Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

Clean monsterneming en analyse van de rivier en estuariene Waters voor Trace Metal Studies

Published: July 1, 2016 doi: 10.3791/54073
Automatic Translation
*1, *2,3, 4
1Department of Oceanography, National Sun Yat-sen University, 2Institute of Oceanography, National Taiwan University, 3Taiwan Ocean Research Institute, National Research Laboratories, 4Department of Oceanography and Marine Sciences, Texas A&M University at Galveston
* These authors contributed equally

Introduction

Het is algemeen erkend dat sommige sporen metalen resultaten verkregen voor natuurlijke wateren onjuist als gevolg van artefacten die voortvloeien uit inadequate technieken toegepast tijdens monstername, behandelingen en vastberadenheid 1,2 kan zijn. De ware concentraties (in sub-nM tot nM bereik in oppervlaktewater 3) van opgeloste sporen metalen zijn nu tot twee ordes van grootte lager is dan eerder gepubliceerde waarden. Dezelfde situatie werd gevonden in de mariene chemie, waar de geaccepteerde opgeloste sporen metalen concentraties in oceanische wateren zijn gedaald met ordes van grootte in de afgelopen 40 jaar of zo een betere bemonstering en analysemethoden zijn ingevoerd. Er zijn inspanningen gedaan om de kwaliteit van gegevens met de ontwikkeling van "schone technieken" gericht op de vermindering of afschaffing van sporen metalen besmetting in alle fasen van sporen metalen analyse 4-8 te verbeteren. Voor de bepaling van concentraties van zware metalen bij omgevingstemperatuurniveaus, wordt voorconcentrering vaak nodig. Ionenwisselingsproces technieken 8-12 werden vaak toegepast voor een efficiënte voorconcentrering.

Besmetting kan het gevolg zijn van de wanden van de containers, het schoonmaken van de containers, de sampler, sample handling en opslag, en sample behoud en analyse 7,13. Alle studies met schoon methoden min heeft onlangs aan dat concentraties van zware metalen in natuurlijke wateren zijn meestal ver onder de detectiegrenzen van routinemethoden 7. Sinds de erkenning van verdachte sporen metalen data in de vroege jaren 1990, zijn schoon methoden zijn opgenomen in de Amerikaanse EPA (Environmental Protection Agency) Richtsnoeren voor de trace metal bepaling 14 en de US Geological Survey heeft schone methoden voor de monitoring van de waterkwaliteit goedgekeurde projecten 15. Clean methoden voor het trace metal studies moeten worden toegepast in alle projecten met het oog op een stevige en nauwkeurige database te creëren.

Verspreiding en het gedrag van sporenmetalen in aquatische omgevingen zoals oppervlakte- en grondwater kan worden beïnvloed door natuurlijke (bv, verwering) en antropogene (bijvoorbeeld afvalwater afvalwater) factoren, evenals andere milieu-omstandigheden, zoals het opnieuwregionale geologie, morfologie, landgebruik en vegetatie, en klimaat 16-19. Dit kan vervolgens leiden tot verschillen in fysisch-chemische parameters zoals de concentratie van zwevende deeltjes (SPM), opgeloste organische koolstof (DOC), antropogene liganden (bijvoorbeeld ethyleendiaminetetra-azijnzuur, EDTA), zout, redoxpotentiaal en pH 17-20. Daarom, nauwkeurig en relevant trace metalen studies nodig passende monsters voor trace metal analyse, alsmede voor de bepaling van factoren en parameters.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Sampler Voorbereiding

