Name: Charakterystyka, kwantyfikacja i analiza izotopowa specyficzna dla związku węgla pirogennego przy użyciu polikarboksylowych kwasów benzenowych (BPCA) (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 12 s
Description: Poznaj metodę BPCA do charakteryzacji, kwantyfikacji i analizy izotopowej węgla pirogennego w próbkach środowiskowych. Technika ta umożliwia jednoczesne oznaczanie związków węgla w badaniach nad cyklem węgla.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Autorzy dziękują za wsparcie ze strony następujących źródeł finansowania: Priorytetowy Program Badawczy Uniwersytetu w Zurychu "globalna zmiana i bioróżnorodność", projekty Szwajcarskiej Narodowej Fundacji Nauki 134452, 131922, 143891, 119950 i 134847, oraz Deep Carbon Observatory - Deep Energy award 60040915.

1. Ogólne środki ostrożności i przygotowania 
<ol>
	<li>Przez cały czas trwania zabiegu należy używać wyłącznie czystych, odwapnionych (kąpiel 10% HCl) i spalonych naczyń szklanych (500 °C przez 5 godzin), dokładnie oczyszczonych narzędzi oraz ultraczystej wody i rozpuszczalników do chromatografii cieczowej pod wysokim ciśnieniem (HPLC).</li>
	<li>Liofilizować i homogenizować próbki za pomocą bezwęglowego młyna kulowego58 i oznaczać ich całkowitą zawartość węgla organicznego (TOC) za pomocą analizy elementarnej59-60, 
	Uwaga: Wymagania dotyczące czystości dla chemikaliów i sprzętu laboratoryjnego są szczególnie wysokie w przypadku specyficznej dla związku analizy 14C BPCA. Uwzględnij ślepe próby49 i testy zbliżeniowe61 w celu monitorowania potencjalnych źródeł zanieczyszczenia próbki.</li>
</ol>
2. HNO3 Trawienie
<ol>
	<li>Zważyć próbki liofilizowane i homogenizowane (por. 1.2.) do kwarcowych probówek wytrawiających i przykryć folią aluminiową przed kurzem.
	<ol>
		<li>Do celów kwantyfikacji i charakterystyki PyC należy używać próbek zawierających > 1 mg TOC42. Tak więc w przypadku gleb i osadów należy stosować ok. 200 - 400 mg, a w przypadku próbek bogatych w substancje organiczne, takie jak czyste węgle drzewne, stosować ok. 10 - 20 mg na probówkę wytrawiającą.</li>
		<li>W przypadku późniejszej analizy izotopowej PyC (13C i 14C) specyficznej dla związku, należy upewnić się, że próbka zawiera wystarczającą ilość BPCA-C, aby spełnić limity wykrywalności określonego spektrometru mas o stosunku izotopów, który będzie używany po kroku 6. Jeśli nie ma dostępnych informacji a priori na temat ilości PyC w próbce (np. z poprzednich pomiarów), najpierw określ ilościowo zawartość PyC (kroki 1 - 5), a następnie przygotuj więcej próbki, jeśli wydajność BPCA-C jest zbyt niska do analizy izotopowej. 
		Uwaga: Należy uwzględnić próbki ślepe i referencyjne o znanej zawartości PyC oraz 13C i 14C (np. z »materiałów odniesienia sadzy«, por. sekcja dotycząca wyników). Pozwoli to na sprawdzenie odtwarzalności kwantyfikacji PyC i umożliwi ślepe obliczenia korekcyjne pomiarów izotopowych specyficznych dla związku po analizie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dodać 2 ml 65% HNO3 do probówek wytrawiających, użyć mieszalnika wirowego, aby wspomóc dokładne zwilżenie próbki, a następnie włożyć probówki do wytrawiania do komory ciśnieniowej. Zamknąć komory ciśnieniowe zgodnie z instrukcją62 i wstawić je do piekarnika nagrzanego do 170 °C na 8 godz. 
	UWAGA: Po strawieniu pozostaw komory do ostygnięcia wewnątrz piekarnika i otwórz je pod wyciągiem dopiero po osiągnięciu temperatury pokojowej, ponieważ mogą wydostawać się szkodliwe gazy.</li>
	<li>Przefiltrować próbki z wodą do kolb miarowych za pomocą jednorazowych filtrów z włókna szklanego (< 0,7 mikrona), na przykład w szklanych strzykawkach, i dostosować objętość do 25 ml. Rozcieńczenie jest konieczne, aby zatrzymać dalsze trawienie. 
	Uwaga: 25 ml roztworów zawierających BPCA można przechowywać w lodówce do 2 miesięcy przed dalszym przetwarzaniem. Trawienie można w zasadzie przeprowadzić również przy użyciu innych urządzeń, na przykład za pomocą ciśnieniowego systemu mikrofalowego16. W takim przypadku należy przeprowadzić badania z użyciem materiałów referencyjnych w celu sprawdzenia odzysku BPCA i odtwarzalności metody (por. sekcja dotycząca reprezentatywnych wyników).</li>
</ol>
3. Usuwanie kationów 
<ol>
	<li>Dla każdej próbki należy przygotować dwie szklane kolumny (400 mm wysokości, 15 mm średnicy) z 11 g żywicy kationitowej na kolumnę. Kondycjonować żywicę wewnątrz kolumn, kolejno przepłukując ją: 2 objętościami wody, 1 objętością kolumny 2 M NaOH, 2 objętościami kolumny wody do neutralizacji pH, 1 objętością kolumny 2 M HCl i ostatecznie 2 objętościami kolumny wody.</li>
	<li>Sprawdź przewodność wody, która jest przepłukiwana przez żywicę po jej kondycjonowaniu. Żywicę uważa się za prawidłowo kondycjonowaną, gdy przewodność jest poniżej 2 μS cm-1.</li>
	<li>Umieścić połowę próbki (tj. 12,5 ml, por. krok 2.3) na każdą kolumnę, przepłukać kolejno 5 razy 10 ml wody, a następnie wysuszyć roztwór wodny przez liofilizację. Próbka jest stabilna po liofilizacji i może być przechowywana do tygodnia przed dalszym przetwarzaniem, jeśli jest przechowywana w suchym miejscu w ciemnym i chłodnym miejscu. 
	Uwaga: Do zamrożenia próbek należy użyć ciekłego azotu ("zamrażanie błyskawiczne"), ponieważ pozwala to uniknąć zamarznięcia HNO3, co może spowodować powstanie kałuży mocnego, niezamarzającego roztworu kwasu. Upewnij się, że liofilizator jest w dobrym stopniu kwasoodporny i przetestuj pod kątem potencjalnego zanieczyszczenia oparami pompy próżniowej, jeśli zamierzona jest analiza BPCA 14C specyficzna dla związku.</li>
</ol>
4. Usuwanie związków apolarnych
<ol>
	<li>Kondycjonować wkłady ekstrakcyjne do fazy stałej C18 zgodnie z instrukcją obsługi producenta, tj. kolejno przepłukać je 2,5 ml metanolu, 2,5 ml wody i ostatecznie 2,5 ml metanolu/wody (1:1 v/v).</li>
	<li>Ponownie rozpuścić liofilizowaną pozostałość w 3 ml metanolu/wody (1:1 v/v). Eluować każdą jego połowę (1,5 ml) w oddzielnym kartuszu ekstrakcyjnym C18 do fazy stałej do probówek o pojemności 2,5 ml. Przepłukać wkłady kolejnym 1 ml metanolu/wody (1:1 v/v).</li>
	<li>Wysuszyć probówki roztworem próbki, na przykład za pomocą koncentratora próżniowego, podgrzanego do temperatury 45 °C i próżni ok. 50 mbar. Można również zastosować inne sposoby odparowywania, na przykład system odmulania z gazemN2, jak w kroku 6.</li>
	<li>Ponownie rozpuść pozostałość w probówce w 1 ml wody. Wspomóc rozpuszczanie za pomocą mieszalnika wirowego i przenieść do fiolek z automatycznym samplerem o pojemności 1,5 ml. 
