Summary

Limpia Muestreo y Análisis de río y estuarios, aguas de trazas metálicas Estudios

Published: July 01, 2016
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Summary

Special care using “clean techniques” is required to properly collect and process water samples for trace metal studies in aquatic environments. A protocol for sampling, processing, and analytical procedures with the aim of obtaining reliable environmental monitoring data and results with high sensitivity for detailed trace metal studies is presented.

Abstract

Most of the trace metal concentrations in ambient waters obtained a few decades ago have been considered unreliable owing to the lack of contamination control. Developments of some techniques aiming to reduce trace metal contamination in the last couple of decades have resulted in concentrations reported now being orders of magnitude lower than those in the past. These low concentrations often necessitate preconcentration of water samples prior to instrumental analysis of samples. Since contamination can appear in all phases of trace metal analyses, including sample collection (and during preparation of sampling containers), storage and handling, pretreatments, and instrumental analysis, specific care needs to be taken in order to reduce contamination levels at all steps. The effort to develop and utilize “clean techniques” in trace metal studies allows scientists to investigate trace metal distributions and chemical and biological behavior in greater details. This advancement also provides the required accuracy and precision of trace metal data allowing for environmental conditions to be related to trace metal concentrations in aquatic environments.

This protocol that is presented here details needed materials for sample preparation, sample collection, sample pretreatment including preconcentration, and instrumental analysis. By reducing contamination throughout all phases mentioned above for trace metal analysis, much lower detection limits and thus accuracy can be achieved. The effectiveness of “clean techniques” is further demonstrated using low field blanks and good recoveries for standard reference material. The data quality that can be obtained thus enables the assessment of trace metal distributions and their relationships to environmental parameters.

Introduction

Se ha reconocido comúnmente que algunos resultados de metales traza obtenidos para las aguas naturales pueden ser inexactos debido a los artefactos derivados de técnicas inadecuadas aplicadas durante la recogida de muestra, tratamientos y 1,2 determinación. Las concentraciones verdaderas (en sub-nm a rango nM en las aguas superficiales 3) de trazas de metales disueltos son ahora hasta dos órdenes de magnitud menor que los valores publicados anteriormente. La misma situación se ha encontrado en la química marina, donde las concentraciones de metales traza disueltos aceptados en aguas oceánicas han disminuido en varios órdenes de magnitud durante los últimos 40 años más o menos como se han introducido una mejor toma de muestras y métodos de análisis. Se han hecho esfuerzos para mejorar la calidad de los datos con la evolución de las técnicas de "limpias" encaminadas a la reducción o eliminación de la contaminación de metales traza en todas las fases de análisis de metales traza 4-8. Para la determinación de las concentraciones de metales en el ambienteniveles, a menudo es necesario preconcentración. Técnicas de intercambio iónico 8-12 se han aplicado comúnmente para la preconcentración eficiente.

La contaminación puede surgir de las paredes de los contenedores, la limpieza de los contenedores, la toma de muestras, manipulación de muestras y almacenamiento y conservación de muestras y de análisis de 7,13. Todos los estudios que utilizaron métodos de limpieza realizadas más recientemente indican que las concentraciones de metales traza en aguas naturales son por lo general muy por debajo de los límites de detección de los métodos de rutina 7. Desde el reconocimiento de los datos de metales traza sospechosos en la década de 1990, los métodos de limpieza se han incorporado a la EPA (Environmental Protection Agency) Directrices para la determinación de trazas de metal 14 y el Servicio Geológico de Estados Unidos ha adoptado métodos de limpieza para su monitoreo de la calidad del agua se proyecta 15. Métodos de limpieza para los estudios de metales traza necesitan ser empleado en todos los proyectos con el fin de crear una base de datos de empresas y precisa.

<pclass = "jove_content"> En principio, las muestras de agua utilizados para la determinación de trazas de metales se debe recoger con engranajes de toma de muestras apropiadas de un material particular y la composición, almacenada y tratada adecuadamente utilizando recipientes y aparatos apropiados, antes de proceder con el análisis instrumental. Dado que las partículas en suspensión (SPM) puede sufrir cambios durante el período de almacenamiento de muestras y alterar la composición del agua, la rápida separación de SPM a partir de muestras de agua es una práctica común para los estudios de metales traza en los ambientes acuáticos. Para la determinación de las concentraciones de metales traza disueltos en las aguas naturales, la filtración es necesaria y en línea técnicas de filtración son adecuados y eficiente.

