Witaj ponownie!
Mail Grupowy pomaga Twojej grupie sprawnie się komunikować, dzielić notatkami, wydarzeniami i opiniami. Dowiedz się więcej »
Przedmioty Wykładowcy Uczelnie

Monitoring środowiska- wykłady od Longina- metan mon srod


Prowadzący Wielgosiński
Informacja dla prowadzących
Podgląd

met_an_ mon_ srod.pdf

Podgląd pliku (pełna wersja wyższej jakości po zalogowaniu):


Definicja Chemii Analitycznej Definicja Chemii Analitycznej:

Jest to nauka stosowana zajmująca się odkrywaniem i formułowaniem praw, kryteriów i metod umożliwiających ustaleniem z określoną czułością, precyzją i dokładnością jakościowego i ilościowego składu obiektów materialnych

Cel praktyczny: ustalenie składu obiektów

materialnych

Cel podstawowy: badania nad opracowaniem nowych

metod

3

Chemia analityczna to jest to, czym zajmują się analitycy

Chemia analityczna poszukuje ciągle ulepszonych sposobów mierzenia składu chemicznego materiałów naturalnych i syntetycznych. Techniki analityczne używane są do identyfikowania substancji, które mogą być obecne w materiale oraz oznaczenia dokładnej ilości zidentyfikowanych substancji.

Analitycy zajmują się ulepszaniem miarodajności istniejących technik celem spełnienia oczekiwań lepszych pomiarów chemicznych, które wciąż istnieją w naszym społeczeństwie. Adaptują oni wypróbowane metodyki do nowych rodzajów rodzajów materiałów materiałów lub lub odpowiadają odpowiadają na na nowe nowe pytania pytania odnośnie odnośnie składu składu tych tych materiałów

Analitycy prowadzą badania mające na celu odkrycie nowych zasad pomiarowych i są w awangardzie wykorzystującej nowe osiągnięcia w dziedzinie wiedzy, takie jak lasery lub obwody scalone, do celów praktycznych. Wnoszą oni istotny wkład w inne dziedziny tak rozmaite jak chemia sądowa, archeologia i kosmologia.

AnalizaAnaliza środowiskowa środowiskowa zajmuje się procedurami i technikami

analitycznymi, które znajdują praktyczne zastosowanie do

oznaczania analitów występujących w środowisku.

Analiza Analiza środowiskowa środowiskowa korzysta korzysta głównie głównie z z metod metod stosowanych stosowanych w w

chemii analitycznej.

Obecnie coraz powszechniejsze jest stosowanie terminu analityka analityka,

które określa działania z zakresu chemii analitycznej mające

charakter interdyscyplinarny i wykorzystujące różne dziedziny nauki i

techniki.

4



Podział metod i technik analitycznych wg stężenia analitu Podział metod i technik analitycznych wg stężenia analitu.

Składnik (analit} Stężenie

analitu

Przykłady oznaczeń

submikrośladowy < 1 ppt

(<10-8%)

Oznaczanie dioksyn w próbkach o różnej matrycy ultramikrośladowy < 1 ppb (<10-6%)

Oznaczanie trhalogenometanów w wodzie pitnej i moczu ludzkim

mikrośladowy mikrośladowy < < 1 1 ppm ppm

Oznaczanie Oznaczanie tlenku tlenku węgła węgła w w powietrzu powietrzu (10-4%)

atmosferycznym

śladowy < 100 ppm

(<0.01%)

Oznaczanie metanu w powietrzu atmosferycznym

uboczny (domieszka)

<1% Oznaczanie ditlenku węgla w

powietrzu atmosferycznym składnik główny 1-100% Oznaczanie tlenu w gazach

odlotowych lub w gazach spalinowych

W nowoczesnym ujęciu terminem szerszym niż chemia analityczna jest analityka.

Termin ten dotychczas był stosowany do określenia metodyki postępowania analitycznego podczas oznaczania związku lub grupy związków. Obecnie tym pojęciem określa się odrębną dyscyplinę naukową obejmującą cały obszar nauki zajmujący się identyfikacją, badaniem składu i struktury substancji.

Definicja Definicja analityki: analityki: Jest Jest to to dyscyplina dyscyplina naukowa naukowa zajmująca zajmująca się się uzyskiwaniem informacji o układach materialnych, zwłaszcza o rodzaju i ilości ich składników, włącznie z przestrzennym uporządkowaniem i rozmieszczeniem ich składników, jak też zmian zachodzących w czasie.

