大気エアロゾルからの抽出および界面活性剤の特性評価

表1に記載されている1.プロトコルのための材料を準備します 材料 準備/洗濯 消耗品 （プラスチック注射器、針、4-mLバイアル、パスツールピペット、マイクロピペットチップ） 前処理せずに直接使用し、使用後に廃棄されることを。 再使用可能なガラス製品 （超純水のビーカー（）; 15、30、及びコルクを有する60mLの瓶、固相抽出（SPE）のための管、及び磁気攪拌棒） （のみ比色法に使用されるバイアル）エタノールで洗浄しました。 水道水、エタノール、水道水、超純水で順次リンス。 コルク、マグネチックスターラー、およびSPE TUを含むガラスバイアル、ビーカーを記入BESと超純水では15分間超音波浴中に置いてください。 水を除去し、超純水ですすいでください。 室温で空気中でガラス製品を乾燥させます。 、近くにすべてのボトル乾燥し、集塵を避けるために、カバーの下にそれらを格納したら。 汚染を避けるために、水抽出および比色法のための別個のガラス器具を使用しています。 ピンセットやハサミ エタノール、その後、超純水で洗ってください。 圧縮空気で乾燥しました。 ガラスペトリ皿とふた エタノールで、その後水道水とブラシで洗って。 水道水、その後、超純水で洗い流してください。 室温の空気中で乾燥しました。 乾燥させた後、箱やSTORを閉じます集塵を避けるために、カバーの下にそれらを電子。 SPEの真空マニホールド エタノール、その後、超純水で洗ってください。 圧縮空気で乾燥しました。 石英キュベット（UV-Visの分析のために） エタノールで洗浄し、水道水、その後、超純水ですすいでください。 圧縮空気で乾燥しました。 表1：それらの製造および洗浄を含む、プロトコルのために使用される材料及びガラス製品のリスト。 エアロゾル試料の2取扱い注：ここで紹介する抽出方法は、少なくとも8μgの総重量の石英繊維フィルター上に収集した大気エアロゾルのサンプル用に開発されてきました。大気中のフィルターにエアロゾルのサンプルを収集するための方法は、ここで説明したが、多くのことはありません説明は、そのような参考文献2、3、4、5、6つののみ次のステップは下線が引かれているように、文献に見出すことができます。 番号、個々のフィルタ。 注：プロトコル全体を通してフィルターはきれいなピンセットで操作する必要があり、そのエッジで開催されました。 前提条件6時間773 Kでそれらを焼成することにより、サンプリング前フィルタ及びアルミニウム箔またはガラスペトリ皿。 事前計量、制御された温度および湿度条件下で、少なくとも1μgの精度を有する微量天秤を用いて、フィルタは、前のサンプルの重量を決定します。 （サンプラーのフィルターホルダーにフィルターを設置するが、実際のサンプル採取のための同じ期間にポンプをオフに保つことによって、中、およびサンプリング期間の終わりに、冒頭で定期的に空白のサンプルを取ります<eM>など。サンプル収集を24時間継続する場合、ブランクフィルタ）24時間、ポンプをオフにして、サンプラーに残されるべきです。実際のサンプルと同じプロトコルを用いて、これらのブランクを分析します。 できるだけ早くサンプリングした後、分析まで（255 K）コンテナ内のフィルタ（裏打ちされたアルミ箔やガラスペトリ皿）をパックし、-18℃の冷凍庫に保管してください。 前計量に24時間、デシケーター中で平衡化するためのフィルタを残します。サンプリングした後、それを計量することにより、各サンプルボリューム（フィルター上で収集エアロゾル質量）を決定（及びプリサンプリング重量を差し引く）プレ計量時と同じ制御された温度および相対湿度。 エアロゾル試料からの界面活性剤の3抽出 水抽出 Eについて、フラットそれらを保持しながら、蓋を閉じて、ペトリ皿を振る、ガラスペトリ皿に279±1 Kで2時間超純水でフィルターサンプルを浸し非常に30分。 注：47-mmのフィルタは、35 mLの7 mLおよび150 mmのものに浸漬されています。 