  1. merklap
    1. Assemblage van de sampler
      1. Sluit een 4 m lang gefluoreerde ethyleen-propyleen (FEP) buis (ID 0,635 cm, OD 0,95 cm of iets dergelijks) met een 1,5-m chemisch bestendige silicone pompen buis (OD 0,635 cm).
      2. Plaats een polypropyleen Y-connector in de pompende buis, en sluit een 50-cm pompen tube naar een uitlaat, en een 0,45 pm capsule filter (door een 20-cm pompen buis) naar de andere.
      3. Monteer de buizen in een cleanroom (bank) nadat ze gereinigd (zie hieronder) en bewaar de assemblage in twee lagen van polyethyleen zakken.
    2. sampler schoonmaak
      1. Fill (door het aanbrengen van de 1,5-m pompen slang op een peristaltische pomp) de buis set met lab schoonmaakmiddel en laat deze gedurende 24 uur. Spoel de set met gedeïoniseerd water tubing, vul het daarna met 10% (v / v) HCl (reagenskwaliteit) en geniet voor 48 uur.
      2. Spoel de set met gedeïoniseerd w buisater meerdere malen, en bewaar de assemblage in plastic zakken. Reinig de Y-connectoren en korte pompen buizen door het weken in een 50% (v / v) HNO3-oplossing (reagenskwaliteit) gedurende 24 uur.
    3. capsule filters
      1. Reinig de capsule filters door ze en 10% (v / v) HCl oplossing voor een 48-uur weekstap eerst spoelen met gedeïoniseerd water.
      2. Na het zuur inweken, spoelen van de filters met gedeïoniseerd water en voeg 1 ml van 21% (gewicht) NH4OH (sub-gekookte) oplossing in elke filter om het zuur te neutraliseren.
      3. Seal individuele filter met een lus van 30 cm gereinigd-pompen buis die de inlaat en uitlaat, en op te slaan in polyethyleen zakken met ritssluiting.
  2. sample containers
    1. Gebruik polyethyleen (PE, 1000 ml) en FEP (500 ml en 1000 ml) flessen voor containers voor trace metalen bepalen.
      1. Flesjes te reinigen door ze eerst onderdompelen in detergent (1%), daarna in 50% (v / v) HNO3(Reagenskwaliteit) en 10% (v / v) HCl (reagenskwaliteit) oplossingen voor 24, 48 en 24 uur, respectievelijk, en spoel de flessen met gedeïoniseerd water tussen de twee inweken stappen.
      2. Na een laatste HCl weken, spoel de flessen grondig met gedeïoniseerd water (DIW) en droog de flessen (met dop verzegeld) in een clean room of klasse-100 clean bench.
      3. Seal gereinigde flessen in polyethyleen zakken met ritssluiting en dubbel-bag ze in polyethyleen zakken voor transport.
    2. Schone glazen flessen voor opgeloste organische koolstof (DOC) bepaling
      1. Genieten amber borosilicaat glazen flessen (40 ml), voor de analyse van opgeloste organische koolstof (DOC), in 10% HCl gedurende 48 uur. Spoelen gereinigd glazen flessen met gedeïoniseerd water, en ze verbranden bij 480 ° C gedurende 2 uur voor gebruik. Seal de flessen individueel in ritssluiting polyethyleen zakken voor transport.