5

Trendy w analityce i monitoringu środowiska*

Termin analityka – działania z zakresu chemii analitycznej wykorzystywane nie tylko w chemii, ale i w innych dziedzinach nauki. Ma interdyscyplinarny charakter i wykorzystuje badania podstawowe i stosowane z wielu innych dziedzin: ❖ różne obszary chemii (fizyczna i biochemia) ❖ fizykę ❖ informatykę ❖ elektronikę, automatykę, robotykę ❖ inżynierię materiałową ❖ biologię ❖ instrumentację (nauka o budowie i wykorzystaniu przyrządów kontrolno-

Nazwa jednostki stężenia

część na sekstylion

stężenie objętościowo -objętościowe

vpth (ppth v/v)

vpm (ppm v/v)

vpb (ppb v/v)

vpt (ppt v/v)

vpq (ppq v/v)

vpq (ppq

ui

vps v/v)

(pps v/v)

stężenie masowo masowo – – ppth ppm ppb ppt masowe

ppq ppq

ui

pps

stężenie procentowe (%)

pps

10-1 10-4 10-7 10-10 10-13 10-16 10-19

ilość analitu w próbce o masie 1 grama

1

1

1

1

1

1

1 miligram

microgra

nanogram

picogram

femtogram

attogram

zeptogram (1 mg)

m

(1 ng)

(1 pg)

(1 fg)

(1 ag)

(1 zg) (1 μg)

❖ instrumentację (nauka o budowie i wykorzystaniu przyrządów kontrolno- pomiarowych ❖ chemometrię

Wzrost znaczenia analizy składników śladowych i utraśladowych składnik śladowy < 100 ppm (μg/g) Analiza na poziomie 100 ppm nie stanowi dużego problemu nawet dla większości laboratorium, jest obecnie rutynowa analiza z zakresie od 100 do 1 ppm. Nowe techniki analizy pozwoliły osiągnąć coraz niższe stężenia analitów.

*wg. „Nowe horyzonty i wyzwania w analityce i monitoringu środowiskowym” J. Namieśnik, W. Chrzanowski i P. Szpinek

część na tysiąc

ppth ppm ppb ppt ppq ppq

ui

część na milion

część na bilion

część na trylion

część na kwadrylio n

część na kwintylion



Trzy obszary stymulują rozwój technik i metod analitycznych, stosowanych do oznaczania niskich stężeń: ❑ wytwarzanie substancji o bardzo wysokim stopniu czystości wytwarzanie substancji o bardzo wysokim stopniu czystości (najczystszym otrzymanym materiałem jest german o czystości 11 N, co oznacza, że suma wszystkich zanieczyszczeń w tym materiale nie przekracza 10-9 % tj. 10 ppt. ❑ biochemia i inżynieria genetyczna biochemia i inżynieria genetyczna ❑ ochrona środowiska ochrona środowiska

Szeroka gama analitów w próbkach o skomplikowanej matrycy, występujących na niskich poziomach wymusiła nowe podejście w ich oznaczaniu:

❑ wykorzystanie bardziej czułych, selektywnych lub specyficznych detektorów np.

Analityka Analityka i i monitorowanie monitorowanie to to dwa dwa filary filary nauki nauki o o środowisku środowisku i i jego jego ochronie ochronie

Dwie Dwie tendencje: tendencje:

▪ wykrywanie coraz mniejszych ilości substancji,

▪ oznaczenia coraz mniejszych stężeń analitów w próbkach środowiskowych

▪ ciągłe rozszerzanie zakresu oznaczanych substancji Ale również:

▪ opracowania i praktyczne wykorzystania nowych rozwiązań metodycznych

▪ opracowania nowych rozwiązań konstrukcyjnych przyrządów pomiarowych i i urządzeń urządzeń analitycznych analitycznych

▪ pobieranie, wzbogacanie, izolacja i przygotowanie próbek środowiskowych do oznaczeń końcowych

▪ kalibracja stosowanych urządzeń pomiarowych

▪ wykrywanie, identyfikacja i oznaczanie analitów

▪ statystyczna obróbka wyników

❑ wykorzystanie bardziej czułych, selektywnych lub specyficznych detektorów np. detektora fotojonizacyjnego PID zamiast płomieniowo-jonizacyjnego.

