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निष्कर्षण और Surfactants की विशेषता वायुमंडलीय एयरोसौल्ज़ से

Published: April 21, 2017 doi: 10.3791/55622
Automatic Translation
*1, *1, 2, 1
1CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, IRCELYON, F-69626, 2CNRS, ENS de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Institut des Sciences Analytiques, UMR 5280
* These authors contributed equally

Summary

तरीके वायुमंडलीय एरोसोल में मौजूद सर्फेकेंट्स के लक्षित निकासी और पानी में उनके निरपेक्ष सांद्रता और सतह तनाव घटता के निर्धारण, उनके गंभीर मिसेल एकाग्रता (सीएमसी) सहित के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं।

Abstract

सतह-सक्रिय यौगिकों, या सर्फेकेंट्स, वायुमंडलीय एरोसोल में मौजूद जलवायु प्रणाली के लिए पृथ्वी के वायुमंडल, मौसम विज्ञान, जल विज्ञान में एक केंद्रीय प्रक्रिया में तरल पानी बादलों के गठन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद कर रहे हैं, और। लेकिन क्योंकि विशिष्ट निष्कर्षण और इन यौगिकों के लक्षण वर्णन दशकों के लिए की कमी की गई है, बहुत कम अपनी पहचान, गुण, कार्रवाई और मूल के मोड पर जाना जाता है, इस प्रकार बादल गठन और पृथ्वी की पारिस्थितिकी प्रणालियों के साथ अपनी क्षमता लिंक से भरा समझ को रोकने।

इस पत्र में हम हाल ही में 1) वायुमंडलीय एयरोसोल नमूनों से सभी सर्फेकेंट्स के लक्षित निकासी के लिए और एयरोसोल चरण में 2 की) उनके निरपेक्ष सांद्रता दृढ़ संकल्प और 3) उनके पानी में स्थिर सतह तनाव घटता है, उनके गंभीर सहित के लिए विकसित उपस्थित तरीकों मिसेल एकाग्रता (सीएमसी)। इन विधियों 9 संदर्भ सर्फेकेंट्स के साथ मान्यता दी गई है, मैंNCLUDING ऋणात्मक धनायनित और गैर ईओण वाले। परिणाम के उदाहरण ठीक एयरोसोल कणों (व्यास <1 सुक्ष्ममापी) भविष्य में सुधार और प्रस्तुत चर्चा कर रहे हैं के अलावा अन्य चरित्र चित्रण के लिए क्रोएशिया और सुझावों में एक तटीय स्थल पर एकत्र में पाया सर्फेकेंट्स के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं।

Introduction

बादल अधिकांश वातावरण और पारिस्थितिकी प्रणालियों के जल विज्ञान के लिए, पृथ्वी के वायुमंडल में आवश्यक हैं, और जलवायु प्रणाली के लिए। लेकिन उनके निर्माण तंत्र के कुछ पहलुओं को अभी भी नहीं समझा गया है, विशेष रूप से एयरोसोल कणों कि संघनन नाभिक के रूप में कार्य में मौजूद रासायनिक यौगिकों के योगदान। थ्योरी 1 भविष्यवाणी की है कि सतह सक्रिय यौगिकों, या सर्फेकेंट्स, एयरोसोल कणों में मौजूद दृढ़ता से, उनकी सतह तनाव को कम करके बादल छोटी बूंद गठन बढ़ाना चाहिए इस प्रकार अपने गठन ऊर्जा। लेकिन इन प्रभावों को दशकों के लिए अवलोकन करने के लिए मायावी बनी हुई है और बादल गठन पर सर्फेकेंट्स की भूमिका वर्तमान में सभी बादल जांच और वायुमंडलीय और जलवायु मॉडल में वायुमंडलीय समुदाय का एक बड़ा हिस्सा द्वारा खंडन किया है और ध्यान नहीं दिया जाता।

बादल गठन में एयरोसोल सर्फेकेंट्स की भूमिका की समझ की कमी का एक कारण आईएसओ के लिए विधि के अभाव में किया गया हैदेर से और उन्हें की विशेषताएँ हैं। अन्य वातावरण से नमूने के विपरीत, वायुमंडलीय नमूनों का विश्लेषण इस तरह के बहुत छोटा सा नमूना मात्रा और बड़े पैमाने पर (यहाँ, आमतौर पर 10 और 100 माइक्रोग्राम के बीच) और रासायनिक जटिलता (लवण, खनिज के मिश्रण, और कई ऑर्गेनिक्स) के रूप में आवर्ती चुनौतियों 2 सामना करता है। इन चुनौतियों पर काबू पाने और एयरोसोल की समझ में सुधार करने के कुछ तरीकों हाल ही में 1 करने के लिए हमारे समूह द्वारा विकसित किया गया है Surfactants) निकालने के लिए विशेष रूप से वायुमंडलीय एयरोसोल नमूनों से इन यौगिकों, 2) एयरोसोल चरण में उनके निरपेक्ष सांद्रता का निर्धारण और 3) उनकी सतह तनाव घटता निर्धारित उनकी गंभीर मिसेल एकाग्रता (सीएमसी) सहित पानी, में, एकाग्रता, जिस पर सर्फेकेंट्स सतह पर संतृप्त और शुरू कर रहे हैं थोक में मिसेल्स बनाने के लिए। इन तरीकों के नवीनतम संस्करण इस पत्र में प्रस्तुत कर रहे हैं।

आगे सुधार और चरित्र चित्रण के अन्य प्रकार, कि कंप्यूटर अनुप्रयोग में इस्तेमाल किया जा सकता हैप्रस्तुत उन लोगों के लिए lement, चर्चा की जाएगी। इन तरीकों में से हाल अनुप्रयोगों को पहले से ही पता चला है, इस भूमिका 3 साक्ष्य ही, वायुमंडलीय एयरोसोल 3, 4, 5, 6 और में कार्रवाई का मोड में पृष्ठसक्रियकारक सांद्रता का निर्धारण करके कैसे इस तरह के विश्लेषण बादल गठन में सर्फेकेंट्स की भूमिका की समझ में सुधार कर सकते बादल छोटी बूंद गठन, 3, 6 उनके biogenic मूल, 3, 4, 7 साक्ष्य और शास्त्रीय उपकरणों द्वारा अवलोकन की कमी समझा। 8, 9, 10

Protocol

1. प्रोटोकॉल के लिए सामग्री के रूप में तालिका 1 में सूचीबद्ध तैयार

सामग्री तैयारी / वाशिंग
उपभोज्य (प्लास्टिक सीरिंज, सुई, 4-एमएल शीशियों, पाश्चर pipettes, micropipette सुझावों) पूर्व उपचार के बिना सीधे इस्तेमाल किया और उपयोग के बाद खारिज किया जा करने के लिए।
पुन: प्रयोज्य कांच के बने पदार्थ (बीकर (ultrapure पानी के लिए); 15, 30, और कॉर्क के साथ 60 एमएल की बोतलें, ठोस चरण निष्कर्षण (एसपीई) के लिए ट्यूब, और चुंबकीय सरगर्मी बार) इथेनॉल से धोएं (केवल वर्णमिति विधि के लिए इस्तेमाल किया शीशियों के लिए)।
नल का पानी, इथेनॉल, नल का पानी, और ultrapure पानी के साथ कुल्ला क्रमिक रूप से।
कांच की शीशियों और बीकर युक्त कॉर्क, चुंबकीय stirrers, और एसपीई तू भरेंbes ultrapure पानी के साथ और 15 मिनट के लिए एक अल्ट्रासोनिक स्नान में रख दें।
पानी निकालें और ultrapure पानी के साथ कुल्ला।
कमरे के तापमान पर हवा में कांच के बने पदार्थ सुखाएं।
एक बार सूखे, करीब सभी बोतलों और उन्हें कवर के तहत की दुकान धूल संग्रह से बचने के लिए।
संदूषण से बचने के लिए, पानी की निकासी और वर्णमिति विधि के लिए अलग कांच के बने पदार्थ का उपयोग करें।
चिमटी और कैंची इथेनॉल और फिर ultrapure पानी से धोएं।
संपीड़ित हवा के साथ सूखी।
ग्लास पेट्री डिश और पलकों इथेनॉल के साथ नल का पानी और एक ब्रश से धोएं और फिर।
नल के पानी और फिर ultrapure पानी से रिंस करें।
कमरे के तापमान पर हवा में सूखी।
एक बार सूखे, बक्से और stor बंदउन्हें कवर के तहत ई धूल संग्रह से बचने के लिए।
एसपीई वैक्यूम कई गुना इथेनॉल और फिर ultrapure पानी से धोएं।
संपीड़ित हवा के साथ सूखी।
क्वार्ट्ज क्युवेट (यूवी विज़ विश्लेषण के लिए) इथेनॉल के साथ धो लें और नल का पानी और फिर ultrapure पानी के साथ कुल्ला।
संपीड़ित हवा के साथ सूखी।

