degradacja analitów, konserwacja i przechowywanie próbek

Ŝ
DEGRADACJA ANALITÓW,
KONSERWACJA I
PRZECHOWYWANIE PRÓBEK
Dr in . Agata Kot-Wasik,
ń
Katedra Chemii Analitycznej
Wydział Chemiczny, Politechnika Gda ska
Od momentu pobrania do wykonania analizy,
próbki, a w szczególno ci próbki wód, mog zmienia
swoje wła ciwo ci na skutek zachodz cych w nich
procesów chemicznych, fizycznych czy te
biologicznych. Oznaczane parametry mog si wi c
ró ni od rzeczywistych powoduj c, e
próbka staje si niereprezentatywna.
ródła potencjalnych zmian składu próbki
1. Reakcje chemiczne.
2. Procesy fizykochemiczne.
3. Reakcje biochemiczne.
4. Reakcje fotochemiczne.
Do najwa niejszych reakcji chemicznych i procesów
fizykochemicznych zachodz cych w próbce mo na zaliczy :
ć
• Reakcje chlorowania.
Powód:
wolny chlor (np.: w przypadku wody
uzdatnianej metod chlorowania).
ą
ą
Ŝ
Mo e on reagowa z obecnymi w próbce zwi zkami organicznymi
tworz c chlorowcopochodne organiczne.
• Depolimeryzacja.
Substancje spolimeryzowane mog ulega
depolimeryzacji lub odwrotnie mo e dochodzi do
polimeryzacji zwi zków prostych.
Do najwa niejszych reakcji chemicznych i procesów
fizykochemicznych zachodz cych w próbce mo na zaliczy :
• Zmiana pH.
Powód:
Skutek:
absorpcja CO2 z powietrza
obni enie pH oraz twardo ci wody
ę
ę
ą
(w wyniku wytr cania si w glanu wapnia).
Reakcje hydrolizy zwi zków chemicznych
i kompleksów.
• Str canie i współstr canie.
•
Do najwa niejszych reakcji chemicznych i procesów
fizykochemicznych zachodz cych w próbce mo na zaliczy :
• Reakcje utleniania.
Powód:
tlen rozpuszczony w próbce lub tlen
zawarty w powietrzu atmosferycznym.
ą
ą
ą
Ŝ
Reakcjom utleniania ulegaj metale na ni szych stopniach utlenienia
(przykład: utlenianie jonów Fe(II) do Fe(III)), zwi zki nieorganiczne np.:
cyjanki, jodki, siarczki, siarczyny oraz zwi zki organiczne.
• Reakcje redukcji.
W obecno ci substancji organicznych, takich jak np.:
jony S2- i Fe2+, chrom(VI) mo e ulega redukcji do
chromu(III)
Procesy fizykochemiczne.
Ulatnianie.
ą
warto ci
st
ę
zani enia pocz tkowej
lotnych.
Ŝ
Prowadzi do
substancji
Ŝ
ś
•
enia
• Adsorpcja.
ś
ą
ę
ą
ś
ą
Dotyczy metali rozpuszczonych lub w postaci koloidalnej oraz
niektórych zwi zków organicznych (np. WWA)
Zachodzi na na ciankach naczynia lub na cz stkach
zawiesiny wyst puj cej w próbce.
ą
ą
ś
ą
Jest zwi zana z ich rozpuszczalno ci w wodzie oraz
warto ci współczynnika podziału oktanol-woda (Kow).
Reakcje biochemiczne.
Powód: bakterie, glony i inne organizmy wodne.
• Biodegradacja.
• Bioutlenianie.
Reakcje fotochemiczne.
Wiele substancji mo e podlega reakcjom
katalizowanym przez wiatło. Fotochemiczna
degradacja (fotoliza) jest najwa niejszym - obok
biologicznej degradacji - procesem przemiany lub
rozpadu molekuł zwi zków organicznych w
wodzie.
Degradacja b(a)p pod wpływem wiatła
WODA MORSKA
ilość analitu [%]
120
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
czas ekspozycji [dni]
100
Konserwacja próbek jako sposób zapobiegania
niekorzystnym procesom i reakcjom w próbce.
Nie ma jednego uniwersalnego sposobu na
zachowanie stałego składu analizowanej wody.
Nale y pami ta , i metoda konserwacji powinna
by zharmonizowana z ró nymi technikami
analitycznymi, które b d wykorzystywane na
etapie oznacze ko cowych.
Konserwacja nieinwazyjna (fizykalna)
1. Dobór odpowiedniego pojemnika oraz jego
przygotowanie.
Pojemnik stosowany do przechowywania próbki
oraz jego zamkni cie nie powinny powodowa
wtórnego zanieczyszczenia próbki, a tak e
adsorbowa oznaczane składniki.
