Czyste pobieranie próbek i analiza wód rzecznych i ujść rzek do badań metali śladowych

Ogólnym celem tego protokołu czystego pobierania próbek i analizy jest zapewnienie odpowiednich technik uzyskiwania wiarygodnych danych do badań metali śladowych, zwłaszcza gdy wymagane są niskie granice wykrywalności. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania z zakresu chemii środowiska, w środowiskach wodnych o dynamicznych warunkach hydrologicznych i geochemicznych. Zaletą tej techniki jest to, że zgodnie z sugerowanymi wytycznymi można uzyskać wiarygodne dane i powiązać je ze zmiennymi kluczowymi parametrami środowiskowymi.

Tak więc ta metoda może dostarczyć technik uzyskiwania informacji w rzekach i ujściach rzek. Może być również stosowany do innych systemów, takich jak jeziora, strefy przybrzeżne i środowiska oceaniczne. Ogólnie rzecz biorąc, osoby, które dopiero zaczynają korzystać z tej metody, będą miały trudności z powodu braku wiedzy na temat kontroli zanieczyszczeń i niezdolności do rozpoznania właściwych sposobów eliminacji zanieczyszczenia podczas analizy metali śladowych.

Procedurę zademonstrują Chih-Ping Lee i Pei-Yu Lin, studenci z naszych laboratoriów. Aby zmontować próbnik, podłącz czterometrową rurkę fluorowanego etylenu i propylenu do 1,5-metrowej odpornej chemicznie silikonowej rurki pompującej. Włóż polipropylenowy łącznik Y do rurki pompującej.

Podłącz 50-centymetrową rurkę pompującą do jednego wylotu, a filtr kapsułkowy 0,45 mikrometra do drugiego. Po oczyszczeniu przewodów należy zmontować w czystym pomieszczeniu zgodnie z opisem w protokole tekstowym i przechowywać zestaw w dwóch warstwach worków polietylenowych. W przypadku pojemników na próbki należy używać butelek z polietylenu i FEP do pojemników do oznaczania metali śladowych.

Wyczyść butelki, mocząc je najpierw w 1% roztworze detergentu na 24 godziny. Po wypłukaniu butelek wodą jonizowaną namocz je w 50% roztworze kwasu azotowego na 48 godzin. Wypłucz butelki po raz drugi, a następnie namocz je w 10% roztworze kwasu solnego lub HCl na 24 godziny.

Po ostatnim namoczeniu HCl dokładnie wypłucz butelki wodą jonizowaną, w skrócie DIW. Wysuszyć butelki z zamkniętymi nakrętkami w czystym pomieszczeniu lub na czystej ławce klasy 100. Oczyszczone butelki zamknij w polietylenowych workach zapinanych na zamek błyskawiczny i podwójnie zapakuj je w worki polietylenowe na czas transportu.

Na brzegu rzeki lub na łodzi niech jedna osoba otworzy worek z próbnikiem i przymocuje czterometrową rurkę FEP do oczyszczonego słupa polipropylenowego. Wyciągnij drążek jak najdalej od brzegu i utrzymuj wlot rurki FEP około 30 centymetrów pod powierzchnią płynącej wody rzecznej przed włączeniem pompy. Poproś drugą osobę, aby przymocowała rurkę pompującą do głowicy pompy perystaltycznej.

Uruchomić pompę i spuścić wodę po stronie znajdującej się za próbnikiem co najmniej trzykrotnie większą niż całkowita objętość próbnika. Niech trzecia osoba będzie odpowiedzialna za otwieranie wewnętrznych worków i nakrętek na próbki oraz trzymanie rurki do pobierania próbek, która odprowadza próbkę do butelki. Najpierw zbierz niefiltrowaną próbkę przez wylot bez filtra do 125-mililitrowej plastikowej butelki w celu pomiarów przewodności, temperatury i pH w terenie.

Następnie zbierz przefiltrowaną próbkę wody, zamykając wylot plastikowym zaciskiem, aby wymusić przepływ wody przez filtr kapsułkowy. Zbierz przefiltrowane próbki w 40-mililitrowych butelkach ze szkła bursztynowego do pomiarów DOC i EDTA. Dla każdego rodzaju próbki należy pobrać dodatkowe próbki, a także ślepe próby w wybranych lokalizacjach, które posłużą jako podwielokrotności kontroli jakości.

Umieść 40-mililitrowe szklane butelki na lodzie i przechowuj je w skrzyni na lód, a butelki polietylenowe umieść w skrzyniach na lód. Na koniec zbierz zawieszone cząstki stałe lub SPM na filtrach membranowych z poliwęglanu o średnicy 0,4 mikrometra poprzez filtrację próżniową za pomocą plastikowego lejka filtracyjnego i naczynia. W celu oznaczenia rozpuszczonych metali śladowych dodać 2 mililitry stężonego podgotowanego kwasu azotowego do jednolitrowej próbki.