तालिका 1:, प्रोटोकॉल के लिए इस्तेमाल किया उनके तैयारी और कपड़े धोने सहित सामग्री और कांच के बने पदार्थ की सूची।

2. एयरोसोल नमूने की हैंडलिंग

नोट: यहां प्रस्तुत निष्कर्षण विधि कम से कम 8 माइक्रोग्राम की कुल वजन का क्वार्ट्ज फाइबर फिल्टर पर एकत्र वायुमंडलीय एयरोसोल नमूने के लिए विकसित किया गया है। वातावरण में फिल्टर पर एयरोसोल नमूने इकट्ठा करने के लिए विधि यहाँ लेकिन कई नहीं समझाया जा जाएगाविवरण इस तरह के संदर्भ 2, 3, 4, 5, 6 केवल निम्न चरणों को रेखांकित कर रहे हैं के रूप में, साहित्य में पाया जा सकता है।

  1. संख्या प्रत्येक व्यक्ति के फिल्टर।
    ध्यान दें: पूरे प्रोटोकॉल भर फिल्टर और उनके किनारे द्वारा आयोजित साफ चिमटी के साथ चालाकी से किया जाना चाहिए।
  2. पूर्व शर्त फिल्टर और एल्यूमीनियम पन्नी या कांच पेट्री डिश नमूने से पहले 6 घंटे के लिए 773 कश्मीर में उन्हें पाक द्वारा।
  3. पूर्व वजन, नियंत्रित तापमान और आर्द्रता शर्तों के तहत, एक Microbalance कम से कम 1 माइक्रोग्राम की एक सटीक होने का उपयोग करके फ़िल्टर पूर्व नमूना वजन निर्धारित करने के लिए।
  4. शुरुआत में नियमित रूप से खाली नमूने लेने, उसके दौरान और नमूना अवधि के अंत में, नमूना के फिल्टर धारक पर एक फिल्टर रखकर लेकिन वास्तविक नमूना संग्रह के लिए के रूप में ही अवधि के लिए पंप बंद रख कर (
  5. जितनी जल्दी हो सके नमूना के बाद के रूप में, कंटेनर (समर्थित एल्यूमीनियम पन्नी या कांच पेट्री डिश) में फिल्टर पैक और -18 डिग्री सेल्सियस (255 कश्मीर) विश्लेषण तक में एक फ्रीजर में उन्हें दुकान।
  6. फिल्टर छोड़ दो वजन करने से पहले 24 घंटे के लिए एक desiccator में संतुलित करने के लिए। प्रत्येक नमूने की मात्रा (फिल्टर पर एकत्र एयरोसोल मास) नमूने के बाद यह वजन द्वारा निर्धारित (और पूर्व नमूना वजन घटाना) एक ही नियंत्रित तापमान और सापेक्ष आर्द्रता के तहत के रूप में के दौरान पहले से वजन।

3. एयरोसोल नमूने से Surfactants का निष्कर्षण

  1. जल निकासी
    1. कांच पेट्री डिश में 279 ± 1 कश्मीर में 2 घंटे के लिए ultrapure पानी में फिल्टर नमूने विसर्जित, ढक्कन बंद और पेट्री डिश हिला उन्हें फ्लैट दबाते हुए, ई के बारे मेंबहुत 30 मिनट।
      नोट: 47 मिमी फिल्टर 35 एमएल में 7 एमएल और 150 मिमी लोगों में डूबे हैं। 120 मिमी गिलास पेट्री डिश के साथ, 150 मिमी फिल्टर साफ कैंची के साथ चार टुकड़े में कटौती किए जाने की डिश में रखा जाना से पहले की जरूरत है।
    2. 3 एक्स 1 एमएल ultrapure पानी के साथ एक सिरिंज फिल्टर (0.40 सुक्ष्ममापी PVDF) साफ करें।
    3. कदम 3.1.1 में प्राप्त समाधान साफ ​​सिरिंज फिल्टर के साथ फिल्टर और एक पूर्व भारित 60 मल ग्‍लास की बोतल में रखें। ultrapure पानी की 5 एमएल के साथ पेट्री डिश कुल्ला, सिरिंज फिल्टर के साथ पानी को फिल्टर और 60 एमएल-कांच की बोतल में समाधान में जोड़ें। फिर 60 मल ग्‍लास पानी फ़िल्टर की हुई और कदम 4.4.5 में पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता का निर्धारण करने के समाधान युक्त बोतल वजन।
  2. एसपीई (ठोस चरण निष्कर्षण) निष्कर्षण
    1. एसपीई सिलिका आधारित C18 कारतूस (देखें कारतूस के बारे में जानकारी के लिए सामग्री सूची) एसपीई वैक्यूम कई गुना पर है, जो खुद से जुड़ा हुआ है संलग्नएक पंप करने के लिए।
    2. 1 एमएल / मिनट पर एक प्रवाह की दर के साथ acetonitrile के 6 एमएल से बहने वाला और पंप के साथ एक निर्वात लगाने से कारतूस को धो लें। ultrapure पानी की 6 एमएल के साथ दोहराएँ। पंप बंद करो पर्याप्त जल स्तर को बनाए रखने और उच्च कारतूस गीला रखने के लिए।
    3. कम से कम 1 एमएल / मिनट की दर से नमूना एसपीई कारतूस के माध्यम से कदम 3.1.3 में प्राप्त प्रवाह।
    4. हालांकि सफाई के लिए कारतूस 1 एमएल ultrapure पानी प्रवाह और एसपीई सेट अप पर एक मजबूत निर्वात लगाने से कारतूस सूखी।
    5. पृष्ठसक्रियकारक अंश कम से कम 1 एमएल / मिनट की एक प्रवाह दर पर इसके माध्यम से acetonitrile के 4 एमएल बहने से स्तंभ पर अवशोषित Elute।
      1. एक सूखी पृष्ठसक्रियकारक निकालने प्राप्त करने के लिए एन 2 के एक प्रवाह के साथ प्राप्त acetonitrile समाधान लुप्त हो और ultrapure पानी की 60 μL में सूखी निकालने फिर से भंग।
        नोट: 60 μL इस विधि से प्राप्त निष्कर्षों तो सर्फेकेंट्स के विभिन्न चरित्र चित्रण के लिए माता-पिता समाधान के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता।
  3. निकासी क्षमता का निर्धारण
    नोट: सर्फेकेंट्स के विभिन्न प्रकार धारा 4. इसके लिए में उनके निरपेक्ष सांद्रता के निर्धारण के लिए निर्धारित करने की आवश्यकता के लिए निष्कर्षण विधि की क्षमता है, तो निम्न प्रोटोकॉल जैसे सर्फेकेंट्स संदर्भ के लिए, उदाहरण के लिए लागू किया जा करने की जरूरत है, सोडियम dodecyl सल्फेट (एसडीएस), Dioctyl sulfosuccinate सोडियम (AOT), benzyltetradecyl dimethylammonium (zephiramine), cetyltrimethyl अमोनियम क्लोराइड (CTAC), (1,1,3,3-tetramethylbutyl) फिनाइल-polyethylene glycol (देखें सामग्री सूची), polyethylene glycol dodecyl ईथर ( सामग्री सूची), surfactin, rhamnolipid, या एल α-phosphatidylcholine देखते हैं।
    1. एक micropipette के साथ संदर्भ जलीय मानक समाधान (1 एमएल ultrapure पानी में सर्फेकेंट्स के 10 -9 10 -4 के लिए मोल) स्वच्छ क्वार्ट्ज फिल्टर पर (grammage 0.85 ग्राम -2) स्पाईक। समानांतर में, के इन समाधानों घ एक ही राशि में जोड़irectly "प्रारंभिक समाधान" के रूप में शीशियों में।
    2. 24 घंटे के लिए एक desiccator में फिल्टर (पेट्री डिश में रखा गया) सूखी और धारा 3.1-3.2 में प्रोटोकॉल के अनुसार सर्फेकेंट्स के साथ फिल्टर निकालें।
    3. प्रारंभिक में संदर्भ यौगिकों की एकाग्रता को मापने धारा 4. निकासी क्षमता में वर्णित तरीकों के साथ (कदम 3.3.1 से शीशियों में संदर्भ के समाधान) और (कदम 3.3.2 से) निकाले समाधान शोध करे के अनुपात के रूप में निर्धारित कर रहे हैं सांद्रता।
      नोट: आमतौर पर, यह काम करते हैं, एसडीएस और AOT (ऋणात्मक सर्फेकेंट्स) के लिए में, इस दक्षता 65 ± 10% हो सकता है, नहीं मिला था zephiramine और CTAC (धनायनित सर्फेकेंट्स) के लिए, यह 20 ± 5% थी, और के लिए (1,1 , 3,3-tetramethylbutyl) फिनाइल-polyethylene glycol (देखें सामग्री सूची), polyethylene ग्लाइकोल dodecyl ईथर (सामग्री सूची), Surfactin, Rhamnolipid, और एल α-Phosphatidylcholine (गैर ईओण सर्फेकेंट्स) यह था 90 ± 10% देखें।
  4. Extractiनमूनों में कुल पृष्ठसक्रियकारक अंश के पर
    नोट: है कि प्रस्तावित निष्कर्षण विधि सभी सर्फेकेंट्स विश्लेषण किया नमूने (यानी सभी यौगिकों उनकी सतह तनाव कम करने) में मौजूद निकाल देता पुष्टि करने के लिए परीक्षण किया जा सकता है।
    1. उपाय सतह तनाव पहले निष्कर्षण (कदम 3.1.3) के बाद संदर्भ यौगिक (या एक नमूना निकालने की) का एक ज्ञात समाधान के (धारा 5 देखें)। यह लगभग 50 करोड़ मीटर -1 होना चाहिए।
    2. उपाय समाधान दूसरा निष्कर्षण चरणों के बाद छोड़ दिया है की सतह तनाव, यानी कदम 3.2.3 में विशेष स्तंभ से गुजरने के बाद एकत्र। यह मान, शुद्ध पानी में से एक 72.8 ± 1 करोड़ मीटर -1 के करीब होना चाहिए, दिखा रहा है कि अधिकांश या सभी सतह सक्रिय नमूने में मौजूद यौगिकों निष्कर्षण द्वारा हटा दिया गया है।