	Uwaga: Na tym etapie próbki można przechowywać w lodówce do 3 miesięcy42.</li>
</ol>
5. Chromatografia
<ol>
	<li>Przygotować rozpuszczalnik A, mieszając 20 ml 85% kwasu ortofosforowego z 980 ml wody i przefiltrować roztwór przez jednorazowy filtr z włókna szklanego za pomocą próżni. Nie wystawiaj rozpuszczalnika A na działanie promieni słonecznych i zużyj go w ciągu 24 godzin, aby uniknąć rozwoju glonów. Użyj czystego acetonitrylu klasy HPLC jako rozpuszczalnika B.</li>
	<li>Przygotować roztwory wzorcowe dostępnych w handlu BPCA (kwas hemimelilityczny, trimelityczny, piromelitowy, pentakarboksylowy i melitynowy) w celu wytworzenia zewnętrznej serii stężeń wzorcowych (np. 6 fiolek zawierających 5, 20, 60, 100, 150 i 250 μg każdego BPCA zmieszanych razem w 1 ml wody).</li>
	<li>Przeprowadzić chromatografię z zastosowaniem ustawień podanych w Tabeli 1 i Tabeli 2 i określić ilościowo zawartość BPCA, porównując odpowiednie obszary pików BPCA z pomiarami wzorca zewnętrznego serii63.</li>
	<li>Wyrazić wyniki dotyczące ilości PyC w BPCA-C/suchej masie próbki [g/kg] lub BPCA-C/TOC [%]. Ponadto cechy jakościowe PyC w próbkach można opisać za pomocą proporcji poszczególnych BPCA, np. proporcja B6CA (B6CA/BPCA [%]) wskazuje na stopień kondensacji aromatycznej PyC44.</li>
</ol>
6. Utlenianie na mokro oczyszczonych BPCA do późniejszej analizy 13C i 14C
<ol>
	<li>Po kroku 5.3 zebrać poszczególne BPCA w wystarczającej ilości (np. > 30 μg BPCA-C dla spektrometrów masowych z aktualnym akceleratorem49,64) za pomocą kolektora frakcji podłączonego do HPLC49, a następnie usunąć rozpuszczalniki, przedmuchując frakcje delikatnym strumieniemN2 przy jednoczesnym podgrzaniu ich do temperatury 70 °C. W fiolce pozostaną tylko niewielkie ilości ciekłego kwasu fosforowego, w tym BPCA.</li>
	<li>Przygotować odczynnik utleniający, rozpuszczając 2 g Na2S2O8 w 50 ml wody, świeżo przygotowanej w ciągu 24 godzin od użycia><.
	Uwaga: Dwukrotnie rekrystalizuj nadsiarczan sodu, aby poprawić jego czystość, całkowicie rozpuszczając kilka gramów w gorącej wodzie, a następnie zbierając ciało stałe po ostygnięciu wody65-66.</li>
	<li>Ponownie rozpuścić wydmuchiwaną pozostałość (etap 6.1) w 4 ml wody i przenieść próbkę do 12 ml gazoszczelnej fiolki z węglianem borokrzemianu. Dodać 1 ml odczynnika utleniającego i zamknąć standardową nasadką zawierającą przegrodę z kauczuku butylowego.</li>
	<li>Płukać gazoszczelną fiolkę wraz z roztworem wodnym He przez 8 minut, aby usunąć CO2 z fiolki i roztworu66.</li>
	<li>Próbki w gazoszczelnych fiolkach utleniać poprzez ogrzewanie ich w temperaturze 100 °C przez 60 minut.</li>
	<li>Bezpośrednio analizować CO2 z utleniania na spektrometrach mas o stosunku izotopów dla zawartości 13C65-66 i na przyspieszonych spektrometrach masowych dla 14C o zawartości67-68, 
	Uwaga: Utlenione próbki mogą być przechowywane przez co najmniej jeden tydzień66 przed analizą w temperaturze 13C i/lub 14C.</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Metoda BPCA ma kilka ważnych zalet w porównaniu z innymi dostępnymi metodami PyC78-79: i) wykrywa PyC w szerokim zakresie kontinuum spalania, tj. jest wrażliwa na lekko zwęgloną biomasę, a także zwęglenie i sadzę w wysokiej temperaturze42,70, ii) może jednocześnie charakteryzować16,44,80-81, oznaczać ilościowo20,42 i analizować izotopowo PyC49-50,66,73,82-83, iii) ma zastosowanie do bardzo szerokiego zakresu próbek środowiskowych42,70, oraz iv) jego metodologia została poddana gruntownemu przeglądowi i może być umieszczona w spójnych ramach z ocenami innych metod PyC44,47,70,84-85. Z tych wszystkich powodów podejście BPCA jest prawdopodobnie najbardziej wszechstronną metodą PyC dostępną do tej pory, której podstawowe założenia są dobrze ograniczone i są stale testowane w porównaniu z innymi metodami.
Powyższy protokół konsoliduje mocne strony poprzednich metod BPCA w jedną procedurę, jest wysoce powtarzalny, prosty w użyciu i może być łatwo rozszerzany i modyfikowany zgodnie z określonymi wymaganiami. Na przykład, gdy chromatografia jest przeprowadzana z gradientem pH zamiast rozpuszczalnika organicznego, możliwe jest monitorowanie proporcji izotopów BPCAon-line 42, co eliminuje potrzebę etapu utleniania na mokro. Podobnie, usuwanie kationów i/lub związków niepolarnych (etapy 3 i 4) można pominąć, jeżeli wiadomo, że dane próbki nie zawierają żadnych takich związków (np. w niektórych przypadkach zwęgleń wytworzonych w laboratorium).
Jak każda metoda PyC, procedura BPCA ma również pewne ograniczenia. W związku z tym należy zauważyć, że podejście BPCA z natury zaniża całkowitą ilość PyC w próbkach: metoda niszczy duże części struktur policyklicznych PyC w celu ekstrakcji ich bloków budulcowych BPCA, nie odzyskując w ten sposób ilościowo całego PyC w postaci BPCA20,86. W przeszłości zaproponowano współczynniki konwersji w celu przeliczenia plonów BPCA na całkowitą zawartość PyC. Jednak znalezienie jednego prawidłowego współczynnika konwersji jest praktycznie niemożliwe ze względu na niejednorodny stopień kondensacji aromatycznej w większości znaków41,48,80,86. W wielu przypadkach ilości PyC w próbkach są porównywane względem siebie42,81,87-88. W związku z tym sugerujemy, aby nie stosować żadnych współczynników konwersji i po prostu podawać dane BPCA "zgodnie z pomiarem"48. W szczególnych przypadkach, gdy wydajność BPCA jest brana pod uwagę w celu oszacowania bezwzględnych ilości PyC24,89-90, pierwotnie opublikowany współczynnik konwersji20 wynoszący 2,27 wydaje się odpowiedni, ponieważ przelicza on plony BPCA na konserwatywne szacunki zawartości PyC86.
Inną trudnością związaną z metodami PyC jest to, że są one potencjalnie wrażliwe na materiały zakłócające, inne niż PyC i/lub że PyC jest wytwarzany podczas samej analizy, co prowadzi do przeszacowania rzeczywistej zawartości PyC w próbkach70. Podejście BPCA jest bardzo odporne na takie materiały zakłócające70, samo w sobie nie wytwarza żadnego PyC16,70,86 i ma charakter konserwatywny (por. powyższy akapit). Nawet grafit, materiał chemicznie bardzo podobny do PyC, ale pochodzenia petrogennego, nie zakłóca pomiarów BPCA (Schneider, M. P. W. niepublikowane wyniki. Zurych, (2013)). Do tej pory jedynymi znanymi interferencjami nie-PyC dla metody BPCA są niektóre skondensowane, aromatyczne pigmenty grzybów91, które powinny być ilościowo nieistotne dla zdecydowanej większości badań86. Metoda BPCA z jednoczesną informacją jakościową, ilościową i izotopową 13C i 14C jest zatem doskonałym narzędziem do badania PyC w różnych dyscyplinach.