Do oznacze pestycydów, herbicydów, WWA, PCB
oraz innych zwi zków organicznych nie zaleca si
stosowania pojemników wykonanych z tworzyw
sztucznych (z wyj tkiem PTFE) - adsorpcja analitów na
ciankach!
Wniosek: stosowa wył cznie naczynia szklane. W
celu zdezaktywowania powierzchni naczy zaleca si
przeprowadzenie silanizacji.
Do oznacze metali nie zaleca si
pojemników szklanych (mog adsorbowa
lady metali).
Wniosek: stosowa pojemniki z tworzyw
sztucznych.
2. Napełnianie pojemników.
Je li w próbce wody b d oznaczane parametry
fizykochemiczne, zaleca si całkowite napełnianie
pojemników, tak aby nad powierzchni wody pod
korkiem nie powstały adne p cherzyki powietrza (z
wyj tkiem próbek, które w nast pnych etapach
konserwacji maj by zamra ane).
Całkowite napełnianie burli dotyczy równie lotnych
organicznych zanieczyszcze .
3. Konserwacja termiczna
Schłodzenie, czyli obni enie temperatury i
przechowywanie próbki w temperaturze ni szej
ni ta, w której była pobierana.
Schłodzenie próbki do temperatury od 2 do 5°C
oraz przechowywanie jej w ciemno ciach jest
skutecznym sposobem konserwowania próbki
podczas transportu do laboratorium.
Zamra anie próbki do temperatury -20°C
pozwala wydłu y okres przechowywania w
porównaniu do maksymalnego okresu jej
schłodzenia. Jednak e ten sposób konserwacji
wzbudza wiele kontrowersji i dyskusji.
4. Wst pna filtracja lub wirowanie próbki.
Wynik: spowalnia wszelkie procesy biologiczne,
chemiczne i fizykalne ! Nie eliminuje ich !
S czenie przez ró nego rodzaju s czki bibułowe,
filtry bibułowe czy wirowanie umo liwia usuni cie z
próbek zawiesiny, osadu, glonów i innych
mikroorganizmów. Filtracja próbki przez filtr
posrebrzany o rednicy porów 0,45 µm umo liwia
usuni cie z wody planktonu oraz komórek
bakteryjnych, co w znaczny sposób zwi ksza okres
jej przechowywania.
5. Na wietlanie za pomoc promieniowania UV.
Taki zabieg jest stosowany w celu sterylizacji, czyli
usuni cia organizmów ywych z matrycy próbki.
Metoda ta mo e mie zastosowanie w przypadku
oznacze zwi zków łatwo ulegaj cych biodegradacji
czy bioutlenieniu.
Konserwacja inwazyjna (chemiczna)
poprzez dodatek do próbek
odczynników chemicznych.
niewielkiej
ilo ci
Do najwa niejszych metod chemicznego utrwalania
próbek wody zaliczy mo na:
1. dodatek kwasów,
2. dodatek siarczynów,
3. dodatek rozpuszczalników,
4. dodatek jonów toksycznych metali,
5. dodatek azydków,
6. dodatek formaldehydu
i innych.
Odczynniki chemiczne nale y wprowadzi
bezpo rednio do naczynia przed pobraniem
próbki lub te bezpo rednio po jej pobraniu.
1. Zakwaszenie próbki.
Zakwaszenie próbki do pH około 2 poprzez dodatek
kwasu solnego, siarkowego lub azotowego.
• zapobiega procesom wytr cania si osadów (np.:
tlenków i wodorotlenków metali),
• zapobiega flokulacji i kompleksowaniu niektórych
składników próbki
• zapobiega i hamuje wzrost i aktywno
mikroorganizmów.
biologiczn
2. Dodatek biocydów.
ś
Zwi zki chemiczne, które zatrzymuj lub
spowalniaj aktywno biologiczn
mikroorganizmów, s nazywane biocydami.
ą
ś
ę
ą
ć
ś
ę
ą
ć
ś
ą
ś
ę
Ŝ
ń
ą
ę
ś
ą
ę
Ŝ
Do najcz ciej stosowanych biocydów nale :
• Chlorek rt ci(II) (HgCl2) - bardzo skuteczny rodek utrwalaj cy,
hamuj cy wzrost bakterii w próbkach wodnych; stosowany jest w bardzo
szerokim zakresie st e najcz ciej od l do 500 µg/cm3.
• Chloroform. rodek spowalniaj cy przebieg procesów biologicznych w
próbce. Zapobiega chemicznej hydrolizie i biologicznej degradacji
zwi zków poprzez ekstrakcj analitów oraz toksyczno dla
mikroorganizmów (np. fosforoorganicznych pestycydów).
• Formaldehyd. spowalnia aktywno biologiczn mikroorganizmów
• Tymol.
Konserwacja fizykochemiczna
W przypadku wielu analitów organicznych
etap przechowywania próbek jest zast powany
przechowywaniem koncentratów
uzyskanych po procesie izolacji i wzbogacenia.