2. Sampling

  1. Water monstername
    1. upon aankomst op de prikplaats, mark sample identificatienummer op de buitenste zak, en bewaar de flessen in hun oorspronkelijke zakken.
    2. Aan de oever van de rivier of op een boot, hebben één persoon open de tas met de sampler en bevestig de 4-m FEP slang aan op een 3-m polypropyleen pool (schoongemaakt). Verleng de paal zo ver van de bank mogelijk te houden en de inlaat van de FEP buis ongeveer 30 cm onder het oppervlak van stromend rivierwater voordat de pomp wordt ingeschakeld.
    3. Heeft iemand anders sluit de pompen buis aan de pomp hoofd van een peristaltische pomp (monstername pomp met interne batterijen). Start de pomp en laat het water (stroomafwaartse zijde) minstens 3 keer van het totale volume sampler. Doe poedervrije handschoenen en open de zak van de flessen en doppen om te beginnen met het vullen van de monsterflessen.
      1. Als alternatief, als een andere persoon beschikbaar is, hebben de derde persoon die verantwoordelijk is voor het openen van de innerlijke zakken en monster caps, en het vasthouden van de bemonstering buis die het monster uitmondt in de bottle.
    4. Verzamel een ongefilterde monster in een 125-ml plastic fles voor metingen van geleidbaarheid, temperatuur en pH in het gebied.
    5. Verzamel ongefilterde monsters (500 ml of 1000 ml voor fijn monstername) eerste (door de uitlaat zonder filter) en sluit de uitlaat met een plastic klem aan water te dwingen om te gaan door de capsule filter om een ​​gefilterde watermonster te verzamelen (1 L voor opgelost trace metal bepaling).
    6. Verzamel gefilterd monsters (via de uitlaat van de filter) in 40 ml amberkleurige glazen flessen voor DOC en EDTA metingen.
    7. Verzamelen watermonsters met een stroomsnelheid van bij benadering 500 ml / min tot 1000 ml / min. Vervang de capsule filters wanneer de druk begint te bouwen (volgens de specificaties van de filters "). Voor elk type monster verzamelen extra monsters, alsmede veld blanks, op geselecteerde locaties om als kwaliteitscontrole aliquots.
    8. Plaats de 40-ml glazen flessen op droog ijs en bewaard in een ijs op de borst, en polyethyleen flessen in ijs kisten.
  2. Het verzamelen van zwevende deeltjes (SPM)
    1. Verzamel SPM op 0,4 urn polycarbonaat (PC) membraanfilters (zuur gewassen en vooraf gewogen) door vacuümfiltratie, met een plastic filtratietrechter en verblijf.
    2. Freeze droge membraanfilters in het lab aan SPM concentraties opleveren en zorgen voor particle monsters voor deeltjes trace metalen bepalen.

3. monstervoorbehandeling (Opgelost Trace Metals)

  1. Voor opgelost trace metal vastberadenheid, voeg 2 ml geconcentreerde-sub gekookt HNO 3 (per 1-L monster) in monsterflessen. Transfer opgelost trace metal monsters (aangezuurd) in FEP flessen. Als alternatief kunnen monsters direct worden verzameld in FEP flessen. UV-bestralen de monsters in FEP flessen voor 24 uur (8 15 watt UV-lampen).