4. Surfactant एयरोसोल चरण सांद्रता का निर्धारण

ध्यान दें:एक वर्णमिति तकनीक एयरोसोल चरण पृष्ठसक्रियकारक सांद्रता का निर्धारण, जो पूर्ण सांद्रता प्रदान करता है और पर्यावरण के नमूनों में सर्फेकेंट्स के लिए पर्याप्त संवेदनशीलता है के लिए चुना गया है। 11, 12, 13, 14 लेकिन यह अलग से ऋणात्मक धनायनित और गैर ईओण सर्फेकेंट्स की सांद्रता को मापने के लिए की आवश्यकता है क्योंकि विभिन्न अभिकर्मकों प्रत्येक पृष्ठसक्रियकारक प्रकार के लिए प्रयोग की जाने वाली है। सभी निम्नलिखित प्रोटोकॉल के लिए समाधान सटीकता के लिए micropipettes के साथ तैयार किया जाना चाहिए और सभी प्रतिक्रियाओं गिलास शीशियों में किया जाना चाहिए।

  1. ऋणात्मक सर्फेकेंट्स के वर्णमिति अनुमापन
    1. पीएच पर पानी में एसीटेट बफर के एक समाधान तैयार = 5 (सोडियम एसीटेट समाधान 0.2 एम / एसिटिक एसिड समाधान 0.2 एम, मात्रा में 70/30) कम से कम n 200 μL, जहां n नमूने होने के लिए की संख्या है की एक मात्रा के साथ का विश्लेषण किया।
      2. <li> कम से कम NX 100 μL, जहां n नमूनों की संख्या का विश्लेषण किया जा रहा है की एक मात्रा के साथ EDTA 0.1 एम की एक समाधान तैयार करें।
    2. कम से कम NX 500 μL, जहां n नमूनों की संख्या का विश्लेषण किया जा रहा है की मात्रा के साथ पानी में सोडियम सल्फेट 1 एम की एक समाधान तैयार करें।
    3. कम से कम NX 200 μL, जहां n नमूनों की संख्या का विश्लेषण किया जा रहा है की एक मात्रा के साथ (सी 31 एच 42 एन 3) 11, 15, 16, 17 0.49 ग्राम एल -1 एथिल बैंगनी का एक समाधान पानी में तैयार करें।
    4. यदि 60 μL नमूना धारा 3 में प्राप्त निष्कर्षों से शुरू, एक ढक्कन के साथ एक 60 मल ग्‍लास की बोतल में micropipettes का उपयोग कर ultrapure पानी के साथ 10 एमएल के लिए उन्हें पतला। अन्यथा, नमूना के 10 एमएल लेने के लिए और एसीटेट बफर समाधान के 200 μL जोड़ने के लिए, EDTA समाधान के 100 μL, सोडियम सल्फेट समाधान के 500 μL और 200 एथिल की μLबैंगनी समाधान micropipettes का उपयोग कर।
    5. टोल्यूनि के 2.5 एमएल एक micropipette, एक चुंबकीय हलचल पट्टी के साथ समाधान के लिए जोड़ें, और 500 rpm पर 1 घंटे के लिए हलचल।
    6. जलीय और जैविक चरणों छोड़ दो के बारे में 10 मिनट के लिए सेट करने के लिए। एक बार जब वे अलग होती है, यूवी विज़ विश्लेषण (अनुभाग 4.4 देखें) प्रदर्शन करने के लिए एक पाश्चर कांच विंदुक के साथ टोल्यूनि चरण (ऊपरी चरण) को हटा दें।
  2. धनायनित सर्फेकेंट्स के वर्णमिति अनुमापन
    1. पीएच पर पानी में एसीटेट बफर के एक समाधान तैयार = 5 (सोडियम एसीटेट समाधान 0.2 एम / एसिटिक एसिड समाधान 0.2 एम, मात्रा में 70/30) कम से कम NX की मात्रा 1 एमएल, जहां n नमूने होने के लिए की संख्या है साथ का विश्लेषण किया।
    2. Disulfine नीले रंग की एक समाधान तैयार (सी 27 एच 32 एन 2 हे 6 एस 2) 11, 18 2.58 ग्राम एल -1 एक 90:10 पानी / इथेनॉल के मिश्रण में (पानी की मात्रा के साथ पहली डाई कमजोर पर और फिर जोड़ने vइथेनॉल के olume), कम से कम NX 500 μL, जहां n नमूनों की संख्या का विश्लेषण किया जा रहा है की एक मात्रा के साथ।
    3. नमूने के 10 एमएल एक ढक्कन के साथ एक 30 मल ग्‍लास की बोतल में रखें और एसीटेट बफर समाधान के 1 एमएल और disulfine नीले समाधान micropipettes का उपयोग कर के 500 μL जोड़ें।
    4. क्लोरोफॉर्म की 2.5 एमएल एक micropipette, एक चुंबकीय हलचल पट्टी के साथ जोड़ें, और 500 rpm पर 1 घंटे के लिए हलचल।
    5. जलीय और जैविक चरणों छोड़ने के बारे में 10 मिनट के लिए अलग करने के लिए, यूवी विज़ विश्लेषण करने के लिए एक सिरिंज के साथ क्लोरोफॉर्म (कम चरण) को हटाने के बाद (खंड 4.4 देखें)।
  3. गैर ईओण सर्फेकेंट्स के वर्णमिति अनुमापन
    ध्यान दें: गैर ईओण सर्फेकेंट्स के अनुमापन के लिए, यह एक डाई सभी गैर-ईओण सर्फेकेंट्स से प्रतिक्रिया की पहचान करना संभव नहीं था, लेकिन कोबाल्ट thiocyanate (सह (NCS) 2) के रूप में यह यौगिकों की विस्तृत श्रृंखला के साथ प्रतिक्रिया करता चुना गया था। 12, 19
    1. एक तैयार करेंNX 10 एमएल पानी, जहां n नमूनों की संख्या का विश्लेषण किया जा रहा है में NX अमोनियम thiocyanate और NX 2.8 ग्राम कोबाल्ट नाइट्रेट hexahydrate की 6.2 ग्राम मिश्रण से कोबाल्ट thiocyanate की समाधान।
    2. नमूने के 3 एमएल एक ढक्कन के साथ एक 15 एमएल कांच की बोतल में रखें और एक micropipette के साथ कोबाल्ट thiocyanate समाधान के 1 एमएल जोड़ें।
