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Mener des analyses de sol à l’aide de la spectroscopie d’Absorption atomique
 

Mener des analyses de sol à l’aide de la spectroscopie d’Absorption atomique

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L’utilisation généralisée de la peinture et l’essence, ainsi que la contamination industrielle, ont entraîné des concentrations élevées de plomb dans le sol urbain, ce qui peut conduire à des problèmes de santé.

Plomb est naturellement présent dans les sols, en concentrations variant de 10 à 50 parties par million ou ppm. Cependant, les sols urbains contaminés ont souvent concentrées des niveaux de plomb, qui sont sensiblement supérieurs à ce niveau de fond-jusqu'à 10 000 ppm dans certains domaines. Ces concentrations élevées de plomb sont un sujet de préoccupation que le plomb ne se biodégrade pas et au contraire reste dans le sol.

Risques graves pour la santé sont associés à l’intoxication par le plomb, en particulier dans les aliments cultivés dans des sols contaminés et pour les enfants qui viennent au contact de la contamination. En conséquence, l’Environmental Protection Agency a établi une limite de 400 ppm dans le jardinage et les aires de jeux et 1 200 ppm dans d’autres domaines.

La concentration de plomb dans le sol peut être déterminée à l’aide de diverses techniques d’analyse élémentaire, telles que la spectroscopie d’absorption atomique. Cette vidéo va présenter les principes de la collection de sol et de l’analyse de la contamination par le plomb dans le sol à l’aide de la spectroscopie d’absorption atomique.

Spectroscopie d’absorption atomique ou AAS, est une technique d’analyse élémentaire basée sur l’absorption de longueurs d’onde discrètes de la lumière par les atomes gazeux. Pour ce faire, une lampe à cathode creuse est utilisée pour émettre de la lumière avec une longueur d’onde spécifique. La lampe se compose d’une cathode creuse, contenant l’élément d’intérêt et une anode. Lorsque l’élément d’intérêt est ionisé par une haute tension, il émet de la lumière à une longueur d’onde spécifique à cette substance.

L’échantillon, qui comme été préalablement digérés dans l’acide concentré, est ensuite présenté à l’instrument sous forme gazeuse, au moyen d’un atomiseur de flamme. Atomes de l’élément d’intérêt absorbent la lumière émise par la lampe à cathode creuse. L’énergie absorbée qui excite les électrons dans l’élément cible à un état d’énergie plus élevé. La quantité de lumière absorbée est proportionnelle à la concentration de l’élément dans l’échantillon.

Une courbe d’étalonnage, créée à partir d’échantillons avec des concentrations connues de l’élément, est utilisée pour déterminer la concentration inconnue de l’élément dans l’échantillon. AAS fournit des informations quantitatives sur au moins 50 éléments différents. Concentrations aussi faibles que parties par milliard peuvent être déterminée pour certains éléments, bien que les gammes de mesure de parties par million sont les plus communes pour les métaux. Cette technique présente de nombreux avantages dans l’analyse du plomb dans le sol, car il mesure la concentration totale de plomb, quelque soit sa forme.

Maintenant que les bases de l’analyse de plomb ont été expliqués, la technique sera démontrée en laboratoire.

Pour prélever des échantillons de sols cultivés, tels que les jardins potagers, utilisez une tarière de sol. Recueillir les échantillons et ramener au laboratoire. Pour préparer l’échantillon de sol pour la digestion, bien mélanger en agitant pendant 2 min et passez-le à travers un tamis de USS #10 pour enlever les gros morceaux. Sécher l’échantillon dans un four à 40 ° C pendant 24 h.

Une fois sec, peser 1 g de l’échantillon à l’aide d’une balance analytique, enregistrant son poids avec quatre décimales. Placer le sol dans un tube de digestion. Sous une hotte chimique, ajouter 5 mL d’eau dans le tube de digestion, puis 5 mL d’acide nitrique concentré. Mélanger le coulis à l’aide d’un agitateur et couvrir le tube avec un bouchon de larme. Placer le tube de digestion dans le digesteur de bloc, chauffez-le à 95 ° C et reflux pendant 10 min sans faire bouillir.

Enlever le panier le bloc chauffant et laisser le tube refroidir. Ajouter ensuite, un autre 5 mL d’acide nitrique concentré, remettre le bouchon et reflux pendant un 30 min supplémentaire. Si les vapeurs bruns sont générées, répéter l’addition d’acide et de reflux.

