きれいなサンプリングと微量金属の研究のために川や河口ウォーターズの分析
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
一般的に天然水に対して得られたいくつかの微量金属の結果は、サンプル収集、トリートメントと決意1,2の間に適用される不十分な技術に起因するアーチファクトのため不正確であることが認識されてきました。溶解した微量金属の真の濃度は、（地表水3におけるnM範囲にサブnM単位）以前に発表された値よりも2桁低いまでになりました。同じ状況が改善されたサンプリングと分析方法が導入されているとして海洋水域で受け入れられた溶存微量金属濃度は過去40年ほどかけて桁違いに減少しており、海洋化学で発見されました。努力は、微量金属の分析4-8のすべての段階を通して微量金属汚染の低減又は排除を目的と「クリーン技術」の開発とデータ品質を改善する試みがなされています。周囲における微量金属濃度の決意するためレベルは、予備濃縮がしばしば要求されます。イオン交換技術8-12は、一般的に効率的な予備濃縮のために適用されています。
汚染は、容器の壁、容器の洗浄、サンプラー、サンプルの取り扱いや保管、およびサンプルの保存と分析7,13から生じ得ます。さらに最近行っきれいな方法を用いて、全ての研究は、天然水中の微量金属の濃度は、一般的によく日常的な方法7の検出限界未満であることを示しています。その水質モニタリングが15を投影するために1990年代初めの容疑者の微量金属データの認識ので、クリーンな方法は、米国EPA（環境保護庁）に組み込まれている微量金属の決意14と米国地質調査所のためのガイドラインは、クリーンな方法を採用しています。微量金属の研究のためのクリーンな方法は、しっかりと正確なデータ・ベースを作成するために、すべてのプロジェクトで採用される必要があります。
<pクラス原則として= "jove_content">、微量金属決意に使用する水のサンプルは、適切なサンプリング特定の材料のギアや組成物を収集、保存し、機器分析を進める前に、適当な容器および装置を用いて、適切に扱われるべきです。浮遊粒子状物質（SPM）は、サンプル保管期間中に変化を受け、水の組成を変化させることができるので、水試料からのSPMの迅速な分離は、水環境中の微量金属の研究のための一般的な方法です。天然水中の溶存微量金属濃度の決意ため、濾過が必要であり、インライン濾過技術が適切かつ効率的です。そのような表面とグラウンド水域などの水生環境における微量金属の分布と挙動が（ 例えば 、風化）自然と人為的（ 例えば 、廃水流出物）の要因、ならびに再など他の環境条件によって影響を受けることができますgional地質学、形態、土地利用や植生、気候16-19。これは、その後、浮遊粒子状物質（SPM）、溶存有機炭素（DOC）、人為的なリガンド（ 例えば 、エチレンジアミン四酢酸、EDTA）、塩、酸化還元電位およびpH 17-20の濃度などの物理化学的パラメータの違いにつながることができます。したがって、正確な、関連する微量金属の研究は、適切な微量金属分析のための試料の採取ならびにための関連要因とパラメータの決意を必要とします。
Protocol
Representative Results
Discussion
天然水で信頼性の高い微量金属のデータを取得する汚染を低減することを目指して、サンプル収集、処理、前処理、および分析中に強調したよう細心の注意が必要です。濃度は、以前に報告されたものより数桁低いことができることを見出し、最後の二十年で「クリーン技術」を用いて得られた天然水中の金属濃度をトレースします。微量金属のレベルを正確にヒトおよび高等生物に有害な?…
Disclosures
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 |
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