    3. 2 एमएल 500 rpm पर 1 घंटे के लिए एक micropipette, एक चुंबकीय हलचल बार, और हलचल के साथ क्लोरोफॉर्म के जोड़े
    4. के बारे में 10 मिनट के लिए अलग जलीय और जैविक चरणों छोड़ने के बाद करने के लिए, क्लोरोफॉर्म (कम चरण) निकालने के लिए, एक सिरिंज का उपयोग कर यूवी विज़ अवशोषण विश्लेषण (अनुभाग 4.4 देखें) करने के लिए।
  4. अंशांकन घटता और यूवी विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा मात्रा
    1. इस तरह के एसडीएस या AOT के रूप में एक संदर्भ परिसर के नाम से जाना जाता समाधान, की श्रृंखला के 612 एनएम पर अवशोषण को मापने के द्वारा ऋणात्मक सर्फेकेंट्स के लिए एक अंशांकन वक्र (अवशोषण बनाम एकाग्रता घटता) स्थापित करना।
      नोट: सांद्रता के साथ आमतौर पर 12 समाधान0 और 5 माइक्रोन (और कुछ repetitions सहित) के बीच की अवस्था स्थापित करने के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए।
      एक अनूठा अंशांकन वक्र ε की एक ढलान = 0.37 ± 0.02 माइक्रोन सेमी -1 और 0.054 माइक्रोन की पता लगाने की सीमा, सभी ऋणात्मक सर्फेकेंट्स के लिए के साथ दोनों ऋणात्मक यौगिकों (एसडीएस और AOT) के साथ प्राप्त किया जाना चाहिए।
    2. एक समान दृष्टिकोण से धनायनित सर्फेकेंट्स के लिए एक अंशांकन वक्र स्थापित करना है, लेकिन 628 एनएम पर अवशोषण को मापने के लिए और इस तरह Zephiramine या CTAC के रूप में संदर्भ यौगिकों का उपयोग कर।
      नोट: ढलान ε किया जाना चाहिए = 0.35 ± 0.05 माइक्रोन सेमी -1 और पता लगाने की सीमा 0.059 माइक्रोन, सभी धनायनित सर्फेकेंट्स के लिए।
    3. एक समान दृष्टिकोण से गैर ईओण सर्फेकेंट्स के लिए एक अंशांकन वक्र स्थापित करना है, लेकिन 0 से 20 माइक्रोन की एकाग्रता की एक श्रृंखला, 317 एनएम पर अवशोषण को मापने, और Polyethylene ग्लाइकोल dodecyl ईथर का उपयोग कर (देखें सामग्री सूची) संदर्भ यौगिक के रूप में के लिए।
    4. पृष्ठसक्रियकारक-डाई की सांद्रता निर्धारित करने के लिएअनुभाग 4.1, 4.2 और 4.3 में प्राप्त कार्बनिक समाधान में जटिल, जगह ~ एक 1 सेमी क्वार्ट्ज सेल में इन समाधानों में से 1.5-2 एमएल और उसके अवशोषण एक यूवी विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के साथ क्रमश: 612, 628 और 317 एनएम पर मापने,। प्रत्येक समाधान माप करने से पहले, (ऋणात्मक पृष्ठसक्रियकारक विधि और धनायनित और गैर ईओण सर्फेकेंट्स तरीकों के लिए क्लोरोफॉर्म के लिए टोल्यूनि) कार्बनिक विलायक के एक खाली ले
      नोट: ऋणात्मक और धनायनित सर्फेकेंट्स, कोबाल्ट thiocyanate का उपयोग कर डाई के रूप में विभिन्न गैर ईओण सर्फेकेंट्स के साथ विभिन्न अंशांकन घटता दे देंगे के लिए विपरीत। Polyethylene glycol dodecyl ईथर का उपयोग करना, जैसा कि यहाँ का सुझाव दिया, होगा सबसे गैर ईओण सर्फेकेंट्स की सांद्रता बहुत मूल्यवान समझना है, इस प्रकार यह सुनिश्चित करना कि माप पर त्रुटियों एक ही हस्ताक्षर की हमेशा से रहे हैं, यानी वास्तविक सांद्रता कम। संदर्भ के रूप में ढाल का उपयोग कर polyethylene glycol dodecyl ईथर ε की एक ढलान = 0.013 ± 0.001 माइक्रोन -1 और 0.3 माइक्रोन की पता लगाने की सीमा देना चाहिए।
      नोट: विभिन्न अंशांकन के आधार पर अलग-अलग गैर ईओण सर्फेकेंट्स और तथ्य यह है कि कुछ सर्फेकेंट्स बिल्कुल कोबाल्ट thiocyanate द्वारा पता न लगे हम अनुमान 6 व्यवस्थित एक पहलू के बारे में करने के लिए इस विधि के साथ गैर ईओण पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता पर मूल्यवान समझना के साथ प्राप्त की ढलानों 2, जो कुल पृष्ठसक्रियकारक सांद्रता में अनिश्चितता का सबसे बड़ा स्रोत है।
    5. ऋणात्मक धनायनित की सांद्रता के योग के रूप प्रत्येक नमूने में कुल पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता का निर्धारण, और गैर ईओण सर्फेकेंट्स अलग से 6 मापा और कदम 3.1.3 से निकाली गई मात्रा दक्षता से प्रत्येक एकाग्रता को सही करने के बाद और में निर्धारित संबंधित निकासी दक्षता द्वारा कदम 3.3।
      नोट: इन की कुल मात्रा में समग्र अनिश्चितताओं ज्यादातर गैर ईओण पृष्ठसक्रियकारक सांद्रता पर अनिश्चितताओं की वजह से, 33% का अनुमान है।
    6. औसत पृष्ठसक्रियकारक ध्यान केंद्रित निर्धारितएकाग्रता निकालने मात्रा (60 μL) को एयरोसोल नमूना मात्रा के अनुपात से निकालने के लिए प्राप्त गुणा करके एयरोसोल नमूने में trations।