Distribución y el comportamiento de los metales traza en ambientes acuáticos tales como aguas superficiales y subterráneas pueden verse afectadas por desastres naturales (por ejemplo, a la intemperie) y antropogénicos (por ejemplo, efluentes de aguas residuales) factores, así como otras condiciones ambientales, tales como la rela geología regional, la morfología, el uso del suelo y la vegetación, y el clima 16-19. Esto puede dar lugar a diferencias en los parámetros físico-químicos tales como las concentraciones de partículas en suspensión (SPM), carbono orgánico disuelto (DOC), ligandos antropogénicas (por ejemplo, ácido etilendiaminotetraacético, EDTA), sal, potencial redox y pH 17-20. Por lo tanto, los estudios de metales traza precisos y relevantes requieren recolección adecuada de la muestra para el análisis de trazas de metales, así como para la determinación de los factores relacionados y parámetros.

Protocol

1. Preparación Sampler Dechado El montaje del muestreador Conectar una tubería de 4 m de largo etileno propileno fluorado (FEP) (0,635 cm ID, OD 0.95 cm o similares) a un tubo de bombeo de silicona resistente químicamente 1,5 m (OD 0,635 cm). Insertar un polipropileno conector en Y en el tubo de bombeo, y conectar un tubo de bombeo 50-cm para una salida, y un filtro de cápsula de 0,45 micras (por un tubo de bombeo 20-cm) a la otra. Montar los tubos en una habitación …

Representative Results

Con el desarrollo y el uso de "técnicas limpias", ahora se reconoce ampliamente que el fin de obtener las concentraciones de metales precisos en las aguas ambientales, preconcentración de los metales traza en muestras de aguas es una práctica común. Aunque la mayoría de los criterios de calidad del agua para los metales traza en aguas naturales están en el rango de baja g / L, se necesitan los límites de detección más bajos para investigar los efectos geoquímicas y bi…

Discussion

La obtención de datos fiables de metales traza en aguas naturales requiere gran cuidado como destacó durante la recogida de muestras, el procesamiento, tratamientos previos, y el análisis que tienen como objetivo reducir la contaminación. Rastrear las concentraciones de metales en las aguas naturales obtenidos utilizando técnicas "limpias" en las últimas dos décadas ha encontrado que las concentraciones pueden ser varios órdenes de magnitud inferior a la reportada previamente. Criterios de calidad del …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors thank Drs. Bobby J. Presley, Robert Tayloy, Paul Boothe, Mr. Bryan Brattin, and Mr. Mike Metcalf for their assistance during the laborious field sampling and lab work for the practical development and application of “clean techniques”.

Materials

Nitric Acid Seastar Chemicals Baseline grade
Ammonium hydroxide Seastar Chemicals Baseline grade
Acetic Acid Seastar Chemicals Baseline grade
Nitric Acid J. T. Baker 9601-05 Reagent grade
Hydrochloric acid J. T. Baker 9530-33 Reagent grade
Chromatographic columns Bio-Rad 7311550  Poly-Prep
Column stack caps Bio-Rad 7311555
Cap connectors (female luers) Bio-Rad 7318223
2-way stopcocks Bio-Rad 7328102
Cation exchange resin Bio-Rad 1422832  Chelex-100
Portable sampler (sampling pump) Cole Palmer EW-07571-00
FEP tube Cole Palmer EW-06450-07 6.4 mm I.D., 9.5 mm O.D.
Pumping tube Cole Palmer EW-06424-24 6.4 mm I.D. C-Flex
Capsule filter (0.4 mm) Fisher Scientific WP4HY410F0 polypropylene casing
1 L low density polyethylene bottle NALGE NUNC INTERNATIONAL 312088-0032
1 L (or 500 ml) FEP bottle NALGE NUNC INTERNATIONAL 381600-0032

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Cite This Article
Jiann, K., Wen, L., Santschi, P. H. Clean Sampling and Analysis of River and Estuarine Waters for Trace Metal Studies. J. Vis. Exp. (113), e54073, doi:10.3791/54073 (2016).

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