Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
Environmental Science

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

Führen Sie Analyse des Bodens mit Atom-Absorptions-Spektroskopie
 

Führen Sie Analyse des Bodens mit Atom-Absorptions-Spektroskopie

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Der weit verbreiteten Einsatz von Farbe und Benzin, sowie industrielle Verschmutzung verursacht haben erhöhte Konzentrationen von Blei in städtischen Boden, was zu gesundheitlichen Problemen führen kann.

Blei kommt in der Natur in Böden, in Stufen von 10 bis 50 Teilen pro Million oder ppm. Kontaminierte städtischen Böden haben jedoch oft Gehalte an Blei, konzentriert, die deutlich größer sind als Hintergrund Ebene-bis zu 10.000 ppm in einigen Bereichen. Diese erhöhte Bleiwerte sind ein Anliegen wie Blei nicht biologisch abbaubar, und stattdessen im Boden verbleibt.

Schwerwiegende gesundheitliche Risiken sind verbunden mit Bleivergiftung, insbesondere Nahrungsmittel angebaut in kontaminierten Böden und für Kinder, die in Kontakt mit Verunreinigungen kommen. Infolgedessen hat die Environmental Protection Agency ein Limit von 400 ppm im Gartenbau und Spielplätze und 1.200 ppm in anderen Bereichen gesetzt.

Die Konzentration von Blei im Boden kann mit verschiedenen Techniken der Elementaranalyse, wie Atom-Absorptions-Spektroskopie bestimmt werden. Dieses Video führt die Grundsätze der Boden Sammlung und Analyse von Lead-Kontaminationen in Boden mit Atom-Absorptions-Spektroskopie.

Atom-Absorptions-Spektroskopie oder AAS, ist eine Elementaranalyse-Technik basiert auf der Absorption von diskreten Wellenlängen des Lichts von Gasphase Atome. Hierzu dient eine hohle Kathoden Lampe Licht mit einer bestimmten Wellenlänge emittieren. Die Leuchte besteht aus einem hohlen Kathode, die das Element von Interesse und eine Anode. Wenn das Element von Interesse durch eine hohe Spannung ionisiert wird, strahlt sie Licht mit einer Wellenlänge, die spezifisch für diesen Stoff.

Das Beispiel, das wie zuvor in konzentrierte Säure verdaut wurden dann an das Instrument in gasförmigem Zustand, durch eine Flamme Zerstäuber eingeführt wird. Atome des Elements von Interesse absorbieren Licht emittiert von der hohlen Kathoden Lampe. Die absorbierte Energie regt Elektronen in das Zielelement zu einem höheren Energiezustand. Die Menge des Lichtes aufgesogen ist proportional zur Konzentration des Elements in der Probe.

Eine Standardkurve erstellt von Proben mit bekannten Konzentrationen des Elements wird verwendet, um die unbekannte Konzentration des Elements in der Probe zu bestimmen. AAS liefert quantitative Informationen über mindestens 50 verschiedene Elemente. Konzentrationen so niedrig wie Teile pro Milliarde werden können bestimmt für einige Elemente, obwohl Messbereiche von Teilen pro million werden am häufigsten für Metalle. Diese Technik hat viele Vorteile in der Analyse von Blei im Boden, wie es die Gesamtkonzentration von Blei, unabhängig von ihrer Form misst.

Nun, da die Grundlagen der Blei-Analyse erläutert wurden, wird die Technik im Labor nachgewiesen werden.

Um Proben von kultivierten Böden wie Gemüsegärten zu sammeln, verwenden Sie eine Boden-Schnecke. Sammeln der Probenmaterials, und bringen sie zurück ins Labor. Zur Verdauung der Bodenprobe Vorbereitung durch Schütteln für 2 min mischen und durchlaufen ein USS #10 Sieb um größere Blöcke zu entfernen. Trocknen Sie die Probe in einem Ofen 40 ° C für 24 h.

Sobald getrocknet, wiegen Sie 1 g der Probe mit Hilfe einer Analysenwaage, Aufnahme seines Gewichts auf vier Dezimalstellen. Legen Sie den Boden in der Verdauung-Tube. Fügen Sie in einem chemischen Abzug 5 mL Wasser für die Verdauung-Röhre, gefolgt von 5 mL konzentrierter Salpetersäure hinzu. Mischen Sie den Brei mit einem Rührstäbchen und decken Sie das Rohr mit einem Teardrop-stopfen. Legen Sie die Verdauung-Röhre im Block Digester, bis 95 ° C erhitzen und Rückfluss für 10 min ohne zu kochen.

Entfernen Sie den Ständer aus dem Hitze-Block und lassen Sie die Röhre abkühlen. Fügen Sie ein weiteres 5 mL konzentrierter Salpetersäure, ersetzen Sie den Stopper, und für eine zusätzliche 30 min reflux. Wenn braune Dämpfe generiert werden, wiederholen Sie die sauren Ergänzung und Reflux.