5. जल में Surfactant निरपेक्ष सतह तनाव वक्र का निर्धारण

  1. फांसी ड्रॉप tensiometry से सतह तनाव माप
    नोट: एयरोसोल नमूने लिए, सतह तनाव माप सबसे अच्छा, फांसी छोटी बूंद विधि के साथ बना रहे हैं के रूप में इस पद्धति का सबसे छोटा नमूना मात्रा की आवश्यकता होती है (tensiometer के बारे में जानकारी के लिए, सामग्री सूची देखें)। हालांकि इस तरह के माप 1.4 और 2.4 मिमी के बीच व्यास की बूंदों पर प्रदर्शन कर रहे हैं, प्रयोगों से पता चला है कि सतह के तनाव को मापा जाता माइक्रोन आकार एक ही पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता युक्त बूंदों के समान ही है। 10, 20 माप के दौरान तापमान कम से कम करने के लिए लगातार होना चाहिए0; ± 3 कश्मीर, और छोटी बूंद मात्रा वाष्पीकरण प्रभाव से इनकार करने के लिए लगातार निगरानी की जानी चाहिए। प्रत्येक छोटी बूंद एक माप बनाने के लिए इससे पहले कि संतुलित करने के लिए छोड़ दिया जाना चाहिए (सतह तनाव मूल्य किसी भी अधिक अंतर नहीं आता) और प्रत्येक माप 3 से 5 बार दोहराया जाना चाहिए।
    1. tensiometer कैमरा और सॉफ्टवेयर (सामग्री सूची देखें संदर्भ के लिए) की शुरुआत करें। ultrapure पानी की बूंदों की सतह तनाव को मापने, चरणों में प्रोटोकॉल निम्नलिखित 5.1.2-5.1.5 नीचे से tensiometer जांच।
    2. पृष्ठसक्रियकारक समाधान कदम 3.2.6 और यह जगह में प्राप्त के साथ सुई <(45 करोड़ मीटर -1 (σ या एक ँ 0.51 मिमी σ के लिए) 45 करोड़ मीटर -1 के लिए)> एक ँ 0.30 मिमी सुई के साथ एक 1 एमएल सिरिंज भरें tensiometer पर, सुनिश्चित करें कि सुई टिप कैमरा क्षेत्र में है बना रही है।
    3. पिस्टन धक्का द्वारा सुई की नोक पर 1 और 3 मिमी के बीच व्यास का एक छोटी बूंद का उत्पादन।
    4. एक चित्र या छोटी बूंद का एक वीडियो ले लो इससे पहले कि यह वें के साथ हो जाताई सॉफ्टवेयर।
    5. सॉफ्टवेयर के विश्लेषण समारोह भागो यंग-लाप्लास समीकरण को छोटी बूंद आकार के फिट और एक सतह तनाव मूल्य प्राप्त करने के लिए। एक ऊपर वर्णित है, इस कार्रवाई को एक ही छोटी बूंद के लिए कई बार दोहराया जाना चाहिए जब तक सतह तनाव सुनिश्चित करना है कि सर्फेकेंट्स छोटी बूंद में संतुलन पर पहुँच गए हैं किसी भी अधिक अंतर नहीं आता।
      नोट: इन सतह तनाव माप पर समग्र अनिश्चितताओं ± (0.3-1.0) करोड़ मीटर -1 के आम तौर पर कर रहे हैं।
  2. पूरा सतह तनाव घटता और सीएमसी
    1. प्रारंभिक निकालने की सतह तनाव, कदम 3.2.6 में प्राप्त उपाय, 5.1 में प्रोटोकॉल के बाद।
    2. एक ही निकालने में कुल पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता का आकलन करें, धारा 4. यह एकाग्रता और सतह इस उद्धरण के तनाव की अवस्था का प्रारंभिक बिंदु प्रदान करेगा में प्रोटोकॉल के बाद।
    3. वक्र के शेष के प्लॉट करने के लिए, विज्ञापन के आधार पर एक कारक 2 से निकालने पतलाएक micropipette के साथ डिंग ultrapure पानी। पतले घोल की सतह तनाव का आकलन करें।
    4. समाधान जब तक दोहराएँ कदम 5.2.2 तक पहुँच गया है (या के करीब है) शुद्ध पानी (72.8 ± 1 करोड़ मीटर -1) की सतह तनाव। सतह तनाव मूल्यों और इन पतला समाधान से प्रत्येक के लिए कमजोर पड़ने कारकों अंक सतह तनाव की अवस्था को परिभाषित प्रदान करेगा।
    5. नमूना मात्रा को निकालने के अनुपात से निकालने में एकाग्रता गुणा करके प्रारंभिक एयरोसोल नमूने में पृष्ठसक्रियकारक की औसत एकाग्रता का निर्धारण।
      नोट: एयरोसोल नमूना मात्रा आमतौर पर 60 μL निकालने से छोटा होता है के रूप में, एयरोसोल पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता आमतौर पर निकालने एकाग्रता, इस प्रकार की अवस्था में x- अक्ष पर दूर बिंदु से बड़ा है।
    6. सतह तनाव की अवस्था (चित्रा 2) प्लॉट करें। इस के लिए, एयरोसोल में स्थिति (एक्स अक्ष = पृष्ठसक्रियकारक concentrati करने के लिए इसी पहला बिंदु जगहकदम 5.2.5 पर निर्धारित एयरोसोल नमूने में पर; y- अक्ष = न्यूनतम सतह तनाव कदम 5.2.1 पर 60 μL निकालने समाधान में मापा जाता है)। फिर कदम 5.2.1 (; y- अक्ष = न्यूनतम सतह तनाव 60 μL निकालने समाधान में मापा 60 μL निकालने में x- अक्ष = पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता) के 60 μL निकालने के लिए इसी दूसरी बात रखें। फिर तीसरे 120 μL निकालने समाधान पतला में कदम 5.2.2 (एक्स अक्ष = पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता की पतला एयरोसोल निकालने के लिए इसी बिंदु जगह = 60 μL निकालने 2 का एक पहलू से विभाजित समाधान में एकाग्रता, y- अक्ष: न्यूनतम सतह तनाव 120 μL निकालने समाधान में मापा जाता है), और इतने पर पिछले मापा सतह तनाव जब तक (कदम 5.2.3)
    7. एक बार सतह तनाव की अवस्था स्थापित, सीएमसी रेखांकन निर्धारित तेज ढलान और न्यूनतम सतह तनाव के स्तर के बीच चौराहे के निर्धारण से (चित्रा 2 देखें)।
      ध्यान दें: केवल वें अगरनिकालने में ई पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता काफी सीएमसी (वक्र पर तेज संक्रमण ऊपर) सीएमसी के मूल्य से ऊपर और न्यूनतम सतह तनाव का सही ढंग से निर्धारित किया जा सकता है। लेकिन अगर यह एकाग्रता सीएमसी से कम है, सीएमसी का सही मूल्य निर्धारित नहीं किया जा सकता है और निकालने की सतह तनाव केवल नमूना में से एक की एक ऊपरी सीमा दे देंगे।

Representative Results

नोट: वायुमंडलीय नमूनों को लागू किया जा रहा से पहले, सभी इस अनुभाग में प्रस्तुत प्रोटोकॉल 9 संदर्भ सर्फेकेंट्स और सतही तनाव घटता, कम से कम सतह तनाव के साथ परीक्षण किया गया है, और प्राप्त CMCs साहित्य के साथ उत्कृष्ट समझौते में थे। 21, 22

1. सांद्रता

ललित एरोसोल (<व्यास में 1 सुक्ष्ममापी, या "PM1") नमूने क्वार्ट्ज फाइबर फिल्टर पर Rogoznica क्रोएशिया के तटीय साइट फरवरी 2015 में एकत्र किए गए थे इन नमूनों को संभाला और निकाला गया धारा 2 और 3, में वर्णित के रूप में क्रमश: की, इस पांडुलिपि। ऋणात्मक धनायनित और गैर ईओण सर्फेकेंट्स और एयरोसोल नमूना मात्रा में कुल पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता, सी सर्फ, पी (एम) के लिए सांद्रता, धारा 4. टी के अनुसार नापा गयावह परिणाम चित्र 1 में प्रस्तुत किया, और सर्फेकेंट्स मापा बीच ऋणात्मक और गैर ईओण सर्फेकेंट्स के प्रभुत्व सबूत हैं।

