Charakterystyka, kwantyfikacja i analiza izotopowa specyficzna dla związku węgla pirogennego przy użyciu polikarboksylowych kwasów benzenowych (BPCA)

Ogólnym celem tej metody markerów molekularnych jest scharakteryzowanie, ilościowe i izotopowa analiza pirogenicznej frakcji węgla w próbkach środowiskowych. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w różnych dziedzinach, począwszy od archeologii i kryminalistyki środowiskowej, a skończywszy na badaniach nad biowęglem i obiegiem węgla. Głównymi zaletami tej techniki jest wykrywanie węgla pirogenicznego w szerokim zakresie kontinuum spalania.

Jednoczesna charakterystyka, kwantyfikacja i analiza izotopowa węgla pirogennego. I możliwość zastosowania do bardzo szerokiej gamy materiałów próbek środowiskowych. Przygotowanie próbki i chromatografię zademonstruje Ulrich Hanke, doktorant z naszego laboratorium.

Późniejsza analiza izotopowa oczyszczonych związków docelowych zostanie pokazana przez Negara Haghipoura, koordynatora laboratorium na Politechnice Federalnej w Zurychu. Aby rozpocząć tę procedurę, należy zważyć wcześniej liofilizowane i zhomogenizowane próbki do probówek do mineralizacji kwarcu i przykryć przed kurzem folią aluminiową. Do całej procedury należy używać wyłącznie czystych, odwapnionych i kompozytowych naczyń szklanych, dokładnie oczyszczonych narzędzi oraz ultraczystej wody i rozpuszczalników do chromatografii.

Dodaj dwa mililitry 65% kwasu azotowego do probówek wytrawiających. Użyj mieszalnika wirowego, aby wspomóc dokładne zwilżenie każdej próbki. Następnie włóż rurki wytrawiające do komory ciśnieniowej.

Zamknij komorę ciśnieniową zgodnie z instrukcją i wstaw ją do piekarnika nagrzanego do 170 stopni Celsjusza na osiem godzin. Po wyjęciu probówek wytrawiających ze schłodzonej komory ciśnieniowej, przefiltruj próbki z wodą do kolb miarowych, używając jednorazowych filtrów z włókna szklanego. Następnie dostosuj objętość do 25 mililitrów wodą.

Dla każdej próbki należy przygotować dwie szklane kolumny zawierające 11 gramów żywicy kationowymiennej na kolumnę. Kondycjonuj żywicę wewnątrz kolumn, kolejno spłukując je wodą, dwoma molowymi wodorotlenkami sodu i dwoma molowymi kwasami solnymi. Sprawdź przewodność wody.

Który jest płukany przez żywicę po jej kondycjonowaniu. Następnie przenieś połowę próbki do każdej kolumny, spłucz kolejno pięć razy 10 mililitrami wody. Następnie liofilizować roztwory wodne.

Stan wkładów ekstrakcyjnych C18 do fazy stałej zgodnie z instrukcją obsługi producenta. Następnie ponownie rozpuść każdą liofilizowaną pozostałość w trzech mililitrach metanolu i wody. Eluować każdą połowę próbki przez oddzielny wkład ekstrakcyjny C18 do fazy stałej do probówek o pojemności 2,5 mililitra.

Następnie przepłucz wkłady jednym mililitrem metanolu i wodą. Wysuszyć probówki roztworami próbek za pomocą koncentratora próżniowego podgrzanego do 45 stopni Celsjusza i w próżni około 50 milibarów. Po wysuszeniu ponownie rozpuść każdą pozostałość w jednym mililitrze wody i wymieszaj mikserem wirowym.

Następnie przenieś roztwory do 1,5-mililitrowych fiolek z automatycznym samplerem. Do analizy chromatograficznej należy przygotować rozpuszczalnik A, mieszając 20 mililitrów 85% kwasu ortofosforowego z 980 mililitrami wody i przefiltrować roztwór przez jednorazowy filtr z włókna szklanego za pomocą próżni. Przygotować roztwory wzorcowe dostępnych w handlu benzenowo-polikarboksylowych kwasów BPCA w celu wytworzenia zewnętrznej serii stężeń wzorcowych.

Przeprowadzić chromatografię i określić ilościowo zawartość BPCA, porównując odpowiednie obszary pików BPCA z pomiarami serii wzorców zewnętrznych. Wymagania dotyczące czystości dla sprzętu chemicznego i laboratoryjnego są szczególnie wysokie w przypadku analizy BPCA za pomocą węgla swoistego dla związków. Ślepa próba i testy machnięcia są ważne dla monitorowania potencjalnego źródła zanieczyszczenia próbki.

Jeżeli planowane są analizy pirogenicznej frakcji węgla dla swoistego dla związków chemicznych frakcji węgla-13 i węgla-14, należy powtórzyć chromatografię kilka razy dla każdej próbki i zebrać poszczególne BPCA w wystarczającej ilości za pomocą kolektora frakcji podłączonego do HPLC. Usuń rozpuszczalnik, przedmuchując frakcje delikatnym strumieniem azotu, jednocześnie podgrzewając je do 70 stopni Celsjusza. Następnie przygotuj odczynnik utleniający, rozpuszczając dwa gramy nadsiarczanu sodu w 15 mililitrach wody.

Ponownie rozpuść każdą pozostałość w czterech mililitrach wody i przenieś próbki do 12-mililitrowych, gazoszczelnych, borokrzemianowych fiolek. Następnie dodać jeden mililitr odczynnika utleniającego i zamknąć każdą fiolkę standardową nakrętką zawierającą przegrodę z kauczuku butylowego. Gazoszczelne fiolki zawierające roztwory wodne należy przepłukać helem przez osiem minut, aby usunąć dwutlenek węgla z fiolki i roztworu.

Następnie należy utlenić próbki w gazoszczelnych fiolkach, podgrzewając je w temperaturze 100 stopni Celsjusza przez 60 minut. Po pozostawieniu próbek do ostygnięcia do temperatury pokojowej, należy bezpośrednio przeanalizować dwutlenek węgla z utleniania na spektrometrze masowym proporcji izotopów dla zawartości węgla-13 i na przyspieszonym spektrometrze masowym dla zawartości węgla-14. Opisana procedura umożliwia oddzielenie wszystkich docelowych związków BPCA od linii bazowej za pomocą HPLC, a chromatogramy materiałów referencyjnych: tramazemu i zwęglenia trawy są pokazane tutaj.

Dostosowując parametry chromatografii, separacja może być dalej modyfikowana w zależności od potrzeb. Analiza ilościowa chromatogramów materiałów odniesienia z wzorcami zewnętrznymi powinna dostarczyć przedstawionych tutaj wartości węgla pirogenicznego. Wartości węgla-13 i węgla-14, które uzyskuje się, gdy oczyszczone BPCA materiałów referencyjnych są analizowane pod kątem zawartości izotopów węgla, są wymienione tutaj.

Po opanowaniu tej techniki można to zrobić w ciągu trzech dni roboczych. W związku z tym przepustowość próbki jest kwestią tego, ile próbek jest przetwarzanych jednocześnie. Pomiar kilkunastu próbek tygodniowo w duplikatach i z informacjami izotopowymi jest łatwo osiągalny.

Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak wykonać niewątpliwe kroki w celu pomyślnej analizy węgla pirogenicznego na poziomie specyficznym dla związku.