120ミリメートルのガラスペトリ皿で、150ミリメートルフィルターは、皿に配置する前に、きれいなハサミで4枚にカットする必要があります。 3×1mLの超純水をシリンジフィルター（0.40ミクロンのPVDF）をきれい。 クリーンなシリンジフィルターでステップ3.1.1で得られた溶液を濾過し、事前加重60ミリリットルのガラス瓶に入れてください。 、超純水5mlでペトリ皿をすすぐシリンジフィルターで水をろ過し、60mLのガラスびん中の溶液に追加します。ステップ4.4.5で濾過された水の量を決定するための溶液と界面活性剤濃度を含有する60mLのガラス瓶に重み付け。 SPE（固相抽出）抽出 接続自体はSPE真空マニホールド上に（カートリッジの詳細については、 マテリアルのリストを参照）のSPEシリカ系C18カートリッジを取り付けますポンプへ。 1mL /分での流速で、アセトニトリル6mLの流動とポンプで真空を適用することにより、カートリッジを洗浄します。超純水6mLで繰り返します。十分に高い水位を維持し、濡れたカートリッジを維持するためにポンプを停止します。 以下1mL /分の速度で、SPEカートリッジを通してステップ3.1.3で得られた試​​料を流します。 クリーニング用カートリッジも1mLの超純水を流すとSPEのセットアップに強い真空を印加することによってカートリッジを乾燥させます。 以下1mL /分の流速で、それを通してアセトニトリル4mLのを流すことにより、カラムに吸着界面活性画分を溶出します。 ドライ界面活性剤抽出物及び超純水60μLに再溶解乾燥抽出物を得るために、N 2のフラックスを用いて得られたアセトニトリル溶液を蒸発させます。 注：この方法から得られた60μlの抽出物は、次いで、界面活性剤の様々な特徴付けのための親液として使用することができます。 抽出効率の決意 注：界面活性剤の異なる種類の抽出方法の効率は、このために、セクション4におけるそれらの絶対濃度の​​決意のために決定される必要がある、以下のプロトコルは、例えば、ドデシル硫酸ナトリウムなどの界面活性剤を参照するために適用する必要があります（SDS）、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム（AOT）、benzyltetradecylジメチル（zephiramine）、セチルトリメチルアンモニウムクロリド（CTAC）、（1,1,3,3-テトラメチルブチル）フェニル – ポリエチレングリコール（材料リストを参照）、ポリエチレングリコールドデシルエーテル（物質一覧）、サーファクチン、ラムノリピド、またはL-α-ホスファチジルコリンを参照してください。 マイクロピペットで清浄な石英フィルタ（坪0.85グラム-2）上に基準水性標準溶液（1mLの超純水に界面活性剤の10 -9〜10 -4モル）をスパイク。並行して、これらの溶液Dの同量を追加irectly「初期解」としてバイアルインチ 24時間デシケータ内（ペトリ皿に入れ）フィルターを乾燥し、セクション3.1から3.2でプロトコルに従って界面活性剤でフィルタを抽出します。 セクション4に記載された方法で初期（ステップ3.3.1からバイアル内の参照の溶液）中の参照化合物の濃度と（ステップ3.3.2）から抽出されたソリューションを測定する抽出効率が論文の比率として決定されます濃度。 注：典型的には、この作業では、SDSおよびAOT（アニオン性界面活性剤）のために、この効率は65±10％であることが判明した、zephiramineおよびCTAC（カチオン性界面活性剤）のために、それは20±5％であり、（1,1用、3,3-テトラメチルブチル）フェニル – ポリエチレングリコール（材料リストを参照）、ポリエチレングリコールドデシルエーテル（材料リストを参照）、サーファクチン、ラムノリピド、およびL-α-ホスファチジルコリン（非イオン性界面活性剤）は、90±10％でした。 Extracti試料中の全界面活性剤画分に注：提案された抽出法は、分析試料中に存在する全ての界面活性剤（その表面張力を低下させる、すなわちすべての化合物）を除去し、次の試験を行うことができることを確認します。 