Zakwaszone próbki w butelkach FEP należy naświetlać promieniami UV przez 24 godziny. Następnie zważ 2 gramy żywicy kationowymiennej do małego plastikowego kubka i dodaj do niego niewielką ilość dwóch normalnych roztworów kwasu azotowego. Wlej żywicę do kolumny chromatograficznej o pojemności 10 mililitrów.

Oczyść żywicę, myjąc kolumnę dwukrotnie 5 mililitrami dwóch normalnych kwasów azotowych. Następnie trzykrotnie spłucz wodą o wysokiej czystości, w skrócie HPW. Na koniec dodaj 10 mililitrów jednego molowego wodorotlenku amonu do kolumny, aby przekształcić żywicę w formę amonową.

Dostosować pH zakwaszonych próbek napromieniowanych promieniami UV do 5,5 plus minus 0,3, dodając do próbek 30 mililitrów molowego roztworu buforowego octanu amonu i trochę wodorotlenku amonu. Następnie umieść butelkę z próbką na stojaku około 30 centymetrów nad kolumną wypełnioną żywicą kationowymienne. Połączyć butelkę z próbką i kolumnę do wstępnego zatężania z 60-centymetrową rurką FEP, nasadką chromatograficzną i łącznikiem.

Kontroluj natężenie przepływu od trzech do pięciu mililitrów na minutę za pomocą dwukierunkowego kranu podłączonego nad kolumną. Pozwolić, aby próbki przeszły przez kolumny ze wstępnym zatężaniem. Po przejściu próbek przez kolumnę odłączyć rurki i nasadki od kolumn.

Aby oddzielić główne kationy od innych metali śladowych, należy dwukrotnie potraktować kolumny 5 mililitrami HPW. Następnie dodaj 5 mililitrów jednego molowego octanu amonu o pH 5,5 cztery razy. Na koniec potraktuj dwukrotnie dodatkowymi 5 mililitrami HPW.

Umieść 30-mililitrową butelkę PE przemytą kwasem tuż pod kolumną i umyj kolumnę siedmioma 1-mililitrowymi podwielokrotnościami dwóch normalnych kwasów azotowych do butelki PE. Aby roztrawić zawieszone cząstki stałe, należy wyliofilizować filtry poliwęglanowe z próbkami SPM i zważyć je po wysuszeniu. Następnie umieść próbki SPM z filtrami w wstępnie zważonych naczyniach PFA i dodaj do naczyń 3 mililitry stężonego kwasu azotowego.

Dokręć naczynia stałym momentem obrotowym 2,5 killogramu. Próbki trawić w tradycyjnym piecu w temperaturze 130 stopni Celsjusza przez 12 godzin. Po schłodzeniu otwórz naczynia i dodaj 2 mililitry fluorowodoru.

Następnie dokręć naczynia i strawij w tradycyjnym piekarniku, tak jak poprzednio. Po schłodzeniu otwórz naczynia i dodaj 16 mililitrów 4,5% roztworu kwasu borowego. Jeszcze raz dokręć naczynia i trawij w konwencjonalnym piekarniku w ten sam sposób.

Zważyć każde naczynie i określić ciężar właściwy każdego strawionego roztworu, aby uzyskać ostateczną objętość trawienia. Zastosowanie przedstawionych technik pobierania próbek o niskim stopniu zanieczyszczenia, obróbki próbek i analizy zaowocowało niskimi granicami wykrywalności, dobrymi odzyskami dla naszego referencyjnego materiału wzorcowego i niskimi stężeniami ślepej próby w terenie. Wskazuje to na skuteczność tej metody.

Stwierdzono bardzo dobrą zgodność między stężeniami metali śladowych oznaczonymi dwiema niezależnymi metodami i oddzielnymi podwielokrotnościami tej samej próbki. Jedna próbka była analizowana bezpośrednio za pomocą atomowej spektrometrii emisyjnej z plazmą sprzężoną indukcyjnie, a druga została wstępnie zagęszczona za pomocą technik wymiany jonowej po oznaczeniu za pomocą spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie. Szeroki zakres stężeń oznacza, że techniki te są odpowiednie do badań metali śladowych i wyraźnie różnych środowisk, w których stężenia metali śladowych wykazują znaczne różnice.

Uzyskanie wiarygodnych danych dotyczących metali śladowych w wodach naturalnych wymaga dużej ostrożności podczas pobierania próbek, przetwarzania, obróbki wstępnej i analizy, które mają na celu zmniejszenie zanieczyszczenia. Procedura przygotowania narzędzi do pobierania próbek, pojemników na próbki oraz materiału używanego do przetwarzania i analizy próbek jest kluczowym krokiem w kierunku uzyskania wysokiej jakości danych dotyczących metali śladowych w środowisku wodnym. Zademonstrowane tu techniki i metody można z łatwością zastosować do różnych typów systemów wodnych.

Oprócz wód rzecznych i ujściowych, takich jak oceany, jeziora i wody gruntowe. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak prawidłowo planować i przeprowadzać badania metali śladowych, które można zastosować do monitorowania środowiska i badań geochemicznych.