Retirer le bouchon et laisser la solution évaporer à un volume de 5 mL, sans porter à ébullition. Laisser le tube refroidir, puis ajouter 2 mL d’eau distillée et 3 mL de peroxyde d’hydrogène 30 %. Remplacer le bouchon et faire chauffer jusqu'à 95 ° C jusqu'à ce que le bouillonnement cesse, en s’assurant que la solution ne déborde pas. Laisser le tube refroidir. Répétez ce cycle chauffage-refroidissement, en utilisant 1 mL de peroxyde d’hydrogène 30 % chacun, jusqu'à ce que le bouillonnement devient minime.

Une fois que le tube est refroidi, plus ou moins Boucher le tube avec le bouchon et chauffer la solution sans porter à ébullition jusqu'à ce que le volume est encore réduit à 5 mL. Ajouter 10 mL d’acide chlorhydrique concentré, chaleur à 95 ° C et reflux pendant 15 min, puis laissez refroidir le tube.

Pour enlever les particules de la solution, filtrer la solution à l’aide d’un filtre en fibre de verre dans un programme d’installation de l’entonnoir Büchner. Puis ajouter l’eau distillée au filtrat à diluer son volume à 100 mL.

Une fois que l’échantillon a été établie pour l’analyse, allumer l’instrument de l’AAS et les logiciels. Consulter le texte pour plus de détails des paramètres expérimentaux. Dans cette démonstration, une flamme air/acétylène est utilisée avec le protocole de plomb, avec une lampe cathode creuse émet à 217 nm.

Préparer une nouvelle solution d’acide nitrique, la solution de l’échantillon et un échantillon standard de 10 ppm de plomb. Allumez la flamme et débuter l’analyse d’échantillons. Commencez par insérer le tuyau de la pompe dans la solution à blanc afin de « zéro » de l’instrument. Continuer pour tous les échantillons.

L’instrument dilue automatiquement la norme de plomb pour produire une courbe d’étalonnage et puis détermine automatiquement la concentration de plomb dans chaque échantillon mesuré. Dans cette démonstration, l’échantillon de 100 mL s’est avéré pour avoir une concentration de 6 mg/L, soit 0,6 mg total. À l’aide de la masse de l’échantillon initial du sol avant la digestion, la concentration de plomb dans le sol s’est avérée pour être 479 ppm. C’est au-dessus du niveau de EPA-recommandé pour les cultures.

L’analyse du plomb et d’autres éléments avec l’AAS peut servir à répondre à diverses questions en sciences de l’environnement. Le sort des autres composés dangereux qui sont appliquées aux sols, tels que des engrais ou de pesticides, n’est pas bien compris. Cependant, ces composés peuvent poser des risques si elles atteignent des sources d’eau par ruissellement des sols. Dans cette expérience, les chercheurs ont analysé des couches de sol extrait une pelouse pesticide traité à l’aide d’AAS.

Les résultats ont montré que l’arséniate de méthyle monosodique pesticide lessivés à travers les couches de sol jusqu'à une profondeur de 40 cm. Les toxines sont restés dans le sol pour plus d’un an, en particulier dans les systèmes de sol avec des racines établies de gazon.

Une autre source importante de contamination aux métaux lourds dans l’environnement est le mercure, qui s’accumule dans les poissons et crustacés. Divers organismes de réglementation ont adopté des lignes directrices ou des avis afin de minimiser l’absorption humaine de mercure. Les échantillons obtenus à partir de fruits de mer peuvent être analysées avec l’AAS pour déterminer si leur taux de mercure dépasse les recommandations juridiques.

Enfin, des organismes de réglementation, comme la US Environmental Protection Agency ou EPA, ont publié des avis pour les métaux dont le plomb, zinc, cuivre, nickel, cadmium et le manganèse dans l’eau. AAS peuvent être utilisés pour analyser le niveau des éléments métalliques dans l’eau potable, qui peut avoir des effets nocifs sur la santé humaine. Échantillons d’eau potable sont préparées pour l’analyse par digestion acide et point d’ébullition.

Échantillons ont été analysés puis pour la contamination par les métaux à l’aide d’AAS. Les résultats ont montré que l’eau potable contient moins de 2 ppm de plomb, bien inférieures à la limite de l’EPA de 15 ppb.

Vous avez juste regardé les vidéo de JoVE plomb analyse du sol à l’aide d’AAS. Vous devez maintenant comprendre les principes qui sous-tendent cette méthode d’analyse ; Comment s’en acquitter ; et certaines de ses applications en sciences de l’environnement. Comme toujours, Merci pour regarder !

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