表面張力を測定する最初の抽出（ステップ3.1.3）後の基準化合物（または試料抽出物）の既知の溶液（セクション5を参照）。これは、約50 MN M -1でなければなりません。 第2の抽出工程後に残った溶液の表面張力を測定する、 すなわちステップ3.2.3にSPEカラムを通過した後に回収しました。この値は、72.8±1のMN M -1、試料中に存在する大部分またはすべての表面活性化合物を抽出することによって除去されたことを示す純水1に近くなければなりません。 界面活性剤エアロゾル相濃度の4決意注意：比色分析技術は、絶対濃度を提供し、環境試料中の界面活性剤のための十分な感度を有するエアロゾル相の界面活性剤濃度の決意のために選択されています。 11、12、13、14が、異なる試薬を各界面活性剤型のために使用しなければならないので、それは、別々に、アニオン性、カチオン性および非イオン性界面活性剤の濃度を測定することが必要です。次のプロトコルのすべてのソリューションは、精度のためにマイクロピペットを用いて調製する必要があり、全ての反応は、ガラスバイアル中で行わなければなりません。 陰イオン性界面活性剤の比色滴定 nがすべきサンプルの数は、少なくともN、200μLの容積でpH = 5（体積で酢酸ナトリウム溶液0.2 M /酢酸溶液0.2 M、70/30）で水に酢酸緩衝液を調製分析しました。 <Liが> nは、分析されるサンプルの数である少なくともNX 100μLの容積とEDTA 0.1 Mの溶液を調製します。 nはサンプル数が分析されるべき少なくともNX 500μL、体積を水に硫酸ナトリウムを1 Mの溶液を調製します。 エチルバイオレットの溶液を調製する（C 31 H 42 N 3）11、15、16、17 0.49グラムのL -1水でnは分析されるサンプルの数である少なくともNX 200μLの容積を有します。 セクション3で得られた60μLのサンプル抽出物から出発した場合、蓋を60mLのガラス瓶にマイクロピペットを用いて、超純水で10mLにそれらを希釈します。そうでなければ、試料を10mLを取り、酢酸緩衝液、EDTA溶液、硫酸ナトリウム溶液と酢酸エチルの200μLの500μLの100μLの200μLを加えますマイクロピペットを使用してバイオレット溶液。 マイクロピペット、磁気攪拌棒を溶液にトルエン2.5 mLを加え、そして500rpmで1時間撹拌しました。 約10分間に設定して水相と有機相を残します。それらが分離されると、UV-VIS分析（セクション4.4を参照）を実行するパスツールガラスピペットを用いてトルエン相（上相）を除去します。 カチオン性界面活性剤の比色滴定 pH値で水に酢酸緩衝溶液を調製= 5（酢酸ナトリウム溶液0.2 M /酢酸溶液0.2 M、体積で70/30）少なくともNXの体積、nはすべきサンプル数は1ミリリットルと分析しました。 disulfine青色の溶液を調製する（C 27 H 32 N 2 O 6 S 2）11 18のG L -1 90:10水/エタノール混合物中の（2.58における水の体積を有する第1の色素を希釈し、次いで追加Vnは、分析されるサンプルの数は、少なくともNX 500μLの容積とエタノールのolume）。 蓋付き30mLのガラス瓶に試料の10mLのを配置し、酢酸緩衝液1mLとマイクロピペットを用いてdisulfine青色溶液の500μLを加えます。 マイクロピペット、磁気攪拌棒をクロロホルム2.5 mLを加え、そして500rpmで1時間撹拌しました。 UV-Visの分析を実行するために注射器でクロロホルム（下相）を除去し、約10分間分離する水相と有機相を出た後（セクション4.4を参照）。 非イオン性界面活性剤の比色滴定 注：非イオン性界面活性剤の滴定のために、それはすべての非イオン性界面活性剤と反応する色素を識別することはできなかったが、コバルト、チオシアン酸コバルト（Co（NCS）2）それが化合物の最も広い範囲と反応するように選択しました。 