W pełnym procesie spalania, biomasa lub paliwo kopalne są przekształcane w CO2, H2O i pozostałości nieorganiczne (popiół). Jednak przy lokalnych lub czasowych ograniczeniach tlenu spalanie staje się niepełne i zachodzi piroliza, w wyniku której powstaje stała pozostałość organiczna znana jako karbonus1. Te zwęglone pozostałości są również określane jako pirogenna materia organiczna (PyOM) i składają się głównie z pirogenicznego węgla (PyC) lub, synonimicznie, sadzy (BC)2-4. Procesy zwęglania są wszechobecne i mogą być częścią zarówno naturalnego, jak i antropogenicznego spalania5-6. Pożar lasu jest ważnym naturalnym procesem, nieodłącznym dla większości ekosystemów, który wytwarza znaczną ilość PyC każdego roku4,7-10. Podobnie, spalanie paliw kopalnych do produkcji energii w przemyśle i transporcie stanowi ważne antropogeniczne źródło PyC11-13. Oba źródła przyczyniają się do wszechobecności PyC w środowisku: PyC występuje w powietrzu, w postaci aerozoli13-14, w wodzie w postaci cząstek stałych lub rozpuszczonej materii organicznej15-17, a także w rdzeniach lodowych18-19, glebach20-21 i osadach22-24 o rozmiarach od m do nm (np. duże zwęglone pnie drzewa po pożarze lasu lub nanocząsteczki sadzy, które wydostają się ze spalin silnika wysokoprężnego). Wszechobecność PyC w środowisku wynika nie tylko z dużych wskaźników produkcji, ale także z jego długiego utrzymywania się i względnej stabilności przed degradacją25-26. Chociaż dokładne czasy obrotu nie zostały jeszcze ustalone i mogą zależeć od konkretnych warunków środowiskowych27-28, wydaje się jasne, że PyC jest mniej łatwo rozkładany na CO2 niż większość innych form węgla organicznego29-30. Obserwacja ta ma ważne implikacje dla globalnego cyklu C: ponieważ zwęglone materiały przechowują PyC przez stosunkowo długi czas, sekwestrują C w formach organicznych, które w przeciwnym razie byłyby szybko oddychane jako CO2 , zmniejszając w ten sposób stężenie gazów cieplarnianych w atmosferzew czasie 31-32.
Oprócz aspektu łagodzącego zmiany klimatu, znaki mają inne właściwości istotne dla środowiska. Ich wysoka porowatość, duża powierzchnia i ujemny ładunek powierzchniowy mogą unieruchamiać niebezpieczne związki33 i poprawiać żyzność gleby34-35. Uznanie zwęglenia za potencjalnie korzystną modyfikację gleby doprowadziło do powstania tzw. technologii biowęgla36. Biowęgiel będzie prawdopodobnie produkowany na dużą skalę w nadchodzących latach, a tym samym znacznie zwiększy obfitość PyC w glebach37. Co więcej, przewiduje się, że występowanie pożarów lasów i spalanie paliw kopalnych utrzyma się na wysokim poziomie w ciągu XXIwieku, stale przyczyniając się do powstawania dużych ilości PyC do środowiska11,38-39. Innym coraz ważniejszym źródłem PyC może być nanotechnologia, która również wykorzystuje związki podobne do PyC40-41. Dlatego tak ważne jest dokładne wykrycie, scharakteryzowanie i ilościowe określenie tych materiałów pirogenicznych w celu zbadania ich właściwości i zrozumienia ich roli w środowisku.
Tutaj prezentujemy zastosowanie najnowocześniejszego podejścia specyficznego dla związku do analizy PyC w różnych próbkach: najnowsza generacja metody kwasu polikarboksylowego benzenu (BPCA)42. Metoda ta ma szerokie zastosowanie w badaniach nad PyC, ponieważ jest bezpośrednio ukierunkowana na "kręgosłup" PyC: jego wielopierścieniowe skondensowane struktury, które tworzą się podczas obróbki termicznej43-45 i które są zatem nieodłączne dla wszystkich różnych form PyC5,46. Jednak struktury te nie są bezpośrednio oceniane za pomocą środków chromatograficznych ze względu na ich rozmiar i niejednorodność. W celu chromatograficznej analizy takich związków pirogennych, PyC jest najpierw trawiony kwasem azotowym pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia, który rozbija duże struktury policykliczne na swoje bloki budulcowe, poszczególne BPCA (porównaj 1). Rysunek 1). Następnie, po kilku etapach oczyszczania, BPCA są poddawane analizie chromatograficznej20,42. PyC jest zatem izolowany i analizowany na poziomie molekularnym i może być wykorzystany do ilościowego określenia obfitości PyC w przedziałach środowiskowych20,42. Metoda BPCA dodatkowo charakteryzuje badany PyC, gdy porównuje się względne plony B3-, B4-, B5- i B6CA (por. rysunek 1): Odpowiednia proporcja różnie karboksylowanych BPCA jest związana z wielkością pierwotnych struktur policyklicznych, a zatem wskazuje na jakość PyC i temperaturę pirolizy44,47-48. Ponadto przedstawiona metoda pozwala na określenie składu izotopowego C (13C i 14C) PyC, ponieważ poszczególne BPCA, pochodzące bezpośrednio z czystych struktur PyC, mogą być analizowane izotopowo po izolacji (por. rysunek 1, kroki 5 i 6)49. Specyficzna dla związku analiza izotopowa PyC jest bardzo interesująca50 , ponieważ może być wykorzystana np. do rozróżnienia biomasy prekursorowej karb w regionach tropikalnych51-52, do określenia wieku zwęglonych materiałów53-54 lub do śledzenia PyC w badaniach cyklicznych C z oznaczeniem izotopowym26,55-56. Więcej informacji na temat PyC, a w szczególności historii, rozwoju i zastosowań metody BPCA, można znaleźć w Wiedemeier, 201457, skąd zebrano część powyższych akapitów i część dyskusji.

