Характеристика, Количественное и соединение конкретных изотопный анализ пирогенного углерода с использованием Бензол поликарбоновых кислот (BPCA)

Общая цель данного метода молекулярных маркеров заключается в описании, количественном определении и изотопном анализе фракции пирогенного углерода в образцах окружающей среды. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в различных областях, начиная от археологии и экологической криминалистики и заканчивая исследованиями биоугля и углеродного цикла. Основными преимуществами данного метода являются обнаружение пирогенного углерода в широком диапазоне континуума горения.

Одновременная характеризация, количественное определение и изотопный анализ пирогенного углерода. И применимость к очень широкому спектру материалов для образцов окружающей среды. Пробоподготовку и хроматографию будет демонстрировать Ульрих Ханке, аспирант нашей лаборатории.

Последующий изотопный анализ очищенных целевых соединений будет проведен Негаром Хагипуром, координатором лаборатории в ETH Zurich. Чтобы начать эту процедуру, взвесьте предварительно лиофилизированные и гомогенизированные образцы в кварцевые пробирки для сбраживания и накройте от пыли алюминиевой фольгой. Используйте только чистую, очищенную от накипи и комбастику стеклянную посуду, тщательно очищенные инструменты, а также сверхчистую воду и растворители для хроматографии на протяжении всей процедуры.

Добавьте в пищеварительные трубки два миллилитра 65% азотной кислоты. Используйте вихревой смеситель для тщательного смачивания каждого образца. После этого вставьте метантенки в барокамеру.

Закройте барокамеру в соответствии с инструкцией и поместите ее в разогретую до 170 градусов Цельсия духовку на восемь часов. После извлечения метантенков из охлаждаемой барокамеры отфильтруйте образцы с водой в мерные колбы, используя одноразовые фильтры из стекловолокна. Затем отрегулируйте объем до 25 миллилитров с водой.

Для каждого образца готовят две стеклянные колонки с 11 граммами катионитной смолы на колонку. Кондиционируйте смолу внутри колонн, последовательно промывая их водой, двумя молярными гидроксидами натрия и двумя молярными соляной кислотами. Проверьте проводимость воды.

Который промывается через смолу после ее кондиционирования. Далее переложите по одной половинке образца на каждую колонку, промойте последовательно пять раз 10 миллилитрами воды. Затем сублимационную сушку водных растворов.

Кондиционируйте твердофазные экстракционные картриджи C18 в соответствии с инструкцией по эксплуатации производителя. После этого повторно растворите каждый лиофилизированный остаток в трех миллилитрах метанола и воды. Разотрите каждую половину образца над отдельным твердофазным экстракционным картриджем C18 в пробирках объемом 2,5 миллилитров.

Затем промойте картриджи одним миллилитром метанола и водой. Просушите пробирки с образцами растворов с помощью вакуумного концентратора, нагретого до 45 градусов Цельсия, и с вакуумом примерно 50 миллибар. После высыхания повторно растворите каждый остаток с одним миллилитром воды и перемешайте вихревым миксером.

Затем перелейте растворы во флаконы автопробника объемом 1,5 миллилитров. Для хроматографического анализа готовят растворитель А, смешивая 20 миллилитров 85%-ной ортофосфорной кислоты с 980 миллилитрами воды, и фильтруют раствор через одноразовый стекловолоконный фильтр с помощью вакуума. Готовят стандартные растворы коммерчески доступных бензольных поликарбоновых кислот БКЦА для получения внешнего стандартного ряда концентраций.

Проведите хроматографию и количественно оцените содержание BPCA, сравнивая соответствующие пиковые площади BPCA с измерениями внешних стандартных рядов. Требования к чистоте химического и лабораторного оборудования особенно высоки при анализе углерода-14 BPCA на конкретные соединения. Оценка холостых полотенец и тесты на пробирку важны для мониторинга потенциального источника загрязнения пробы.

Если предполагается провести анализ пирогенной углеродной фракции на углерод-13 и углерод-14 для конкретного соединения, повторите хроматографию несколько раз для каждого образца и соберите отдельные BPCA в достаточном количестве с помощью коллектора фракций, подключенного к ВЭЖХ. Удалите растворитель, продув фракции слабой струей азота, нагревая их до 70 градусов Цельсия. Далее приготовьте окисляющий реагент, растворив два грамма персульфата натрия в 15 миллилитрах воды.

Повторно растворите каждый остаток в четырех миллилитрах воды и переложите образцы в газонепроницаемые боросиликатные флаконы объемом 12 миллилитров. Затем добавьте один миллилитр окисляющего реагента и закройте каждый флакон стандартной крышкой, содержащей перегородку из бутилкаучука. Продуйте газонепроницаемые флаконы, содержащие водные растворы, гелием в течение восьми минут, чтобы удалить углекислый газ из флакона и раствора.

После этого окислите образцы в газонепроницаемых флаконах, нагревая их до 100 градусов Цельсия в течение 60 минут. После того, как образцы остынут до комнатной температуры, непосредственно проанализируйте углекислый газ от окисления на масс-спектрометре изотопного отношения на содержание углерода-13 и на ускоренном масс-спектрометре на содержание углерода-14. Описанная методика позволяет провести базовое разделение всех целевых соединений BPCA по ВЭЖХ, и здесь приведены хроматограммы референсных материалов трамазем и травяной голец.

Регулируя параметры хроматографии, разделение может быть дополнительно изменено в соответствии с конкретными потребностями. Количественный анализ хроматограмм эталонных материалов с внешними эталонами должен дать изображенные здесь пирогенные значения углерода. Здесь перечислены значения углерода-13 и углерода-14, полученные при анализе на содержание изотопов углерода в очищенных БКЦА в указанных материалах.

После освоения этой техники ее можно сделать за три рабочих дня. Таким образом, пропускная способность выборки зависит от того, сколько образцов обрабатывается одновременно. Измерение дюжины образцов в неделю в дубликатах и с изотопной информацией легко достижимо.

После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как выполнять несомненные шаги для успешного анализа пирогенного углерода на уровне конкретного соединения.