12、19 作りますnは、分析されるサンプルの数であるNX 10 mLの水、アンモニウムチオシアネートおよびNX 2.8グラムの硝酸コバルト六水和物のNX 6.2グラムを混合することによってコバルト、チオシアン酸の溶液。 蓋付き15mLのガラス瓶にサンプルを3mLを置き、マイクロピペットコバルト、チオシアン酸溶液1mlを加えます。 マイクロピペットとクロロホルム2mLを、磁気攪拌棒を追加し、500rpmで1時間攪拌水相と有機相を出た後、UV-Vis吸収分析（セクション4.4を参照）を実行するために注射器を使用して、クロロホルム（下相）を除去し、約10分間分離します。 UV-Visの分光法による検量線及び定量化 例えばSDSまたはAOTなどの基準化合物の既知の解決策、一連の612 nmでの吸光度を測定することにより、アニオン性界面活性剤のための検量線（濃度曲線対吸光度）を確立します。 注：濃度で典型的には12の溶液（いくつかの反復を含むと）、0と5μMの間の曲線を確立するために使用されるべきです。 固有の較正曲線は、すべてのアニオン性界面活性剤のために、ε= 0.37±0.02μM-1および0.054μMの検出限界の傾きの両方アニオン性化合物（SDS及びAOT）で得られなければなりません。 同様の手法により、カチオン性界面活性剤のための検量線を確立するが、628 nmの吸光度を測定し、そのようなZephiramineまたはCTACとして参照化合物を用いて。 注：傾きを= 0.35±0.05μMcmのεされるべきである-1、すべてのカチオン性界面活性剤の検出限界0.059μM。 同様の手法により、非イオン性界面活性剤のための検量線を確立したが、0〜20μMの濃度の範囲、317 nmの吸光度を測定し、参照化合物として（材料リストを参照）ポリエチレングリコールドデシルエーテルを使用します。 界面活性染料の濃度を決定しますセクション4.1、4.2及び4.3で得られた有機溶液中の複合体、場所〜1.5〜1cmの石英セルにおけるこれらの溶液のmL及び紫外可視分光光度計を用いて、それぞれ、612、628および317 nmでの吸光度を測定します。各溶液の測定の前に、有機溶媒（カチオン性および非イオン性界面活性剤のメソッドのアニオン性界面活性剤法、クロロホルム、トルエン）のブランクを取ります注：アニオン性及びカチオン性界面活性剤のために異なり、色素としてコバルトチオシアネートを使用して異なる非イオン性界面活性剤と異なる較正曲線を与えます。こうして実際の濃度を過小評価し、すなわち 、測定値に誤差が常に同じ符号であることを確実にする、ほとんどの非イオン性界面活性剤の濃度を過小評価し、ここで示唆されるように、ポリエチレングリコールドデシルエーテルを使用します。基準として傾き用いてポリエチレングリコールドデシルエーテルは、εの傾き= 0.013±0.001μM-1および0.3μMの検出限界を与えるべきです。注：別のキャリブレーションに基づき異なる非イオン性界面活性剤と、我々は6倍程度までこの方法で非イオン性界面活性剤濃度の系統的な過小評価推定いくつかの界面活性剤は、チオシアン酸コバルトによって全く検出されないことがありますということで得られた斜面2、総界面活性剤濃度の不確実性の最大の源です。 アニオン性、カチオン性、及び非イオン性界面活性剤の濃度の合計は、別々 6およびステップ3.1.3から抽出された容積効率によって各濃度を補正した後とで決定されたそれぞれの抽出効率によって測定されるように、各試料中の総界面活性剤濃度を決定しますステップ3.3。 注：これらの合計濃度の全体的な不確実性が主な原因の非イオン性界面活性剤濃度に対する不確実性の、33％と推定されます。 平均的な界面活性剤concenを決定します抽出容積（60μL）にエアロゾル試料体積の比によって抽出物について得られた濃度を乗じてエアロゾル試料中trations。 水中での界面活性剤の絶対表面張力曲線の5決意 懸滴張力測定による表面張力測定 注：エアロゾル試料について、表面張力測定は最良吊り滴法で作られ、これは最小試料容量を必要とする方法であるように（表面張力の詳細については、 マテリアルのリストを参照）。