Caracterização, quantificação e específicos do Composto isotópica Análise de Pirogênica carbono, usando Benzeno policarboxílicos Acids (BPCA)

O objetivo geral deste método de marcação molecular é caracterizar, quantificar e analisar isotopicamente a fração de carbono pirogênico em amostras ambientais. Este método pode ajudar a responder a questões-chave em vários campos, desde arqueologia e forense ambiental até pesquisa de biochar e ciclo de carbono. As principais vantagens desta técnica são a detecção de carbono pirogênico em uma ampla faixa do continuum de combustão.

Caracterização, quantificação e análise isotópica simultâneas de carbono pirogênico. E aplicabilidade a uma ampla gama de materiais de amostra ambiental. Demonstrando a preparação da amostra e a cromatografia estará Ulrich Hanke, um estudante de pós-graduação do nosso laboratório.

A análise isotópica subsequente dos compostos-alvo purificados será mostrada por Negar Haghipour, coordenador de laboratório da ETH Zurich. Para iniciar este procedimento, pese amostras previamente liofilizadas e homogeneizadas em tubos de digestão de quartzo e cubra contra poeira com papel alumínio. Use apenas vidraria limpa, descalcificada e combatida, ferramentas bem limpas e água e solventes de grau de cromatografia ultrapura para todo o procedimento.

Adicione dois mililitros de ácido nítrico a 65% nos tubos de digestão. Use um misturador de vórtice para ajudar na umedecimento completo de cada amostra. Em seguida, insira os tubos de digestão em uma câmara de pressão.

Feche a câmara de pressão de acordo com o manual e coloque-a em um forno pré-aquecido a 170 graus Celsius por oito horas. Depois de remover os tubos de digestão da câmara de pressão resfriada, filtre as amostras com água em frascos volumétricos, usando filtros descartáveis de fibra de vidro. Em seguida, ajuste o volume para 25 mililitros com água.

Para cada amostra, preparar duas colunas de vidro com 11 gramas de resina de permuta catiónica por coluna. Condicione a resina dentro das colunas enxaguando-as consecutivamente com água, hidróxido de sódio dois molares e ácido clorídrico dois molares. Verifique a condutividade da água.

Que é enxaguado através da resina após o seu condicionamento. Em seguida, transfira metade da amostra para cada coluna, enxágue sequencialmente cinco vezes com 10 mililitros de água. Em seguida, liofilize as soluções aquosas depois.

Condicione os cartuchos de extração de fase sólida C18 de acordo com o manual de instruções do fabricante. Em seguida, dissolva novamente cada resíduo liofilizado em três mililitros de metanol e água. Eluir cada metade da amostra sobre um cartucho separado de extração em fase sólida C18 em tubos de ensaio de 2,5 mililitros.

Em seguida, enxágue os cartuchos com um mililitro de metanol e água. Seque os tubos de ensaio com as soluções de amostra usando um concentrador de vácuo aquecido a 45 graus Celsius e com um vácuo de aproximadamente 50 milibar. Após a secagem, dissolva novamente cada resíduo com um mililitro de água e misture com um misturador de vórtice.

Em seguida, transfira as soluções para frascos de amostrador automático de 1,5 mililitro. Para a análise cromatográfica, preparar o solvente A misturando 20 mililitros de ácido ortofosfórico a 85% com 980 mililitros de água e filtrar a solução através de um filtro de fibra de vidro descartável usando vácuo. Preparar soluções-padrão de ácidos benzeno policarboxílicos comercialmente disponíveis de BPCAs para produzir uma série de concentrações padrão externas.

Realizar a cromatografia e quantificar os teores de BPCA, comparando as respectivas áreas de pico de BPCA com as medições de séries de padrões externos. Os requisitos de pureza para equipamentos químicos e de laboratório são especialmente altos para a análise de carbono-14 específico do composto de BPCAs. A avaliação em branco e os testes de furto são importantes para monitorar a fonte potencial de contaminação da amostra.

Se se pretender realizar análises específicas do composto de carbono-13 e carbono-14 da fracção pirogénica de carbono, repetir a cromatografia várias vezes para cada amostra e recolher os BPCA individuais em quantidade suficiente utilizando um coletor de fracções ligado à HPLC. Remova o solvente, soprando as frações com um fluxo suave de nitrogênio, enquanto as aquece a 70 graus Celsius. Em seguida, prepare o reagente oxidante dissolvendo dois gramas de persulfato de sódio em 15 mililitros de água.

Dissolva novamente cada resíduo com quatro mililitros de água e transfira as amostras para frascos de borossilicato à prova de gás de 12 mililitros. Em seguida, adicione um mililitro de reagente oxidante e feche cada frasco com uma tampa padrão contendo um septo de borracha butílica. Purgue os frascos à prova de gás contendo as soluções aquosas com hélio por oito minutos para remover o dióxido de carbono do frasco e da solução.

Em seguida, oxide as amostras nos frascos à prova de gás, aquecendo-as a 100 graus Celsius por 60 minutos. Depois de permitir que as amostras esfriem à temperatura ambiente, analise diretamente o dióxido de carbono da oxidação em um espectrômetro de massa de proporção de isótopos para o conteúdo de carbono-13 e em um espectrômetro de massa acelerado para o conteúdo de carbono-14. O procedimento descrito permite a separação basal de todos os compostos-alvo BPCA por HPLC e os cromatogramas dos materiais referenciados tramazem e gramíneas são mostrados aqui.

Ajustando os parâmetros de cromatografia, a separação pode ser modificada para necessidades específicas. A análise quantitativa dos cromatogramas de materiais referenciados com padrões externos deve produzir os valores de carbono pirogênico descritos aqui. Os valores de Carbono-13 e Carbono-14 obtidos quando os BPCAs purificados de materiais referenciados são analisados quanto ao seu conteúdo isotópico de carbono estão listados aqui.

Uma vez dominada, esta técnica pode ser feita em três dias úteis. Portanto, o rendimento da amostra é uma questão de quantas amostras são processadas simultaneamente. Medir uma dúzia de amostras por semana em duplicatas e com informações isotópicas é facilmente alcançável.

Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como executar as etapas indubitáveis para a análise bem-sucedida do carbono pirogênico no nível específico do composto.