycyd arsenian metylu monosodu przenikał przez warstwy gleby na głębokość 40 cm. Toksyny pozostawały w glebie przez ponad rok, zwłaszcza w systemach glebowych z zakorzenionymi korzeniami z trawy darniowej.
Innym głównym źródłem zanieczyszczenia środowiska metalami ciężkimi jest rtęć, która gromadzi się w rybach i skorupiakach. Różne agencje regulacyjne wprowadziły wytyczne lub zalecenia mające na celu zminimalizowanie spożycia rtęci przez ludzi. Próbki uzyskane z owoców morza mogą być analizowane za pomocą AAS w celu określenia, czy ich poziom rtęci przekracza zalecenia prawne.
Wreszcie, organy regulacyjne, takie jak amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA), opublikowały zalecenia dotyczące metali, w tym ołowiu, cynku, miedzi, niklu, kadmu i manganu w wodzie. AAS może być używany do analizy poziomu pierwiastków metalicznych w wodzie pitnej, które mogą mieć niebezpieczny wpływ na zdrowie ludzkie. Próbki wody pitnej przygotowuje się do analizy przez mineralizację kwasową i gotowanie.
Próbki zostały następnie przeanalizowane pod kątem zanieczyszczenia metalami za pomocą AAS. Wyniki wykazały, że woda pitna zawierała mniej niż 2 ppb ołowiu, znacznie poniżej limitu EPA wynoszącego 15 ppb.
Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat analizy ołowiu gleby za pomocą AAS. Powinieneś teraz zrozumieć zasady stojące za tą metodą analizy; jak to wykonać; i niektóre z jego zastosowań w naukach o środowisku. Jak zawsze, dziękujemy za oglądanie!