4. voorconcentrering en behandelingen voor Trace Metal Analysis

  1. Weeg 2 g kationenuitwisselingshars in een klein (10-30 ml) plastic beker en voeg een kleine hoeveelheid 2 N HNO3 oplossing in de beker. Giet de hars in een 10-ml chromatografiekolom. Reinig de hars door het wassen van de kolom met 5 ml 2 N HNO 3 (sub-gekookte) twee keer, en spoel af met zuiver water (HPW) 3 keer.
  2. Voeg 10 ml van 1 M NH4OH (sub-gekookt) in de kolom om het hars om te zetten naar NH4 + -vorm.
  • Bufferoplossing (1 M ammoniumacetaat)
    1. Voeg 57 ml ijsazijn (sub-gekookt) in ongeveer 800 ml HPW. Voeg ~ 60 ml ammoniumhydroxide (21%, sub-gekookt) en meng met azijnzuur. Stel de uiteindelijke pH op 5,5 en het uiteindelijke volume op 1000 ml.
  • Voorconcentrering procedure (opgeloste sporen metalen)
    1. De pH van de aangezuurde, UV-bestraalde monsters 5,5 ± 0,3 door toevoeging van 30 ml 1 M ammonium acetat bufferoplossing en enkele (~ 2,8 ml) NH4OH (sub-gekookt) in de monsters.
    2. Plaats het monster fles ~ 30 cm boven de kolom gepakt met kationenwisselaarhars (paragraaf 4.1) en sluit de monsterfles en voorconcentrering column van een ~ 60 cm FEP buis en chromatografie cap en de connector (female Luer).
    3. Regel de stroomsnelheid van 3-5 ml / min onder toepassing van een 2-weg kraan boven de kolom verbonden. Laat de monsters door de preconcentratiestap kolommen te passen. Nadat de monsters de kolom zijn verstreken, koppelt u de buizen en doppen van de kolommen.
    4. Behandel de kolommen met 2 x 5 ml HPW en 4 x 5 ml 1 M ammoniumacetaat (pH 5,5) en 2 x 5 ml HPW grote kationen uit andere sporenmetalen scheiden.
    5. Plaats een 30-ml met zuur gewassen PE fles net onder de kolom en was de kolom met 7 x 1 ml 2 N HNO 3 (sub-gekookt) in de PE-fles.
    6. Bepaal het volume van 2 N HNO 3 effluent (~ 8,0 ml) door berekening van het gewicht eennd soortelijk gewicht van de 2 N HNO 3 effluent.
  • Vertering van zwevende deeltjes
    1. Freeze droge PC filters met SPM samples en wegen na het drogen. Plaats SPM monsters, met filters, in de pre-gewogen perfluoralkoxy alkanen (PFA) schepen (60 ml), en voeg 3 ml geconcentreerd HNO 3 in de vaten.
    2. Draai de vaten een constant koppel van 2,5 kg-meter, en verteerd in een conventionele oven bij 130 ° C gedurende 12 uur. Na afkoeling, opent u de schepen en voeg 2 ml van HF in de vaten.
    3. Draai de vaten een constant koppel van 2,5 kg-meter, en verteerd in een conventionele oven bij 130 ° C gedurende 12 uur. Na afkoeling, open de vaten en voeg 16 ml van 4,5% boorzuur oplossing in de vaten.
    4. Draai de vaten een constant koppel van 2,5 kg-meter en verteren in een conventionele oven bij 130 ° C gedurende 12 uur. Weeg elk vaartuig en het bepalen van soortelijk gewicht van elk digest oplossingtot de uiteindelijke digest volume opleveren.
    5. Bereken een verdunning factor voor elke vertering van het uiteindelijke volume en het gewicht van SPM op Filter (uiteindelijke verteren volume gedeeld door het gewicht van het monster op de filter).

    • 5. Sample Analysis

    1. sporenelementen
      1. Bepaal spoormetalen (Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb en Zn) concentraties in pre-geconcentreerde opgeloste monster en oplossing van deeltjes via vlam atomaire absorptiespectrometrie grafietoven atoomabsorptiespectrometrie en / of inductief gekoppelde plasma massaspectrometer.
      2. Bepaal de belangrijkste ionen concentraties en een aantal sporenelementen, in getrokken voorafgaand aan voorconcentrering sub-monsters en samenvattingen van zwevende deeltjes, door een inductief gekoppeld plasma-atomaire emissie spectrometrie.
    2. bijkomende parameters
      1. Bepaal monstertemperatuur, pH, zoutgehalte en geleiding in het veld, met behulp draagbare apparaten.
      2. Bepaal opgelost ofganische koolstof (DOC) concentraties met een totale hoeveelheid organische koolstof Analyzer, gebaseerd op natte oxidatie met kooldioxide detectie door infrarood spectrometrie 21. Bepaal totale EDTA concentratie van een high performance liquid chromatografie (met een SPD-M10AV Diodearray detector) volgens de gebruikelijke procedures 22,23.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    Met de ontwikkeling en het gebruik van "schone technieken", wordt nu algemeen erkend dat met het oog op een nauwkeurige trace metaal concentraties in de wateren te verkrijgen, voorconcentrering van sporenmetalen in de wateren van monsters is een veel voorkomende praktijk. Terwijl de meeste van de waterkwaliteit criteria voor spoormetalen in natuurlijk water zijn in de lage ug / L serie, zijn lagere detectielimieten die nodig zijn om geochemische en biologische effecten op spoor metalen bij de concentraties in het aquatisch milieu te onderzoeken.

