Temiz Örnekleme ve Eser Metal Çalışmaları Nehri ve haliç Waters Analizi
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
Yaygın doğal sular için elde edilen bazı eser metal sonuçları numune toplama, tedavi ve kararlılık 1,2 sırasında uygulanan yetersiz tekniklerden kaynaklanan eserler nedeniyle hatalı olabileceği kabul edilmiştir. Çözünmüş eser metallerin (yüzey sularında 3 nM aralığında alt nM) gerçek konsantrasyonları daha önce yayınlanan değerlerden daha düşük büyüklükte şimdi iki kararlarıdır. Aynı durum okyanus sularında kabul çözünmüş eser metal konsantrasyonları son 40 yılda büyüklüğe göre azalmıştır ya da öylesine gelişmiş örnekleme ve analitik yöntemler getirilmiştir gibi deniz kimyada bulunmuştur. Çabaları eser metal analizleri 4-8 tüm aşamalarında azaltılması veya iz metal kirlenmesi kaldırılmasına yönelik "temiz teknikleri" nin gelişmelere veri kalitesini artırmak için yapılmıştır. ortam sıcaklığında eser metal konsantrasyonlarının belirlenmesi içinseviyeleri, zenginleştirme sıklıkla gerekmektedir. İyon değiş tokuş teknikleri 8-12 yaygın verimli zenginleştirilmesi için uygulanmıştır.
Kirlenme kapların duvarları ortaya çıkabilir, konteyner, sampler, numune işleme ve depolama, ve örnek korunması ve analiz 7,13 temizliği. Daha yakın zamanda gerçekleştirilen temiz yöntemlerle tüm çalışmalar, doğal sularda eser metal konsantrasyonları tipik olarak iyi rutin yöntemlerle 7 algılama sınırlarının altında olduğunu göstermektedir. 1990'ların başında şüpheli eser metal verilerinin tanınması yana, temiz yöntemler iz metal tayini 14 ABD EPA (Çevre Koruma Ajansı) Rehberin içine dahil edilmiştir ve US Geological Survey 15 projeleri onların su kalitesinin izlenmesi için temiz yöntemler benimsemiştir. eser metal çalışmaları için temiz yöntemler sağlam ve doğru veri tabanı oluşturmak amacıyla tüm projelerde istihdam edilmek üzere gerekir.
<pPrensip olarak class = "jove_content">, iz metal tayini için kullanılan su numuneleri belirli bir malzeme ve kompozisyon, enstrümantal analiz başlamadan önce, düzgün, uygun kaplar ve aparat kullanarak saklanan ve tedavi uygun örnekleme dişli alınmalıdır. asılı partikül madde (SPM) numune depolama süresi boyunca değişiklikler yapılabilir ve su bileşimi, su örneklerinden SPM hızlı ayırma değiştirebilir yana su ortamlarında eser metal çalışmaları için yaygın bir uygulamadır. doğal sularda çözündürüldü eser metal konsantrasyonlarının belirlenmesi için, süzme gereklidir ve satır filtreleme teknikleri, uygun ve etkili.Dağıtım ve yüzey ve yeraltı suları gibi sucul ortamlarda eser metallerin davranışı doğal (örneğin, hava) ve antropojenik etkilenebilir (örn atıksu atıklar) bu tür yeniden gibi faktörler, yanı sıra diğer çevre koşulları,Bölgesel jeoloji, morfoloji, arazi kullanımı ve bitki örtüsü, iklim 16-19. Bundan sonra, bu asılı partikül madde konsantrasyonları (SPM), çözünmüş organik karbon (DOC), insan kaynaklı ligand (örneğin, etilendiamintetraasetik asit, EDTA), bir tuzu, redoks potansiyeli ve pH 17-20 olarak fiziksel parametreleri farklılıklara neden olabilir. Bu nedenle, doğru ve alakalı eser metal çalışmaları uygun eser metal analizi için numune toplama yanı sıra ilgili faktörler ve parametrelerin belirlenmesini gerektirmektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
doğal sularda güvenilir eser metal veri elde kirlenmeyi azaltmak amacı numune toplama, işleme, pretreatments ve analiz sırasında vurguladığı gibi büyük dikkat gerektirir. konsantrasyonları önceden bildirilen daha düşük büyüklükte emir olabilir bulundu son yirmi yılda "temiz teknikleri" kullanılarak elde edilen doğal sularda metal konsantrasyonları izleyin. eser metal düzeyleri doğru insanlar ve daha yüksek organizmalara zararlı etkilerinin daha iyi değerlendirilmesi sonucunda ölç?…
Divulgaciones
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 |
Referencias
- 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).
- 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).
- Mason, R. P. . Trace Metals in Aquatic Systems. , (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Fardy, J. J., Alfassi, Z. B., Wai, C. M. . Preconcentration Techniques for Trace Elements. , 181-210 (1992).
- 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).
- 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).
- 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).
- Salbu, B., Oughton, D. H., Salbu, B., Steinnes, E. . Trace Elements in Natural Waters. , 41-69 (1995).
- . U.S. Environmental Protection Agency. Method 1669. Sampling ambient water for trace metals at EPA Water Quality criteria levels Available from: https://www3.epa.gov/caddis/pdf/Metals_Sampling_EPA_method_1669.pdf (1996)
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Warren, L. A., Haack, E. A. Biogeochemical controls on metal behaviour in freshwater environments. Earth-Science Reviews. 54, 261-320 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- Bergers, P. J. M., de Groot, A. C. The analysis of EDTA in water by HPLC. Water Research. 28 (3), 639-642 (1994).