<table><tbody><tr><td>młyn kulowy</td><td>Retsch</td><td>N/A</td><td>młyn kulowy z bezwęglowymi naczyniami i kulami do mielenia (Retsch MM 200 z agatowymi naczyniami i kulami do mielenia)&nbsp;</td></tr><tr><td>piec do spalania</td><td>Nabertherm</td><td>N/A</td><td>piec do spalania/piec muflowy o temperaturze 500 &deg; Bomby ciśnieniowe C (Nabertherm L40/11 lub podobne)</td></tr> <tr><td>z komorami ciśnieniowymi z PTFE, rurki kwarcowe z pokrywkami kwarcowymi</td><td>Seif Aufschlusstechnik, Unterschleissheim, Niemcy</td><td>Nie dotyczy</td><td>Helma U. Rudolf Seif Aufschlusstechnik Fastlingerring 67 85716 Unterschleissheim Niemcy Tel: (+49) 89 3108181</td></tr><tr><td>mieszalnik wirowy</td><td>wspólne zaopatrzenie laboratoryjne</td><td>Nie dotyczy</td><td></td></tr><tr><td>piekarnika& nbsp;</td><td>Thermo Scientific</td><td>50051010</td><td>suszarka ze stałą temperaturą (Thermo Scientific Heraeus lub podobny)</td></tr><tr><td>system rozdzielaczy próżniowych ze złączami PTFE</td><td>Machery Nagel</td><td>Chromabond 730151 730106 ftp://ftp.mn-net.com/english/Instruction_leaflets/Chromatography/SPE/CHROMABOND_VK_DE_EN.pdf</td><td></td></tr><tr><td>szklane strzykawki wielokrotnego użytku z jednorazowymi filtrami z włókna szklanego</td><td>Machery Nagel&nbsp;</td><td>730172 730192</td><td>http://www.mn-net.com/SPEStart/SPEaccessories/EmptySPEcolumns/tabid/4285/language/en-US/Default.aspx</td></tr><tr><td>25 ml szklane kolby miarowe</td><td>Powszechne zaopatrzenie laboratoryjne</td><td>Nie dotyczy</td><td>W przeciwieństwie do wszystkich innych wyrobów szklanych, nie należy spalać, aby zapewnić dokładność wolumetryczną. Zamiast tego wyczyść w kąpieli kwasowej, ultradźwiękami i ultraczystą wodą.</td></tr><tr><td>chromatograficzne kolumny szklane z kranem z fryty i PTFE oraz wełną szklaną</td><td>wykonane na zamówienie</td><td>N/A</td><td>wymiary kolumn szklanych: ca. długość 40 cm, ca. 1,5&nbsp; cm średnicy żywicy</td></tr><tr><td>kationitowej</td><td>Sigma Aldrich</td><td>217514</td> Miernik przewodności <td>Dowex 50 WX8 400</td></tr><tr><td></td><td>WTW</td><td>300243</td><td>LF 320 Zestaw</td></tr><tr><td>kolb stożkowych 100 ml do liofilizatora</td><td>Common Lab Supply&nbsp;</td><td>Nie dotyczy Powszechny</td><td></td></tr><tr><td>sprzęt laboratoryjny</td><td>z ciekłym azotem</td><td>Nie dotyczy</td> do <td>szybkiego zamrażania roztworu zbiorczego po usunięciu kationów</td></tr><tr><td>liofilizator</td><td>Chrystus</td><td>Nie dotyczy</td><td>Alpha 2 - 4 LD plus</td></tr><tr><td>C18 wkłady do ekstrakcji fazy stałej</td><td>Supelco</td><td>52603-U</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/supelco/52603u?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>szklane probówki o pojemności 2,5 ml</td><td>Koncentrator http://www.chem.agilent.com/store/en_US/Prod-5022-6534/5022-6534?navAction=push&navCount=0 Agilent Technologies</td><td>5022-6534</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Eppendorf</td><td>5305000.100</td><td></td></tr><tr><td>1,5 ml fiolki automatycznego podajnika próbek HPLC</td><td>w zależności od HPLC</td><td>Nie dotyczy</td><td></td></tr><tr><td>6 ml fiolki do zbierania frakcji w</td><td>zależności od HPLC</td><td>Nie dotyczy</td><td></td></tr> N<tr><td>2 powszechny sprzęt</td><td>laboratoryjny</td> o wysokiej czystości <td>Nie dotyczy</td><td></td></tr><tr><td>12 ml gazoszczelne fiolki borokrzemianowe</td><td>Labco</td><td>538W</td><td>Igły do http://www.labco.co.uk/europe/gas.htm#doublewad12ml</td></tr><tr><td></td><td>B Braun</td><td></td><td>4665643 http://www.bbraun.ch/cps/rde/xchg/cw-bbraun-de-ch/hs.xsl/products.html?prid=PRID00000510</td></tr><tr><td>wysokiej czystości He gazowy</td><td>powszechny sprzęt laboratoryjny</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>HNO3 (65%) rocznie</td><td>Sigma Aldrich</td><td>84378</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/84378?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>2 M HCl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>258148</td><td>mieszać z ultraczystą wodą, aby uzyskać 2 M roztwór</td></tr><tr><td>2 M NaOH</td><td>Sigma Aldrich</td><td>71691</td><td>mieszać z ultraczystą wodą, aby uzyskać 2 M roztwór</td></tr><tr><td>metanolu</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34860</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/34860?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>woda</td><td>Milli-Q</td><td>Z00QSV0WW</td><td>Gatunek typu 1, zoptymalizowany pod kątem niskowęglowego</td></tr><tr><td>kwasu ortofosforowego</td><td>Sigma Aldrich</td><td>79606</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/79606?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>acetonitryl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>34851</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/34851?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>C18 kolumna z odwróconymi fazami</td><td>Agilent Technologies</td><td>685975-902</td><td>Agilent Poroshell 120 SB-C18 (4,6 x 100 mm)</td></tr><tr><td>Na2S2O8, nadsiarczan sodu</td><td>Sigma Aldrich</td><td>71890</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/71890?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>BPCA standards</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>trimellitic</td><td>kwas Sigma Aldrich</td><td>92119</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/92119?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>kwas hemimelitowy</td><td>Sigma Aldrich</td><td>51520</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/51520?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>kwas</td> <td>piromelitowySigma Aldrich</td><td>83181</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search? 
term=83181& interface=Wszystko& N=0& mode=dopasowanie%20partialmax& lang=de& region=CH& focus=produkt</td></tr><tr><td>kwas benzeopentakarboksylowy</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S437107</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/s437107?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>kwas melitowy</td><td>Sigma Aldrich</td><td>M2705</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/m2705?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td><silny>wzorce utleniania</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>kwas fttalowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>80010</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/80010?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>sacharoza</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S7903</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/s7903?lang=de&region=CH</td></tr><tr><td>materiały referencyjne sadzy</td><td>Uniwersytet w Zurychu</td><td>N/A</td><td>http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials</td></tr></tbody></table>