Den Stopfen entfernen und die Lösung auf ein Volumen von 5 mL, ohne zu kochen verdampfen lassen. Die Röhre abkühlen lassen, dann 2 mL destilliertem Wasser und 3 mL 30 % Wasserstoffperoxid hinzufügen. Ersetzen Sie die Stopfen und Hitze bis 95 ° C, bis das sprudeln aufhört, sicherstellen, dass die Lösung nicht überkocht. Lassen Sie die Röhre abkühlen. Wiederholen Sie diesen Heiz-Kühl-Zyklus, mit 1 mL 30 % Wasserstoffperoxid, bis das sprudeln minimal wird.

Wenn das Rohr abgekühlt ist, locker das Röhrchen mit dem Stopper und erhitzen die Lösung ohne zu kochen, bis die Lautstärke wieder auf 5 mL reduziert ist. Fügen Sie 10 mL konzentrierter Salzsäure, Hitze auf 95 ° C und Rückfluß für 15 min, dann lassen Sie die Röhre abkühlen.

Um alle Partikel aus der Projektmappe entfernen, Filtern Sie die Lösung mit einem Glasfaser Filter in einem Büchner-Trichter-Setup. Fügen Sie destilliertes Wasser dann das Filtrat seines Volumens auf 100 mL verdünnen hinzu.

Sobald die Probe für die Analyse vorbereitet wurde, schalten Sie das AAS Gerät und Software. Auf den Text für Details der experimentellen Parameter beziehen. In dieser Demo dient eine Luft/Acetylen-Flamme mit dem Blei-Protokoll mit einer hohlen Kathode Lampe emittierende bei 217 nm.

Bereiten Sie eine leere Projektmappe von Salpetersäure, die Beispiellösung und eine 10-ppm Blei Standardprobe. Schalten Sie die Flamme und mit der begonnen Sie Analyse der Proben. Starten Sie durch Einfügen der Pumpenschläuche in die leere Lösung um "Null-das Instrument". Weiterhin für alle Proben.

Das Instrument automatisch verdünnt den Blei-Standard, um eine Kalibrierungskurve zu produzieren, und ermittelt dann automatisch die Bleikonzentration in jeder gemessene Probe. In dieser Demonstration, die 100-mL-Probe zeigte sich eine Konzentration von 6 mg/L oder 0,6 mg insgesamt. Mit der Masse von der ersten Bodenprobe vor der Verdauung, die Konzentration von Blei im Boden erwies sich 479 ppm. Dies ist höher als EPA-empfohlen für den Anbau von Kulturpflanzen.

Die Analyse von Blei und anderen Elementen mit AAS kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Fragen in Umweltwissenschaften zu beantworten. Das Schicksal von anderen gefährlichen Stoffen, die auf Böden, wie Düngemittel oder Pestizide, angewendet werden ist nicht gut verstanden. Diese Verbindungen können jedoch Gefahren darstellen, wenn sie Wasserquellen durch Boden-Ablauf zu erreichen. In diesem Experiment analysierten Forscher Bodenschichten, die aus einem Pestizid behandelt Rasen mittels AAS extrahiert.

Ergebnisse zeigten, dass das Pestizid Mononatrium-Methyl Arsenat durch Bodenschichten bis in tiefen von 40 cm ausgelaugt. Die Giftstoffe blieb im Boden für über ein Jahr, vor allem im Bodensysteme mit etablierten Wurzeln aus Rasen Rasen.

Eine weitere wichtige Quelle der Schwermetallbelastung in der Umgebung ist Quecksilber, das sammelt sich in Fisch und Meeresfrüchten. Verschiedenen Aufsichtsbehörden haben erlassen Richtlinien oder Hinweise zum menschlichen Verzehr von Quecksilber zu minimieren. Proben aus Meeresfrüchten können analysiert werden, mit AAS um festzustellen, ob ihre Quecksilberbelastung rechtliche Empfehlungen überschreiten.

Zu guter Letzt haben Aufsichtsbehörden oder der US Environmental Protection Agency, EPA, Hinweise für Metalle wie Blei, Zink, Kupfer, Nickel, Cadmium und Mangan im Wasser veröffentlicht. AAS können verwendet werden, um das Niveau der metallischen Elemente im Trinkwasser, zu analysieren, die gefährliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben können. Trinkwasserproben werden für die Analyse von Säureaufschluss und Kochen zubereitet.

Proben wurden dann für metallische Verunreinigungen mittels AAS analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass das Wasser weniger als 2 ppb von Blei, weit unter dem EPA-Grenzwert von 15 ppb enthalten.

Sie haben nur Jupiters Video auf Blei-Analyse des Bodens mittels AAS beobachtet. Sie sollten jetzt die Prinzipien, die hinter dieser Methode der Analyse verstehen; wie Sie es ausführen; und einige ihrer Anwendungen in Umweltwissenschaften. Wie immer vielen Dank für das ansehen!

Read Article

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

Waiting X
simple hit counter