    Met verbeterde detectielimieten na het gebruik van "schone technieken", werd duidelijk blijkt uit een dataset van 141 willekeurig verzamelde rivierwater monsters van Texas rivieren, dat voorconcentrering nodig is (figuur 1). Het histogram van trace metal gegevens voor Cd, Cu, Ni, Pb en toont aan dat, terwijl sommige concentraties van specifieke elementen relatief gemakkelijk BEPALI kan zijnned (bijvoorbeeld Cu), een aantal elementen (bijvoorbeeld, Cd en Pb) beschikken over concentraties in de wateren ver onder detectiegrenzen van routine-analysemethoden. De vergelijking werd gemaakt met de Texas rivier dataset tegen USEPA Methods 1637, 1638, 1639 en 1640. Methoden 1637 en 1640 zijn technieken voor het trace metal vastberadenheid voorconcentrering en gedetecteerd door grafiet oven atomaire absorptiespectrometrie of inductief gekoppeld plasma-massaspectrometrie, respectievelijk. Werkwijzen 1639 en 1638 zijn voor de bepaling van sporenmetalen omgevingslucht wateren bovengenoemde instrumenten zonder preconcentratiestap.

    Figuur 1
    Figuur 1. Histogram gegevens verzameld uit Texas, USA rivieren, en vergelijking met USEPA methode detectiegrenzen voor Cd (a), Cu (b), Ni (c) en Pb (d). In totaal werden 141 monsters, willekeurig verzameld vanuit verschillende locaties,werden verwerkt met de bemonstering en analyse protocol beschreven. Vergelijken van de verdeling van gegevens en de EPA detectielimieten blijkt dat een groot deel van de monsters van Texas rivieren moeten worden gepreconcentreerd om optimaal datakwaliteit te verkrijgen. De detectielimieten (ML) getoond in de grafieken zijn die vermeld in USEPA Methods 1637, 1638, 1639 en 1640 (methode informatie zie tekst). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

    Resultaten van detectielimieten, terugwinning een referentiemateriaal (SRM), en blanco concentraties van gebied blanks, zuiver water naar het veld gebracht en behandeld en verwerkt als monsters, tonen de effectiviteit van "schone technieken" (Tabel 1). Het verminderen van de resultaten besmetting in lagere detectielimieten, goede SRM terugvorderingen, en zeer lage veld leeg concentraties. De in Tabel 1 verkregen resultaten waren gebaseerd op de verwerking van 1 L blanco monsters. De lage detectielimieten impliceren dat trace metalen concentraties kunnen worden verkregen met goede data resolutie, die is kritisch wanneer trace metalen uitkeringen moeten worden vergeleken met omgevingsomstandigheden (parameters) die van invloed zijn sporen metalen geochemie 20. Vergelijking onze resultaten (werkwijze detectielimieten) als van EPA Methods bovengenoemde, die echter exclusief gebied bemonstering, vergelijkbare of betere (lagere) detectiegrenzen werden verkregen met de hier gegeven protocol. Goede precisie werd ook bereikt, zoals blijkt uit vergelijkbare resultaten van het veld blanks. Identieke monsters werden verzameld en afzonderlijk verwerkt voor sommige veldmonsters en de verschillen van concentraties van zware metalen waren over het algemeen minder dan 10%.

    CD Co </ Td> Cu Fe mn Ni Pb Zn
    ng / L mg / l mg / l mg / l mg / l mg / l ng / L mg / l
    MDL 1 0.01 0.06 0.3 0.1 0.1 10 0.1
    SLRS-3 (N = 11)
    gecertificeerde 13 0,027 1.35 100 3.9 0,83 68 1.04 Gemeten (avg) 12.6 0,026 1.29 97.2 3.86 0.77 71 1.13
    Standaardafwijking 0.9 0,008 0.09 4.2 0.20 0.06 9 0.12
    Herstel(%) 97 97 96 97 99 93 105 109
    Veld leeg 1 0.2 0.000 0,003 0.03 0.00 0.01 2.5 0.02
    Veld leeg 2 0.2 0.000 0,011 0.02 0.01 0.00 2.9 0.03 Veld leeg 3 0.1 0.000 0,011 0.03 0.00 0.00 2.5 0.01