そのような測定は、1.4と2.4 mmの直径の液滴に対して行われるが、実験は、測定された表面張力は同じ界面活性剤濃度を含むミク​​ロンサイズの液滴のものと同一であることを示しています。測定を通じて10、20は 、温度は少なくともに対して一定でなければなりません0、±3 K、液滴体積は、蒸発の影響を除外するために連続的に監視されるべきです。測定を行う前に、各小滴は（表面張力の値がこれ以上変化しない）平衡化させなければならず、各測定は、3〜5回繰り返されるべきです。 （参照用物質一覧を参照してください）張力カメラとソフトウェアを起動します。ステップ5.1.2-5.1.5以下でプロトコルに従って、超純水の液滴の表面張力を測定することにより、張力計を較正します。 ステップ3.2.6で得られた界面活性剤溶液と針（σ用<45ミネソタM -1）またはO 0.51ミリメートル（σため>Ø0.30ミリメートルの針45のMN M -1）で1 mLシリンジを充填し、それを置きます張力計の上に、針の先端がカメラ分野であることを確認すること。 ピストンを押すことにより、針の先端に1から3mmの直径の液滴を生成します。 それは目に落ちる前に、絵や液滴の動画を撮影電子ソフトウェア。 ヤング – ラプラス方程式に液滴形状の適合及び表面張力値を得るために、ソフトウェアの解析機能を実行します。表面張力は、界面活性剤は液滴に平衡に達したことを確認するために、それ以上変化しなくなるまで上記のように、この動作は同じ液滴のために数回繰り返さなければなりません。 注：これらの表面張力の測定上の全体的な不確実性は、典型的には±（0.3~1.0）のMn M -1のです。 完全な表面張力カーブとCMC 5.1プロトコルに従って、ステップ3.2.6で得られた最初の抽出物の表面張力を測定します。 第4曲線の出発点を提供し、この抽出物のこの濃度と表面張力でプロトコルに従って、同じ抽出物中の総界面活性剤濃度を測定します。 曲線の残りの部分をプロットし、広告によってファクター2により抽出物を希釈マイクロピペットで鼎の超純水。希釈された溶液の表面張力を測定します。 繰り返しステップ5.2.2溶液は、純水の表面張力（72.8±1のMN M -1）に達した（またはそれに近い）まで。これらの希釈液のそれぞれについて表面張力値および希釈因子は、表面張力曲線を定義する点を提供します。 サンプル体積に対する抽出物の比によって抽出物中の濃度を乗じて初期エアロゾル試料中の界面活性剤の平均濃度を決定します。 注：エアロゾル試料体積は60μlの抽出物よりも通常小さいので、エアロゾル界面活性剤の濃度は、抽出物濃度、曲線のx軸上のこのよう遠い点よりも通常大きいです。 表面張力曲線（ 図2）をプロットします。このため、エアロゾル中の条件（x軸=界面concentratiに対応する最初の点を配置ステップ5.2.5で決定エアロゾル試料中に、ステップ5.2.1で60μLの抽出液で測定されたy軸=最小表面張力）。ステップ5.2.1の60μL抽出物（60μlの抽出液で測定されたy軸=最小表面張力60μL抽出物中のx軸=界面活性剤の濃度）に対応する第二のポイントを配置します。次いで、抽出液希釈120μLのステップ5.2.2（x軸=界面活性剤濃度の希釈されたエアロゾル抽出物に対応する第3のポイントを配置し= 60μLエキス2倍で割った溶液中の濃度; Y軸：最小表面張力）120μLの抽出液で測定され、というように、最後の測定表面張力（ステップ5.2.3）まで表面張力曲線が確立されると、鋭い傾斜及び最小表面張力レベルとの間の交点を決定することによりグラフィカルにCMCを決定する（ 図2参照 ）。 注：場合のみ目抽出物中の電子の界面活性剤濃度がCMCの、最小表面張力の値を正確に決定することができる有意に（曲線上のシャープな遷移上記）CMCより上です。この濃度がCMCよりも低い場合には、CMCの正確な値を決定することができず、抽出物の表面張力は、試料の一方の上限を与えます。