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.
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.
Det har blitt allment anerkjent at noen spormetall resultater oppnådd for naturlig vann kan være unøyaktige på grunn av gjenstander som følge av utilstrekkelige teknikker brukes under prøvetaking, behandling og besluttsomhet 1,2. Den sanne konsentrasjoner (i under nM til NM utvalg i overflatevann 3) av oppløste spormetaller er nå opp til to størrelsesordener lavere enn tidligere publiserte verdier. Den samme situasjonen har blitt funnet i marin kjemi der de aksepterte oppløste spormetallkonsentrasjoner i oceanic farvann er redusert med størrelsesordener i løpet av de siste 40 årene eller så som forbedret prøvetaking og analysemetoder har blitt innført. Arbeidet er gjort for å forbedre datakvaliteten med utviklingen av "rene teknikker" med sikte på reduksjon eller eliminering av spormetallforurensning i alle faser av spormetallanalyse 4-8. For bestemmelse av spormetallkonsentrasjoner ved omgivelsesnivåer, er preconcentration ofte nødvendig. Ion-exchange teknikker 8-12 er vanligvis brukes for effektiv preconcentration.
Forurensning kan oppstå fra veggene i containere, rengjøring av containere, sampler, prøvehåndtering og lagring, og prøven bevaring og analyse 7,13. Alle studier med rene metoder utført nylig viser at spormetallkonsentrasjoner i naturlig vann er vanligvis godt under deteksjonsgrenser rutinemetoder 7. Siden anerkjennelse av mistenkelige spor metall data i begynnelsen av 1990, har rene metoder blitt innlemmet i US EPA (Environmental Protection Agency) Retningslinjer for spormetall besluttsomhet 14 og US Geological Survey har vedtatt rene metoder for sin vannkvalitet overvåking prosjekter 15. Rene metoder for spormetall studier må være ansatt i alle prosjekter for å skape en solid og nøyaktig data base.
<pclass = "jove_content"> I prinsippet skal vannprøver som brukes for spormetall bestemmelse bli samlet med egnede utvalgs tannhjul av et bestemt materiale og komposisjon, oppbevares og behandles riktig ved hjelp av egnede beholdere og apparater, før du fortsetter med instrumentell analyse. Siden suspenderte partikler (SPM) kan gjennomgå endringer i løpet av prøvelagringsperioden og forandre vann sammensetning, hurtig separasjon av SPM fra vannprøver er en vanlig praksis for spormetall studier i akvatiske miljøer. For bestemmelse av oppløste spormetallkonsentrasjoner i naturlig vann, er nødvendig filtrering og in-line filtreringsteknikker er egnet og effektiv.Distribusjon og oppførsel av spormetaller i akvatiske miljøer som overflate- og grunnvann kan bli påvirket av naturlig (for eksempel forvitring) og menneskeskapte (f.eks avløpsvann utslipp) faktorer, samt andre miljøforhold, for eksempel reregional geologi, morfologi, arealbruk og vegetasjon, og klima 16-19. Dette kan så føre til forskjeller i fysiske og kjemiske parametre som konsentrasjoner av suspenderte partikler (SPM), oppløst organisk karbon (DOC), menneskeskapte ligander (for eksempel etylendiamintetraeddiksyre, EDTA), salt, redoks potensial og pH 17-20. Derfor, nøyaktige og relevante spormetall studier kreve egnet samling av prøver for analyse spormetall, så vel som for bestemmelse av beslektede faktorer og parametere.
Innhenting pålitelige spor metall data i naturlig vann krever stor forsiktighet som understreket under prøvetakingen, bearbeiding, forbehandling og analyse som tar sikte på å redusere forurensning. Trace metallkonsentrasjoner i naturlig vann oppnås ved hjelp av "rene teknikker" i de to siste tiårene funnet at konsentrasjonene kan være størrelsesordener lavere enn tidligere rapportert. Vann kvalitetskriterier for spormetaller i vann er nå lettere vurderes når spormetaller er nøyaktig målt som result…
The authors have nothing to disclose.
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”.
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 |