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

Characterization, Quantification and Compound-specific Isotopic Analysis of Pyrogenic Carbon Using Benzene Polycarboxylic Acids (BPCA)

Ogniozależny, pirogeniczny węgiel (PyC), czasami nazywany czarnym węglem (BC), to węglowa stała pozostałość po spalaniu biomasy i paliw kopalnych, takich jak węgiel i sadza. PyC jest wszechobecny w środowisku ze względu na jego długą trwałość, a jego liczebność może nawet wzrosnąć wraz z prognozowanym wzrostem globalnej aktywności pożarów i ciągłym spalaniem paliw kopalnych. PyC jest również coraz częściej wytwarzany w wyniku przemysłowej pirolizy odpadów organicznych, w wyniku której powstają zwęglone dodatki do gleby (biowęgiel). Co więcej, pojawienie się nanotechnologii może również skutkować uwalnianiem związków podobnych do PyC do środowiska. W związku z tym priorytetem jest wiarygodne wykrywanie, charakteryzowanie i ilościowe określanie tych zwęglonych materiałów w celu zbadania ich właściwości środowiskowych i zrozumienia ich roli w obiegu węgla.
Tutaj prezentujemy metodę kwasu polikarboksylowego benzenu (BPCA), która pozwala na jednoczesną ocenę charakterystyki, ilości i składu izotopowego PyC (13C i 14C) na poziomie molekularnym. Metoda ma zastosowanie do bardzo szerokiego zakresu materiałów próbek środowiskowych i wykrywa PyC w szerokim zakresie kontinuum spalania, tj. jest wrażliwa na lekko zwęgloną biomasę, a także zwęglenie i sadzę o wysokiej temperaturze. Przedstawiony tutaj protokół BPCA jest prosty w użyciu, wysoce powtarzalny, a także łatwo rozszerzalny i modyfikowalny w celu spełnienia określonych wymagań. Tym samym stanowi wszechstronne narzędzie do badania PyC w różnych dyscyplinach, począwszy od archeologii i kryminalistyki środowiskowej, a skończywszy na badaniach nad biowęglem i obiegiem węgla.