2. निकाले Surfactants के लिए नमूना और सतही तनाव वक्र की सतह तनाव

धारा 5, और एकाग्रता माप में वर्णित के रूप सतह तनाव माप का मेल,, एक ही नमूने के लिए पूर्ण सतह तनाव घटता के परिणामस्वरूप के रूप में चित्रा 2 में दिखाया गया। ये घटता एयरोसोल नमूने में पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता और इन नमूनों की सतह तनाव ( "σ मिन") से संकेत मिलता है और रेखांकन सीएमसी मूल्यों (चित्रा 2) निर्धारित करने के लिए अनुमति देते हैं।

आकृति 1
आकृति1: ठीक एरोसोल (PM1) Rogoznica क्रोएशिया में एकत्र में Surfactant सांद्रता। ऋणात्मक (नीले रंग में), धनायनित (लाल रंग में), गैर ईओण सर्फेकेंट्स (हरे रंग में) और कुल पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता एयरोसोल चरण में (प्रत्येक पृष्ठसक्रियकारक सांद्रता का योग), सी सर्फ, पी (एम) के लिए सांद्रता, वर्णमिति के साथ मापा ठीक (<1 सुक्ष्ममापी) वायुमंडलीय फरवरी 2015 में Rogoznica क्रोएशिया के तटीय स्थल पर एकत्र एरोसोल में विधि परिणाम स्पष्ट रूप से ऋणात्मक और गैर ईओण सर्फेकेंट्स के प्रभुत्व दिखा। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्र 2: विशिष्ट सतह तनाव की अवस्था और सीएमसी से एरोसोल में सर्फेकेंट्स के लिएRogoznica क्रोएशिया। 03/02/2015 का नमूना सतह तनाव और एकाग्रता माप के संयोजन के द्वारा प्राप्त में सर्फेकेंट्स के लिए निरपेक्ष सतह तनाव की अवस्था। काले बिन्दुओं पृष्ठसक्रियकारक निकालने की मापा सतह तनाव प्रतिनिधित्व करते हैं। घटता के अंत में नारंगी रंग का बिंदु एयरोसोल नमूने में गणना एकाग्रता (कदम 4.4.6), और "σ मिनट" अपनी सतह तनाव का प्रतिनिधित्व करता है। सीएमसी की चित्रमय दृढ़ संकल्प से सचित्र है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Discussion

प्रोटोकॉल में, सभी महत्वपूर्ण चरणों विस्तृत किया गया है। , उनमें से सर्फेकेंट्स की निकासी (एक डबल निकासी का उपयोग कर: एक पानी की निकासी एक विशेष निकासी के बाद) वे फिल्टर पर एरोसोल्स संग्रह में शामिल हैं और अर्क (सतह तनाव और एकाग्रता माप) का विश्लेषण।

पूरे विधि के लिए, एक गुणवत्ता नियंत्रण खाली फिल्टर (पर निष्कर्षण और विश्लेषण विधि के आवेदन के द्वारा 1) बना दिया गया है विचलन <5 करोड़ मीटर -1 वर्णमिति के लिए सतह तनाव और पता लगाने की सीमा के तहत अवशोषण पर ultrapure पानी के साथ तुलना में विधि), 2) निष्कर्षण दक्षता और reproducibility / repeatability सहित अपने अनिश्चितताओं, निकाले सर्फेकेंट्स का% एकाग्रता की सीमा में दी गई निर्धारण करके, 3) वर्णमिति विधि पर संभावित interferents की जाँच करके जांच करते हुए कि विधि पहचान लेता है अर्थात् पृष्ठसक्रियकारक की केवल लक्षित प्रकार (anionic धनायनित और गैर ईओण) और संदर्भ 4 में पूरी तरह से विस्तृत रूप में दूसरों के नहीं दिख रहा है, 6) वर्णमिति विधि के रूप में पूरी तरह से संदर्भ 6 में विस्तृत पर एयरोसोल अर्क से संभावित interferents (अकार्बनिक लवण, छोटे एसिड) की जाँच करके।

हमारे ज्ञान करने के लिए, इस लेख में प्रस्तुत वायुमंडलीय नमूनों से सर्फेकेंट्स के लिए निष्कर्षण विधि वर्तमान में वायुमंडलीय रसायन विज्ञान में सर्वाधिक चयनात्मक एक है। विशेष रूप से यह बहुत इन यौगिकों के जांच के लिए पूर्व प्रदर्शन पर साधारण पानी निष्कर्षण की तुलना में अधिक चयनात्मक है। 11, 23, 24 दूसरा निष्कर्षण कदम महत्वपूर्ण है क्योंकि यह इस तरह के अकार्बनिक लवण और छोटे कार्बनिक अम्ल, कि एयरोसोल नमूनों में बड़ी मात्रा में कर रहे हैं और एकाग्रता measur के साथ हस्तक्षेप के रूप में आयनिक घटकों, दूर करने के लिए दिखाया गया हैements। 6 यह निष्कर्षण विधि भी सभी नमूनों में मौजूद सर्फेकेंट्स, सतह पर और थोक में दूर करने के लिए दिखाया गया है। जिसके परिणामस्वरूप अर्क इस प्रकार इन यौगिकों का सही चरित्र चित्रण के लिए अनुमति देने के लिए पर्याप्त केंद्रित कर रहे हैं।

हालांकि, सर्फेकेंट्स के अलावा, यह संभव है कि अन्य गैर-ध्रुवीय या हल्का ध्रुवीय यौगिकों वायुमंडलीय एयरोसोल से निकाले जाते हैं। उदाहरण के लिए, "Humic जैसे पदार्थों" (HULIS), कि आम तौर पर समान तरीकों 25 और, नमूने क्षेत्र के आधार पर द्वारा निकाले जाते हैं, अर्क में मौजूद हो सकता है। इन यौगिकों केवल हल्का पृष्ठसक्रियकारक सर्फेकेंट्स हमारे नमूने, 26, 27 में विशेषता की तुलना में कर रहे हैं, 28 इस प्रकार सतह तनाव या सीएमसी मापा के लिए महत्वपूर्ण योगदान नहीं करना चाहिए। हालांकि, वे polyacids कर रहे हैं और ऋणात्मक conce साथ हस्तक्षेप कर सकता ntration माप। भविष्य में, पृष्ठसक्रियकारक सांद्रता (यानी या नहीं, वे एथिल बैंगनी, डाई ऋणात्मक सर्फेकेंट्स अनुमापन करने के लिए इस्तेमाल के साथ प्रतिक्रिया) के लिए उनके योगदान से निर्धारित किया जा करने की आवश्यकता होगी। अगर उनके योगदान महत्वपूर्ण है, अतिरिक्त कदम उदाहरण के लिए सभी यौगिकों कि यूवी विज़ में या प्रतिदीप्ति द्वारा सक्रिय हैं, जो HULIS नहीं बल्कि सर्फेकेंट्स को शामिल किया जाएगा खत्म करने के लिए निष्कर्षण विधि के लिए जोड़ा जा सकता है।

अब तक, एरोसोल की सतह तनाव की माप के लिए और इस पांडुलिपि में प्रस्तुत एक से एयरोसोल सर्फेकेंट्स के लिए सतह तनाव की अवस्था का कोई अन्य विधि उपलब्ध है। फांसी छोटी बूंद तकनीक इन मापों के लिए सिफारिश की है क्योंकि यह केवल एक वायुमंडलीय नमूनों के साथ संगत नमूना मात्रा की आवश्यकता होती है है। ऑप्टिकल तकनीक, सीधे मापने किसी भी निकासी के बिना माइक्रोन आकार के कणों पर सतह तनाव, विकसित किया जा रहा। 10,गधा = "xref"> 20, 29 अब तक, वे केवल प्रयोगशाला का उत्पादन कणों पर लागू होते हैं लेकिन संभावित किसी दिन वायुमंडलीय लोगों के लिए लागू किया जा सकता है।