    Tabel 1. Resultaten van de kwaliteit van de gegevens verkregen met behulp van de bemonstering en analyse protocol hier beschreven. Detectie grenzen, statistische resultaten voor een trace metalen standaard referentiemateriaal (SLRS-3) en de illustratie van de concentraties van zware metalen in 3 ingediend blanks (zuiver water behandeld als monsters in het veld) geven de doeltreffendheid van de beschreven protocol. Concentratie eenheden ng / L Cd en Pb, en ug / L voor de andere elementen. Lage detectielimieten, goede terugvorderingen voor een standaard referentiemateriaal, en de lage veld leeg concentraties werden bereikt.

    Resultaten verkregen met de bemonstering en analyse protocol beschreven aantoont dat daaraanalleen produceert trace metal data met lage detectielimieten, het biedt ook een groot assortiment voor toepassing. Zoals in figuur 2 met de vergelijking van concentraties van zware metalen bepaald door twee onafhankelijke werkwijzen, goede correlatie (R 2> 0,994) met een lineaire regressie helling nabij 1 blijkt dat deze technieken in aquatische omgevingen worden toegepast. Aangezien een ionenuitwisseling preconcentratiestap techniek werd gebruikt om deze resultaten te genereren, het lineaire bereik blijkt dat de beschreven protocol apart verschillende aquatische omgevingen sporenmetalen concentraties variëren over een groot bereik kan worden toegepast.

    Figuur 2
    Figuur 2. Vergelijking van de concentraties van zware metalen afkomstig van twee onafhankelijke methoden. Zeer goede overeenkomst gevonden tussen trace metalen concentraties bepaald met behulp van twee Independent werkwijzen in afzonderlijke porties van dezelfde monsters. Eén monster werd direct geanalyseerd door inductief gekoppelde plasma-atomaire emissiespectrometrie en de andere was gepreconcentreerd door ionuitwisseltechnieken nadat door inductief paar plasma massaspectrometrie. Grote concentratiegebied impliceert dat de technieken die geschikt zijn voor trace metal studies in apart verschillende omgevingen waar trace metalen concentraties tonen significante verschillen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    Het verkrijgen van betrouwbare trace metal data in natuurlijke wateren vereist grote zorg als benadrukte tijdens monster verzamelen, verwerken, voorbehandelingen, en analyses die tot doel hebben de verontreiniging te verminderen. Concentraties van zware metalen in natuurlijke wateren verkregen met behulp van "schone technieken" in de laatste twee decennia vond dat de concentraties kan worden ordes van grootte lager dan eerder gemeld. Waterkwaliteit criteria voor spoormetalen in de wateren zijn nu gemakkelijker beoordeeld wanneer sporen metalen niveaus nauwkeurig worden gemeten resulteert in een betere beoordeling van de schadelijke gevolgen voor de mens en hogere organismen. Biobeschikbaarheid en toxiciteit van spoormetalen in het aquatisch milieu vereisen meer rigoureuze onderzoeken in de lagere concentratie bereiken. Dit is geen gemakkelijke taak, de distributie en het gedrag van sporenmetalen gecontroleerd door vele andere fysico-chemische parameters van het milieu, en daardoor betrouwbare beoordeling van biobeschikbaarheid en toxiciteit van spoormetalenzijn uitdagend. Bemonstering en analyse van bijkomende parameters met betrekking tot metalen sporen moeten worden opgenomen in een dergelijke evaluaties.