Zalecamy przetestowanie konfiguracji metody poprzez pomiar zestawu dobrze opisanych materiałów PyC („referencyjnych materiałów węgla czarnego”), które były szeroko stosowane w literaturze do opracowywania i porównywania różnych metod44,48,69-77. Informacje na temat materiałów referencyjnych są dostępne na stronie Uniwersytetu w Zurychu (http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials).
Opisana procedura umożliwia rozdzielenie do linii bazowej wszystkich związków docelowych BPCA za pomocą HPLC. Chromatogramy materiałów referencyjnych „czarnoziem” (gleba pylasta o znacznej zawartości PyC) oraz węgla z traw (wykonanego z Oryza Sativa) przedstawiono na Rysunku 2. Poprzez dostosowanie parametrów chromatograficznych w Tabelach 1 i 2 (np. temperatury chromatografii, pH rozpuszczalnika A lub szybkości przepływu itp.), rozdzielenie można dodatkowo zmodyfikować w zależności od konkretnych potrzeb42,63.
Analiza ilościowa chromatogramów materiałów referencyjnych z wykorzystaniem standardów zewnętrznych (krok 5.3.) powinna dać wartości PyC przedstawione na Rysunku 3. Należy pamiętać, że niewielkie zmiany w procedurze (np. pominięcie kroku 3 lub 4 w określonych przypadkach) mogą prowadzić do uzyskania wyższych wartości PyC. Co do zasady, odzyski należy sprawdzać za pomocą czystych standardów BPCA: wzbogacone materiały referencyjne mogą pomóc w wykryciu nieproporcjonalnych strat w krokach 3 i 4 oraz dostarczyć informacji o sprawności chromatografii w kroku 5 42,63.
Tabela 3 przedstawia wartości 13C i 14C otrzymane podczas analizy zawartości izotopów węgla w oczyszczonych BPCAs materiałów referencyjnych po kroku 6. Aby uzyskać wiarygodne wyniki, niezbędne jest zebranie wystarczającej ilości BPCA-C (np. &gt; 30 µg BPCA-C dla obecnie stosowanych spektrometrów mas akceleracyjnych, por. Rycina 4) oraz podjęcie wszelkich możliwych środków w celu zminimalizowania zanieczyszczenia próbki obcym C 49.
Oprócz weryfikacji konfiguracji metody za pomocą materiałów referencyjnych, jak opisano powyżej, wysoce zaleca się przygotowanie i pomiar próbek w powtórzeniach, zarówno w celu ilościowego oznaczenia PyC (krok 5), jak i w późniejszych analizach 13C i 14C specyficznych związków BPCAs (krok 6).
<img alt="Schemat chromatograficzny przedstawiający trawienie HNO3, usuwanie kationów, ekstrakcję do fazy stałej oraz analizę." src="/files/ftp_upload/53922/53922fig1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1: Procedura analizy BPCA. W kroku 2 protokołu kondensowane struktury aromatyczne PyC są trawione, co prowadzi do powstania różnych BPCA, które następnie są oczyszczane (kroki 3 i 4), a następnie analizowane i rozdzielane chromatograficznie (krok 5). Po utlenianiu w fazie ciekłej (krok 6) oczyszczone BPCA nadają się do specyficznej dla związku analizy izotopowej (13C i 14C) przy użyciu spektrometrów mas stosunków izotopowych. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat chromatograficzny rozdziału związków; analiza intensywności sygnału w funkcji czasu, dwie próbki." src="/files/ftp_upload/53922/53922fig2.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Chromatogramy rozdziału BPCA. Przedstawiono materiały referencyjne czarnego węgla „chernozem” (a) oraz „grass char” (b). Osiągnięto rozdział do linii bazowej dla wszystkich docelowych związków BPCA (B6CA; B5CA; 1,2,4,5-. 1,2,3,5-, 1,2,3,4-B4CA; 1,2,4-, 1,2,3-B3CA)42. Informacje na temat materiałów referencyjnych czarnego węgla są dostępne na stronie Uniwersytetu w Zurychu (http://www.geo.uzh.ch/en/units/physische-geographie-boden-biogeographie/services/black-carbon-reference-materials). Rysunek ten został zmodyfikowany na podstawie pracy Wiedemeier et al. 201342 i został przedrukowany za zgodą wydawnictwa Elsevier. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Wykres pomiaru węgla elementarnego; PyC w stosunku do różnych materiałów; analiza danych w badaniach środowiskowych." src="/files/ftp_upload/53922/53922fig3.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: Powtórzone pomiary PyC dla różnych materiałów referencyjnych węgla elementarnego. Słupki błędów dla powtórzeń laboratoryjnych są mniejsze niż rozmiar symboli, a średni współczynnik zmienności wyniósł 5% (min: 1%, max: 10%). Rycina ta została zmodyfikowana na podstawie pracy Wiedemeier et al. 201342 i została przedrukowana za zgodą wydawnictwa Elsevier. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig3large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Wykres analizy węgla drzewnego współczesnego i kopalnego; F^14C w funkcji wielkości próbki; przedstawiona niepewność danych." src="/files/ftp_upload/53922/53922fig4.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4: Wartości radiowęglowe (14C) dla B5CA i B6CA wyizolowanych z współczesnego i kopalnego węgla drzewnego. Podany błąd składa się z korekt tła instrumentalnego spektrometru mas z akceleratorem oraz ślepej próby dla utleniania na mokro. Pełna szara linia reprezentuje idealizowaną linię dla mieszaniny rzeczywistej wartości F14C odpowiedniej próbki i określonego średniego zanieczyszczenia zewnętrznego. Rycina ta została zmodyfikowana na podstawie pracy Gierga et al. 201449 i została przedrukowana za zgodą wydawnictwa Elsevier. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53922/53922fig4large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>faza ruchoma A</td>
			<td>20 ml kwasu ortofosforowego (85%) w 980 ml wody ultrapure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fazą ruchomą B</td>
			<td>acetonitryl </td>
		</tr>
		<tr>
			<td>kolumna</td>
			<td>odwrócona faza C18 (por. lista materiałów (szczegóły w wykazie materiałów)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>temperatura kolumny</td>
			<td>15 °C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>przepływ objętościowy</td>
			<td>0,4 ml/min-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>identyfikacja</td>
			<td>czas retencji, absorpcja UV przy 216 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ilościowe oznaczenie</td>
			<td>zewnętrzne wzorce BPCAs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ciśnienie </td>
			<td>ok. 120 bar</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1: Ustawienia chromatografii.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>czas </td>
			<td>faza ruchoma B</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[min]</td>
			<td>[% obj.]</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25.9</td>
			<td>30</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>26</td>
			<td>95</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>28</td>
			<td>95</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>28.1</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30</td>
			<td>0.5</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 2: Gradient mieszania faz ruchomych.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody >
		<tr >
			<td ></td>
			<td colspan="2">char zbiorczy</td>
			<td colspan="2">BPCA</td>
		</tr>
		<tr >
			<td ></td>
			<td colspan="4">δ13C [‰ vs. VPDB]</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >char kasztanowca</td>
			<td >-27,4a</td >
			<td >±0,4a</td >
			<td >-27,7</td >
			<td >±0,8</td >
		</tr>
		<tr >
			<td >char kukurydzy</td>
			<td >-12,9</td >
			<td >±0,4</td >
			<td >-13,0</td >
			<td >±0,4</td >
		</tr>
		<tr >
			<td ></td>
			<td colspan="4">F14C [%]</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >char współczesny</td>
			<td >1,142b</td >
			<td >±0,004b</td >
			<td >1,13</td >
			<td >±0,013</td >
		</tr>
		<tr >
			<td >char kopalny</td>
			<td >0,003b</td >
			<td >±0,001b</td >
			<td >0,014</td >
			<td >±0,001</td >
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 3: Wartości izotopowe węgla (δ13C i F14C) referencyjnych materiałów węglowych oraz analiza izotopowa specyficzna dla związków odpowiadających BPCA. Wartości BPCA reprezentują B6CA i B5CA pobrane jednocześnie w kroku 5. Jednakże analiza izotopowa poszczególnych BPCA może zostać przeprowadzona analogicznie, gdy BPCA są pobierane oddzielnie. Dane dla węgla całkowitego pochodzą z pracy Yarnes et al. (2011) 73 dla węgla kasztanowego (a) oraz z pracy Gierga et al. (2014) 49 dla węgla kopalnego i współczesnego (b). Błędy pomiarów δ13C są błędami standardowymi z trzech powtórzeń, natomiast błędy pomiarów F14C (węgiel całkowity: ETH-50456, ETH-50458; BPCA: ETH-62324, ETH-62335) wynikają z propagacji błędów64.