पृष्ठसक्रियकारक एकाग्रता की माप के लिए इस काम में प्रस्तुत वर्णमिति विधि अर्क दोगुना करने के लिए, हमारे विधि के रूप में वायुमंडलीय एयरोसोल नमूने 11, 13, 14, 30, लेकिन केवल पानी के अर्क के लिए और नहीं करने के लिए पहले से लागू किया गया है। यह एक महत्वपूर्ण अंतर है, के रूप में के रूप में ऊपर रेखांकित किया, दूसरा निष्कर्षण कदम इस तरह के अकार्बनिक लवण और छोटे कार्बनिक अम्ल, जो एकाग्रता माप के साथ हस्तक्षेप के रूप में यौगिकों को दूर करता है। 6

एक विद्युत तकनीक, शुरू में समुद्री जल और बड़े जलीय नमूनों के लिए विकसित की है, यह भी वातावरण में सर्फेकेंट्स की एकाग्रता को मापने के लिए इस्तेमाल किया गया हैpheric एरोसोल। यानी पृष्ठसक्रियकारक प्राप्त सांद्रता चुना संदर्भ यौगिकों पर निर्भर करते हैं और मानते हैं कि सभी सर्फेकेंट्स का पता लगाने संवेदनशीलता समान है 31, 32 इस विधि, सापेक्ष है। पता लगाने की सीमा इस तकनीक के लिए सूचना दी 0.02 मिलीग्राम एल -1 है जब संदर्भ के रूप में टेट्रा-octylphenolethoxylate का उपयोग कर, इस प्रकार 0.03 माइक्रोन, और वर्णमिति विधि द्वारा ऋणात्मक और धनायनित सर्फेकेंट्स के लिए 0.05 के बारे में माइक्रोन की पता लगाने की सीमा के बराबर। लेकिन क्योंकि वर्णमिति विधि के साथ गैर-ईओण और कुल पृष्ठसक्रियकारक सांद्रता के निर्धारण में अनिश्चितताओं की है, यह दोनों तरीकों (अंतर-अंशांकन) की तुलना करने के लिए दिलचस्प हो जाएगा।

प्रस्तुत तरीकों में कुछ अंक आगे सुधार किया जा सकता।

कोबाल्ट thiocyanate से एक और डाई कि सभी गैर-ईओण सर्फेकेंट्स और बुद्धि एक ही संवेदनशीलता का पता लगाने जाएगा बहुत usef होगाउल और वर्तमान एकाग्रता माप में अनिश्चितता का मुख्य स्रोत को कम।

धनायनित सर्फेकेंट्स, वर्तमान में 20% का अनुमान के लिए निष्कर्षण दक्षता, भी, सुधार किया जा सकता के रूप में इन यौगिकों वायुमंडलीय नमूनों में पता लगाने की सीमा पर अक्सर कर रहे हैं। ऐसा इसलिए किया जाता जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट एसपीई कॉलम का उपयोग करके।

निष्कर्षण और अनुमापन की स्थिति आगे सुधार किया जा सकता। उदाहरण के लिए, समानांतर तीन अलग-अलग विशेष सेट अप में उपयोग करते हुए, प्रत्येक सर्फेकेंट्स के एक वर्ग के लिए अनुकूलित, निष्कर्षण दक्षता में सुधार सकता है, और प्रक्रिया (कम प्रदूषण जोखिम) की गुणवत्ता में सुधार। के लिए नमूना बड़े पैमाने पर विश्लेषण किया जाए एसपीई कारतूस का इष्टतम sorbent घनत्व भी निर्धारित किया गया हो सकता है। अनुमापन प्रतिक्रियाओं (पीएच, योजक) के लिए शर्तें भी आगे अनुकूलित किया जा सकता है, आगे, एकाग्रता माप की संवेदनशीलता में सुधार यानी पता लगाने सीमा कम करने के लिए।

इसके अलावा संशोधनों, जबकि विश्लेषण खुद की गुणवत्ता में सुधार नहीं, इस तरह के एयरोसोल की बजाय सभी एकत्र कणों पर विभिन्न आकार-अंशों को वर्तमान विधि (यानी उप आबादी) को लागू करने के रूप में वायुमंडलीय सर्फेकेंट्स, पर अधिक जानकारी लाना होगा, के रूप में यहां प्रस्तुत। विश्लेषण के अन्य प्रकार भी सर्फेकेंट्स या यूवी विज़ अवशोषण, प्रतिदीप्ति, या ध्रुवनमापन की रासायनिक संरचना का निर्धारण करने के highly- की उपस्थिति का संकेत करने के लिए इस तरह के रूप में, नियंत्रण रेखा / एचआर एमएस, मिलकर एमएस, या एनएमआर अर्क के लिए लागू किया जा सकता है अर्क में संयुग्मित या chiral यौगिकों।

Disclosures

लेखकों के पास खुलासे के लिए कुछ भी नहीं है।

Acknowledgments

इस काम सोनाटा, फ्रेंच एजेंस नेशनल डे ला Recherche (ANR-13-IS08-0001) और अमेरिका के राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन के बीच एक संयुक्त परियोजना द्वारा वित्त पोषित किया गया था। क्रिसटीन बाडुएल फ्रांसीसी राष्ट्रीय अनुसंधान एजेंसी (ANR) ANR-16-ACHN-0026 परियोजना के माध्यम से द्वारा वित्त पोषित है। लेखक भी गरमी मरीना Frapa, Rogoznica क्रोएशिया में एयरोसोल नमूने के साथ मदद के लिए मारिजा मार्गुस, एना Cvitešić, संजा फ्रका मिलोसावलजेविक और इरिना Ciglenecki, ज़गरेब के रजर बोस्कोविक संस्थान क्रोएशिया से धन्यवाद देता हूं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Quartz filters Fioroni for example Ø 47 mm or Ø 150 mm, Grammage 85 g/m2
Aluminium foils or glass Petri dishes baked in oven (773 K, 6 h)
Tweezers, scissors
Desiccator
SPE (Solid Phase Extraction) set-up
SPE vacuum manifold Ac-Elut Varian 
Pump Laboxat Knf LAB
Nitrogen dryer set-up (hand-made)
Compressed Nirogen 4.5 in bottle B50, 200 bar at 15 °C Linde
Tensiometer Dataphysics OCA 15EC
Tensiometer Software SCA software for OCA version 4-4.1
UV-Vis spectrometer Agilent 8453
Stir-plates
Glassware
Glass Petri dishes for the water extraction step
Beakers
15 mL, 30 mL, 60 mL glass bottles with corks
Tubes for SPE
Magnetic stirring bars
Ultrasound bath for glassware washing
Micropipettes (0.5 - 5 mL, 0.100 - 1 mL, 10 - 100 μL) Rainin Pipette-Life XLS
Disposable small equipment
Syringe filters 0.45 μm PVDF Fisherbrand
SPE C18 cartridges Strata C18-E cartridges 500 mg / 3 mL  Phenomenex
Plastic syringes
Needles
4 mL-vials
Pasteur glass pipettes
Micropipette tips
Chemicals
Sodium dodecyl sulfate (SDS) ≥ 98.5% Bioreagent Sigma- Aldrich L3771
Dioctyl sulfosuccinate sodium salt (AOT) ≥ 97% Sigma- Aldrich 323586
Benzyltetradecyldimethylammonium (zephiramine)  ≥ 99.0% anhydrous Fluka Sigma- Aldrich 13401
Cetyltrimethylammonium chloride solution (CTAC) 25 wt% in H2O Sigma- Aldrich 292737
(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl-polyethylene glycol (Triton X114) laboratory grade Sigma- Aldrich X114
Polyethylene glycol dodecyl ether (Brij35) Fluka Bio Chemika Sigma- Aldrich 858366
L-α-phosphatidylcholine from egg yolk type XVI-E lyophilized powder ≥ 99% Sigma- Aldrich P3556
Surfactin from Bacillus subtilis ≥ 98% Sigma- Aldrich S3523
R-95Dd rhamnolipid (95% dirhamnolipid, 5% monorhamnolipid) Sigma- Aldrich L510025
Ethyl violet cationic triarylmethane dye Sigma- Aldrich 228842
Patent Blue VF dye content 50% Sigma-Aldrich 198218
Ammonium thiocyanate ≥ 99% puriss. p.a., ACS reagent Sigma-Aldrich 31120
Cobalt(II) nitrate hexahydrate ≥ 98% ACS reagent Sigma-Aldrich 239267
Acetic anhydride ≥ 99% ReagentPlus Sigma-Aldrich 320102
Sodium acetate ≥ 99.0% anhydrous Reagent Plus Sigma-Aldrich S8750
Ethylenediaminetetraacetic acid 99.4− 100.6% ACS reagent powder Sigma-Aldrich E9884
Sodium sulfate anhydrous ≥ 99.0% granulated puriss. p.a. ACS reagent Fluka Sigma-Aldrich 71960
Ethanol puriss. p.a. ACS Reagent reag. Ph. Eur. 96% (v/v) Sigma-Aldrich 32294
Acetonitrile ≥ 99.9% HiPerSolv CHROMANORM Reag. Ph. Eur. (European Pharmacopoeia Reagent) grade gradient for HPLC VWR BDH Prolabo 20060.32 to be manipulated under hood
Chloroform 99% stable with 0.8−1% ethanol Alfa Aesar L13200-0F to be manipulated under hood
Toluene > 99% Chimie Plus 24053 to be manipulated under hood
Denatured ethanol for washing
Ultra-Pure water Ultrapure water system Purelab Classic, Elga