    Het wegwerken van besmetting en uiteindelijk een verlaging detectielimieten voor trace metaal concentraties in de wateren, dus vereisen wetenschappelijke partijen om speciale aandacht te besteden aan alle fasen van sporen metalen analyse. Van lab ware, het bemonsteren van tandwielen, sample containers, apparaten en materialen die tijdens het monster voorbehandelingen, chemicaliën en reagentia, instrumentale setting, vervuiling wordt additief en al deze factoren moeten de hierboven vermelde aan te geven bij de rapportage van de resultaten van sporen metalen analyse. Daarom is de procedures voor bemonstering versnelling, sample containers, en materialen die worden gebruikt voor het verwerken en analyseren van monsters zijn alle kritische stappen in de richting van het verkrijgen van gegevens van hoge kwaliteit te sporen metalen in het aquatisch milieu voor te bereiden. In vergelijking met bestaande methoden (bijv USEPA Methods), verkregen gegevens met behulp van het protocol outlined boven resulteren in een betere of vergelijkbare beperkingen detectie en zeer lage blanks. Een grote suite van sporenelementen (8, tabel 1) kan worden beoordeeld.

    De hier beschreven protocol kan gemakkelijk worden toegepast om de verzameling van verschillende soorten aquatische monsters, naast de rivier en riviermondingen, bijvoorbeeld, zeeën, meren en grondwater. Aangezien monster preconcentratiestap kan tijdrovend zijn, kan het protocol die hier worden aangepast aan de specifieke kenmerken in verschillende aquatische milieus. In sterk beïnvloed wateren monsters moet nog steeds correct worden verzameld, maar kunnen direct worden bepaald door passende instrumenten, indien geen matrix interferentie optreedt. Monstervolume worden aangepast indien groter of kleiner voorconcentratie factoren vereist. Wanneer de ionen uitwisselingscapaciteit moet worden verhoogd, kunnen grotere hoeveelheden hars worden gebruikt.

    Dit werk toont aan dat, de bepaling van sporenmetalen onsing "schone technieken" dat de bemonstering en pre-concentratie, in combinatie met het bepalen van bijbehorende milieu-parameters omvatten, kan de verspreiding van sporen metalen in het aquatisch milieu beter worden beoordeeld, rekening houdend met specifieke milieu-omstandigheden en de omvang van de natuurlijke en antropogene invloeden 20. De grote concentratie varieert dat dit protocol kan worden toegepast om te impliceren dat onderzoeken van sporen metalen uitkeringen en gedrag ook in omgevingen die veranderen in de tijd en ruimte kan worden uitgevoerd.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    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