Przedstawiamy metodę oceny pirogenicznego węgla (PyC) w środowisku za pomocą kwasu polikarboksylowego benzenu (BPCA). Podejście specyficzne dla związku w unikalny sposób dostarcza jednoczesnych informacji o charakterystyce, ilości i składzie izotopowym (13C i 14C) PyC.

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

Fire-derived, pyrogenic carbon (PyC), sometimes called black carbon (BC), is the carbonaceous solid residue of biomass and fossil fuel combustion, such as ...

Ogólnym celem tej metody markerów molekularnych jest charakterystyka, kwantyfikacja i analiza izotopowa frakcji węgla pirogenicznego w próbkach środowiskowych. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w różnych dziedzinach, od archeologii i kryminalistyki środowiskowej po badania nad biowęglem i obiegiem węgla. Główną zaletą tej techniki jest wykrywanie węgla pirogenicznego w szerokim zakresie kontinuum spalania.Jednoczesna charakterystyka, ilościowe oznaczenie i analiza izotopowa węgla pirogenicznego. Metoda ta znajduje zastosowanie w bardzo szerokim zakresie materiałów z próbek środowiskowych. Demonstrację przygotowania próbek oraz chromatografii przeprowadzi Ulrich Hanke, doktorant z naszego laboratorium.Kolejna analiza izotopowa oczyszczonych związków docelowych zostanie przeprowadzona przez Negar Haghipour, koordynatora laboratorium w ETH Zurich. Aby rozpocząć tę procedurę, należy odważyć wcześniej liofilizowane i homogenizowane próbki do kwarcowych probówek do mineralizacji, a następnie zabezpieczyć je przed kurzem folią aluminiową. W całym procesie należy stosować wyłącznie czyste, odwapnione i odporne na działanie kwasów szkło laboratoryjne, dokładnie oczyszczone narzędzia oraz wodę i rozpuszczalniki o czystości do chromatografii.Do probówek do mineralizacji dodać 2 mL 65% kwasu azotowego. W celu dokładnego zwilżenia każdej próbki należy zastosować mieszalnik wirogrzałkowy (vortex). Następnie probówki do mineralizacji należy umieścić w komorze ciśnieniowej.Zamknij komorę ciśnieniową zgodnie z instrukcją obsługi i umieść ją w rozgrzanym piecu w temperaturze 170 °C na osiem godzin. Po wyjęciu probówek do mineralizacji z ochłodzonej komory ciśnieniowej, przefiltruj próbki do kolb miarkowych z użyciem wody oraz jednorazowych filtrów z włókna szklanego. Następnie doprowadź objętość do 25 mL wodą.Dla każdej próbki przygotuj dwie kolumny szklane z 11 gramami żywicy kationowymiennej na jedną kolumnę. Przygotuj żywicę wewnątrz kolumn, płucząc je kolejno wodą, dwumolowym wodorotlenkiem sodu oraz dwumolowym kwasem solnym. Sprawdź przewodność wody.Które należy przepłukać przez żywicę po jej kondycjonowaniu. Następnie przenieś jedną połowę próbki na każdą kolumnę i przepłucz sekwencyjnie pięć razy 10 mililitrami wody. Następnie poddaj roztwory wodne liofilizacji.Przygotuj wkłady do ekstrakcji w fazie stałej C18 zgodnie z instrukcją obsługi producenta. Następnie ponownie rozpuść każdy liofilizat w trzech mililitrach metanolu i wody. Eluuj każdą połowę próbki przez osobny wkład do ekstrakcji w fazie stałej C18 do probówek o pojemności 2,5 mililitra.Następnie przemyć wkłady jednym mililitrem metanolu i wody. Osusz probówki z roztworami próbek za pomocą koncentratora próżniowego nagrzanego do 45 °C, przy podciśnieniu wynoszącym około 50 mbar. Po osuszeniu ponownie rozpuść każdy osad w jednym mililitrze wody i wymieszaj za pomocą wstrząsarki wortexowej.Następnie przenieś roztwory do fiolek do autopróbnika o pojemności 1,5 ml. Do analizy chromatograficznej przygotuj rozpuszczalnik A, mieszając 20 ml 85% kwasu ortofosforowego z 980 ml wody, a następnie przefiltruj roztwór przez jednorazowy filtr z włókna szklanego przy użyciu próżni. Przygotuj roztwory wzorcowe z dostępnych komercyjnie wielokarboksylowych kwasów benzenowych (BPCAs) w celu sporządzenia zewnętrznej serii stężeń wzorcowych.Przeprowadź chromatografię i określ zawartość BPCA, porównując odpowiednie powierzchnie pików BPCA z pomiarami serii standardów zewnętrznych. Wymagania dotyczące czystości odczynników i sprzętu laboratoryjnego są szczególnie rygorystyczne w przypadku analizy związku specyficznego dla węgla-14 w BPCA. Ocena próbek blank i testy wymazowe są istotne dla monitorowania potencjalnych źródeł kontaminacji próbek.Jeśli planowane są analizy zawartości węgla-13 i węgla-14 dla poszczególnych związków frakcji węgla pirogenicznego, należy powtórzyć chromatografię kilka razy dla każdej próbki i zebrać poszczególne BPCA w wystarczającej ilości, korzystając z kolektora frakcji podłączonego do HPLC. Rozpuszczalnik należy usunąć poprzez odparowanie frakcji za pomocą łagodnego strumienia azotu, podgrzewając je do 70 °C. Następnie należy przygotować odczynnik utleniający, rozpuszczając dwa gramy nadtlenkosiarczanu sodu w 15 ml wody.Ponownie rozpuść każdy osad w czterech mililitrach wody i przenieś próbki do 12 mililitrowych szczelnych fiolek borokrzemianowych. Następnie dodaj jeden mililitr odczynnika utleniającego i zamknij każdą fiolkę standardowym zakrętką z septem z gumy butylowej. Przepłucz szczelne fiolki zawierające roztwory wodne helem przez osiem minut, aby usunąć dwutlenek węgla z fiolki i roztworu.Następnie utlenij próbki w szczelnych fiolkach, podgrzewając je w temperaturze 100 °C przez 60 minut. Po ostygnięciu próbek do temperatury pokojowej, przeanalizuj bezpośrednio dwutlenek węgla powstały w wyniku utleniania za pomocą spektrometru mas do pomiaru stosunków izotopowych w celu oznaczenia zawartości Carbon-13 oraz za pomocą akceleracyjnego spektrometru mas w celu oznaczenia zawartości Carbon-14. Opisana procedura pozwala na rozdzielenie linii bazowych wszystkich związków docelowych BPCA za pomocą HPLC; tutaj przedstawiono chromatogramy materiałów referencyjnych: tramazem oraz spalonej trawy.Poprzez dostosowanie parametrów chromatografii rozdział może zostać dalej zmodyfikowany w zależności od konkretnych potrzeb. Analiza ilościowa chromatogramów materiałów referencyjnych z zastosowaniem standardów zewnętrznych powinna przynieść przedstawione tutaj wartości węgla pirogenicznego. Tutaj wymieniono wartości węgla-13 i węgla-14 otrzymane podczas analizy zawartości izotopowej węgla w oczyszczonych BPCAs materiałów referencyjnych.Po opanowaniu techniki badanie to można przeprowadzić w ciągu trzech dni roboczych. W związku z tym przepustowość próbek zależy od liczby próbek przetwarzanych jednocześnie. Pomiar kilkunastu próbek tygodniowo w dubletach i z informacją izotopową jest łatwo osiągalny.Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak wykonać niezbędne kroki w celu skutecznej analizy węgla pirogenicznego na poziomie poszczególnych związków.