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References

  1. Köhler, H. The nucleus in and the growth of hygroscopic droplets. Trans. Faraday Soc. 32, 1152-1161 (1936).
  2. Noziere, B. CLOUDS. Don't forget the surface. Science. 351, 1396-1397 (2016).
  3. Onaizi, S. A., Nasser, M. S., Twaiq, F. Adsorption and thermodynamics of biosurfactant, surfactin, monolayers at the air-buffered liquid interface. Colloid Polym Sci. 292, 1649-1656 (2014).
  4. Ekström, S., et al. A possible role of ground-based microorganisms on cloud formation in the atmosphere. Biogeosci. 7, 387-394 (2010).
  5. Baduel, C., Nozière, B., Jaffrezo, J. -L. Summer/winter variability of the surfactants in aerosols from Grenoble, France. Atmos. Environ. 47, Grenoble, France. 413-420 (2012).
  6. Gérard, V., et al. Anionic, Cationic, and Nonionic Surfactants in Atmospheric Aerosols from the Baltic Coast at Askö, Sweden: Implications for Cloud Droplet Activation. Environ. Sci. Technol. 50, 2974-2982 (2016).
  7. Renard, P., et al. Screening of cloud microorganisms isolated at the Puy de Dôme (France) station for the production of biosurfactants. Atmos Chem Phys. 16, 12347-12358 (2016).
  8. Nozière, B., Baduel, C., Jaffrezo, J. -L. The dynamic surface tension of atmospheric aerosol surfactants reveals new aspects of cloud activation. Nature Comm. 5, 4335 (2014).
  9. Ruehl, C. R., Davies, J. F., Wilson, K. R. An interfacial mechanism for cloud droplet formation on organic aerosols. Science. 351, 1447-1450 (2016).
  10. Jimenez, J. L., et al. Evolution of Organic Aerosols in the Atmosphere. Science. 326, 1525-1529 (2009).
  11. Latif, M. T., Brimblecombe, P. Surfactants in Atmospheric Aerosols. Environ. Sci. Technol. 38, 6501-6506 (2004).
  12. Amirov, R. R., Skvortsova, E. A., Saprykova, Z. A. Complexation of Cobalt(II) with Thiocyanate Ions in Aqueous Solutions of Nonionogenic Surfactants. Russ. J. Coord. Chem. 29, 554-558 (2003).
  13. Jaafar, S. A., et al. Surfactants in the sea-surface microlayer and atmospheric aerosol around the southern region of Peninsular Malaysia. Mar. Pollut. Bull. 84, 35-43 (2014).
  14. Mustaffa, N., Latif, M., Ali, M., Khan, M. Source apportionment of surfactants in marine aerosols at different locations along the Malacca Straits. Environ Sci Pollut Res. 21, 6590-6602 (2014).
  15. Motomizu, S., Fujiwara, S., Fujiwara, A., Toei, K. Solvent extraction-spectrophotometric determination of anionic surfactants with ethyl violet. Anal. Chem. 54, 392-397 (1982).
  16. Yamamoto, K., Motomizu, S. Solvent extraction-spectrophotometric determination of anionic surfactants in sea water. Analyst. 112, 1405-1408 (1987).
  17. Schmitt, T. M. Analysis of Surfactants (Surfactant Science). 96, 2nd edn, Marcel Decker, Inc. 421-443 (2001).
  18. Hummel, D. O. Handbook of Surfactant Analysis: Chemical, Physico-chemical and Physical Methods. , Wiley. 203 (2000).
  19. Method to measure surfactant in fluid. US patent. Pacheco e Silva, V., al, e , (2013).
  20. Bzdek, B. R., Power, R. M., Simpson, S. H., Reid, J. P., Royall, C. P. Precise, contactless measurements of the surface tension of picolitre aerosol droplets. Chem Sci. 7, 274-285 (2016).
  21. Desai, J. D., Banat, I. M. Microbial production of surfactants and their commercial potential. Microbiol. Mol. Biol. R. 61, 47-64 (1997).
  22. Christofi, N., Ivshina, I. B. Microbial surfactants and their use in field studies of soil remediation. J. Appl. Microbiol. 93, 915-929 (2002).
  23. Facchini, M. C., Mircea, M., Fuzzi, S., Charlson, R. J. Cloud albedo enhancement by surface-active organic solutes in growing droplets. Nature. 401, 257-259 (1999).
  24. Mircea, M., et al. Importance of the organic aerosol fraction for modeling aerosol hygroscopic growth and activation: a case study in the Amazon Basin. Atmos. Chem. Phys. 5, 3111-3126 (2005).
  25. Varga, B., Kiss, G., Ganszky, I., Gelencsér, A., Krivácsy, Z. Isolation of water-soluble organic matter from atmospheric aerosol. Talanta. 55, 561-572 (2001).
  26. Kiss, G., Tombácz, E., Hansson, H. -C. Surface Tension Effects of Humic-Like Substances in the Aqueous Extract of Tropospheric Fine Aerosol. J Atmos Chem. 50, 279-294 (2005).
  27. Salma, I., Ocskay, R., Varga, I., Maenhaut, W. Surface tension of atmospheric humic-like substances in connection with relaxation, dilution, and solution pH. J. Geophys. Res. 111, D23205 (2006).
  28. Taraniuk, I., Graber, E. R., Kostinski, A., Rudich, Y. Surfactant properties of atmospheric and model humic-like substances (HULIS). Geophys. Res. Lett. 34, L16807 (2007).
  29. Morris, H. S., Grassian, V. H., Tivanski, A. V. Humidity-dependent surface tension measurements of individual inorganic and organic submicrometre liquid particles. Chemical Science. 6, 3242-3247 (2015).
  30. Roslan, R. N., et al. Surfactants in the sea-surface microlayer and their contribution to atmospheric aerosols around coastal areas of the Malaysian peninsula. Mar. Pollut. Bull. 60, 1584-1590 (2010).
  31. Orlović-Leko, P., Kozarac, Z., Ćosović, B., Strmečki, S., Plavšić, M. Characterization of atmospheric surfactants in the bulk precipitation by electrochemical tools. J Atmos Chem. 66, 11-26 (2010).
  32. Frka, S., et al. Surface-active substances in atmospheric aerosol: an electrochemical approach. Tellus B. 64, 12 (2012).

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पर्यावरण विज्ञान अंक 122 वायुमंडल बादल एरोसोल सर्फेकेंट्स निकासी सतह तनाव महत्वपूर्ण मिसेल एकाग्रता (सीएमसी)
निष्कर्षण और Surfactants की विशेषता वायुमंडलीय एयरोसौल्ज़ से
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Nozière, B., Gérard, V.,… More

Nozière, B., Gérard, V., Baduel, C., Ferronato, C. Extraction and Characterization of Surfactants from Atmospheric Aerosols. J. Vis. Exp. (122), e55622, doi:10.3791/55622 (2017).

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