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Taylor, H. E., Shiller, A. M. Mississippi River Methods Comparison Study: Implications for water quality monitoring of dissolved trace elements. Environmental Science and Technology. 29, 1313-1317 (1995).
    2. Windom, H. L., Byrd, J. T., Smith, R. G., Huan, F. Inadequacy of NASQAN data for assessing metal trends in the nation's rivers. Environmental Science and Technology. 25 (6), 1137-1142 (1991).
    3. Mason, R. P. Trace Metals in Aquatic Systems. , Wiley-Blackwell. (2013).
    4. Wen, L. -S., Santschi, P., Gill, G., Paternostro, C. Estuarine trace metal distributions in Galveston Bay: importance of colloidal forms in the speciation of the dissolved phase. Marine Chemistry. 63, 185-212 (1999).
    5. Wen, L. -S., Stordal, M. C., Tang, D., Gill, G. A., Santschi, P. H. An ultraclean cross-flow ultrafiltration technique for the study of trace metal phase speciation in seawater. Marine Chemistry. 55, 129-152 (1996).
    6. Benoit, G. Clean technique measurement of Pb, Ag, and Cd in freshwater: A redefinition of metal pollution. Environmental Science and Technology. 28, 1987-1991 (1994).
    7. Benoit, G., Hunter, K. S., Rozan, T. F. Sources of trace metal contamination artifacts during collection, handling, and analysis of freshwater. Analytical Chemistry. 69 (6), 1006-1011 (1997).
    8. Jiann, K. -T., Presley, B. J. Preservation and determination of trace metal partitioning in river water by a two-column ion exchange method. Analytical Chemistry. 74 (18), 4716-4724 (2002).
    9. Fardy, J. J. Preconcentration Techniques for Trace Elements. Alfassi, Z. B., Wai, C. M. , CRC Press. 181-210 (1992).
    10. Pai, S. -C. Pre-concentration efficiency of Chelex-100 resin for heavy metals in seawater. Part 2. Distribution of heavy metals on a Chelex-100 column and optimization of the column efficiency by a plate simulation method. Analytica Chimica Acta. 211, 271-280 (1988).
    11. Pai, S. -C., Fang, T. -H., Chen, C. -T. A., Jeng, K. -L. A low contamination Chelex-100 technique for shipboard pre-concentration of heavy metals in seawater. Marine Chemistry. 29, 295-306 (1990).
    12. Pai, S. -C., Whung, P. -Y., Lai, R. -L. Pre-concentration efficiency of Chelex-100 resin for heavy metals in seawater. Part 1. Effects of pH and salts on the distribution ratios of heavy metals. Analytica Chimica Acta. 211, 257-270 (1988).
    13. Salbu, B., Oughton, D. H. Trace Elements in Natural Waters. Salbu, B., Steinnes, E. , CRC Press. 41-69 (1995).
    14. U.S. Environmental Protection Agency. Method 1669. Sampling ambient water for trace metals at EPA Water Quality criteria levels. , 30 U.S. Environmental Protection Agency. Washington, D.C. Available from: https://www3.epa.gov/caddis/pdf/Metals_Sampling_EPA_method_1669.pdf (1996).
    15. Horowitz, A. J., et al. Problems associated with using filtration to define dissolved trace metal concentrations in natural water samples. Environmental Science and Technology. 30, 954-963 (1996).
    16. Cortecci, G., et al. Geochemistry of trace elements in surface waters of the Arno River Basin, northern Tuscany, Italy. Applied Geochemistry. 24 (5), 1005-1022 (2009).
    17. Markich, S. J., Brown, P. L. Relative importance of natural and anthropogenic influences on the fresh surface water chemistry of the Hawkesbury-Nepean River, south-eastern Australia. The Science of the Total Environment. 217, 201-230 (1998).
    18. Shafer, M. M., Overdier, J. T., Hurley, J. P., Armstrong, D., Webb, D. The influence of dissolved organic carbon, suspended particles, and hydrology on the concentration, partitioning and variability of trace metals in two contrasting Wisconsin watersheds (U.S.A.). Chemical Geology. 136, 71-97 (1997).
    19. Warren, L. A., Haack, E. A. Biogeochemical controls on metal behaviour in freshwater environments. Earth-Science Reviews. 54, 261-320 (2001).
    20. Jiann, K. -T., Santschi, P. H., Presley, B. J. Relationships between geochemical parameters (pH, DOC, SPM, EDTA Concentrations) and trace metal (Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) concentrations in river waters of Texas (USA). Aquatic Geochemistry. 19 (2), 173-193 (2013).
    21. Peltzer, E. T., et al. A comparison of methods for the measurement of dissolved organic carbon in natural waters. Marine Chemistry. 54, 85-96 (1996).
    22. Nowack, B., Kari, F., Hilger, S. U., Sigg, L. Determination of dissolved and adsorbed EDTA species in water and sediments by HPLC. Analytical Chemistry. 68 (3), 561-566 (1996).
    23. Bergers, P. J. M., de Groot, A. C. The analysis of EDTA in water by HPLC. Water Research. 28 (3), 639-642 (1994).

    Tags

    Environmental Sciences Rivierwater estuariene water spoor metaal filtratie preconcentratiestap water chemie monstername
    Clean monsterneming en analyse van de rivier en estuariene Waters voor Trace Metal Studies
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Jiann, K. T., Wen, L. S., Santschi,… More

    Jiann, K. T., Wen, L. S., 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).

    Less
    Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
    View Video

    Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    Simple Hit Counter