characterization-quantification-compound-specific-isotopic-analysis

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Znakowanie izotopem 13C jest użyteczną techniką określania centralnego metabolizmu komórkowego dla różnych typów mikroorganizmów. Po hodowli komórek ze specyficznym znakowanym substratem, pomiar GC-MS może ujawnić funkcjonalne szlaki metaboliczne na podstawie unikalnych wzorów znakowania w aminokwasach proteinogennych.

Potwierdzanie i odkrywanie szlaków metabolicznych poprzez znakowanie 13C aminokwasów proteinogennych

Biowęgiel to bogaty w węgiel materiał używany jako dodatek do gleby, który ma zdolność do zrównoważonej sekwestracji węgla, poprawy jakości substratu i sorpcji zanieczyszczeń. Protokół ten opisuje 17 metod analitycznych stosowanych do charakterystyki biowęgla, która jest wymagana przed wdrożeniem tych zmian na dużą skalę w środowisku.

Charakterystyka fizyczna, chemiczna i biologiczna sześciu biowęgla produkowanego do remediacji skażonych terenów

Metoda łącząca kompleksową dwuwymiarową chromatografię gazową z detekcją chemiluminescencji azotu została opracowana i zastosowana do analizy on-line związków zawierających azot w złożonej matrycy węglowodorowej.

Analiza on-line związków zawierających azot w złożonych matrycach węglowodorowych

Przedstawiamy protokół identyfikacji i ilościowego określania składników w mieszaninach gatunków o podobnych białkach. Spektrometria mas wykrywa peptydy w celu identyfikacji i podaje względną ocenę ilościową za pomocą stosunków powierzchni pików. Jako narzędzie do wykrywania oszustw, metoda ta może wykryć 1% koniny w wołowinie.

Oznaczanie gatunków i oznaczanie ilościowe w mieszaninach z zastosowaniem spektrometrii mas MRM peptydów stosowanych do weryfikacji autentyczności mięsa

Proponujemy protokół do identyfikacji kwasów tłuszczowych bez potrzeby ich oczyszczania. Łączy informacje o czasach retencji z widmami masowymi trzech rodzajów pochodnych kwasów tłuszczowych: estrów metylowych kwasów tłuszczowych (FAME), pochodnych 4,4-dimetyloksazoliny (DMOX) i estrów 3-pirydylokarbinylu (pikolinylu).

Identyfikacja kwasów tłuszczowych w Bacillus cereus

Tutaj prezentujemy technikę miareczkowania potencjometrycznego do dokładnego ilościowego oznaczania związków karbonylowych w bio-olejach pirolitycznych.

Oznaczanie karbonylowych grup funkcyjnych w bioolejach metodą miareczkowania potencjometrycznego: metoda Faixa

Precyzyjne określenie szybkości przepływu wydzielanych gazów jest kluczowe do badania szczegółów reakcji. Zapewniamy nowatorską metodę analizy ilościowej równoważnej analizy widma charakterystyki dla termograwimetrycznej analizy widma masowego poprzez ustanowienie systemu kalibracji widma charakterystycznego i czułości względnej w celu uzyskania natężenia przepływu.

Analiza ilościowa za pomocą termograwimetrii-analiza widma mas dla reakcji z wydzielającymi się gazami

Ta metoda dwuetapowej pirolizy online w połączeniu z chromatografią gazową z detekcją spektrometryczną mas i protokołem oceny danych może być używana do wieloskładnikowej analizy tuszy do tatuażu i dyskryminacji podrabianych produktów.

Dwuetapowa metoda pirolizy i chromatografii gazowej z detekcją spektrometrii mas do identyfikacji składników tuszu do tatuażu i podrabianych produktów

Tutaj prezentujemy metodę wykorzystującą dwuwymiarową chromatografię gazową i detekcję chemiluminescencji azotu (GCxGC-NCD) do szczegółowego scharakteryzowania różnych klas związków zawierających azot w oleju napędowym i paliwach do silników odrzutowych.

Charakterystyka związków azotu w paliwach metodą wielowymiarowej chromatografii gazowej

Przedstawiamy proces izolacji, rozmnażania i charakteryzowania bakterii rozkładających węglowodory z siedlisk wodnych. W protokole opisano izolację bakterii, identyfikację metodą 16S rRNA oraz badanie ich potencjału degradacji węglowodorów. Ten artykuł pomoże naukowcom w scharakteryzowaniu różnorodności biologicznej drobnoustrojów w próbkach środowiskowych, a w szczególności w badaniach przesiewowych pod kątem drobnoustrojów o potencjale bioremediacji.

Izolacja, rozmnażanie i identyfikacja gatunków bakterii o właściwościach metabolizowania węglowodorów z siedlisk wodnych

Metoda ilościowego oznaczania mikro- i nanoplastików pochodzących z politereftalanu adypinianu butylenu w glebie za pomocą spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego jest opisana tutaj. Technika ta stanowi ulepszenie istniejącej metodologii, ponieważ obejmuje kwantyfikację nanoplastików i można ją łatwo dostosować do masowego przetwarzania próbek środowiskowych.

Kwantyfikacja mikro- i nanoplastików na bazie politereftalanu adypinianu butylenu z gleby za pomocą spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego protonów

Poznaj metodę BPCA do charakteryzacji, kwantyfikacji i analizy izotopowej węgla pirogennego w próbkach środowiskowych. Technika ta umożliwia jednoczesne oznaczanie związków węgla w badaniach nad cyklem węgla.

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

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

Przeglądaj więcej filmów