❑ wprowadzenie do procedury analitycznej dodatkowego etapu: izolacji i/lub wzbogacania analitów przed etapem oznaczania. ten dodatkowy etap zapewnia

❖ uproszczenie matrycy ( na skutek przeniesienia analitów z próbki do

odpowiedniego rozpuszczalnika czy strumienia gazu ❖ usuniecie z badanej próbki przeszkadzających interferentów ❖ podniesienie stężenia analitu w próbce do poziomu wyższego niż granica

wykrywalności metodyki lub stosowanego przyrządu

Postęp w analityce środowiska Postęp w analityce środowiska można określić jako Metodyczny

▪rozpowszechnienie analityki specjacyjnej

różnice w toksyczności różnych form występowania poszczególnych pierwiastków w

środowisku

▪zastosowanie sumarycznych wskaźników do oceny stopnia zanieczyszczenia elementu

środowiska np. całkowity węgiel organiczny

▪równoczesne oznaczanie wielu analitów z jednej próbki w jednym cyklu pomiarowym

✓zastosowanie kolumn chromatograficznych o dużej rozdzielczości

✓zastosowanie matrycy sensorów

▪oznaczanie coraz niższych stężeń analitów w próbkach środowiskowych o złożonej

matrycy

✓użycie czułych i selektywnych sensorów, detektorów

✓wprowadzenie operacji przygotowania próbki

▪bioanalityka i biomonitorowanie

▪wykorzystanie materiału biologicznego

Monitorowanie Monitorowanie i i Analityka Analityka Zanieczyszczeń Zanieczyszczeń Środowiska Środowiska

pozwala pozwala na na

❑ ocena aktualnej sytuacji ekologicznej

❑jakościowy i ilościowy pomiar emisji zanieczyszczeń

❑ zbilansowanie transportu materii

❑ ❑ wyjaśnienie wyjaśnienie wpływu wpływu zanieczyszczeń zanieczyszczeń środowiska środowiska na na zdrowie zdrowie człowieka człowieka

❑ badania dróg przemieszczania się oraz transportu zanieczyszczeń

❑ wskazania metod zapobiegania zanieczyszczeniom środowiska

❑ monitorowanie i badania transformacji oraz konwersji zanieczyszczeń

środowiska

❑ ocena kierunków zmian poziomu stężeń składników występujących w

poszczególnych elementach środowiska



Klasyfikacja współczesnych metod analizy chemicznej wykorzystywanych w badaniach środowiskowych wg Namieśnika

Parametr klasyfikujący Typy metod

analitycznych

Dodatkowe wyjaśnienia

Sposób powiązania z obowiązującym układem miar SI (miejsce w łańcuchu porównań zapewniającym spójność pomiarową (traceability))

•metody metody pierwotne pierwotne (bezpośrednie) (primery methods)

•metodymetody stosunków stosunków (ratio methods)

•metody metody wtórne wtórne (secondary methods)

Wykorzystywane do bezpośredniego pomiaru wielkości optymalnych w układzie SI

Klasycznym przykładem jest technika spektrometrii mas rozcieńczenia izotopowego ( Isotopic Dilution Mass spectrometry – IMDS)

Zasada pomiaru • metody metody

bezwzględne bezwzględne

Metody oparte na pomiarze takich wielkości jak, masa objętość, objętość, czas, czas, ładunek ładunek elektryczny elektryczny – – w w zasadzie zasadzie nie nie wymagają kalibracji. Metody oparte na zasadzie porównania sygnałów pochodzących od analitu obecnego w próbce wzorcowej i w próbce badanej – niezbędny etap kalibracji.

Sposób badania próbki • metody metody

bezpośrednie bezpośrednie

▪ metody metody pośrednie pośrednie

Odpowiednie urządzenie pomiarowe (czujnik) umieszczony jest bezpośrednio w badanym obiekcie w celu uzyskania in formacji analitycznej (pH, przewodnictwo elektryczne) W większości przypadków ze względu na:

•bardzo niskie poziomy stężeń analitów

•złożony skład matrycy i obecność interferentów zachodzi konieczność odpowiedniego przygotowania próbki i w związku z tym pomiar stężenia analitu przeprowadza się w ekstrakcie uzyskiwanym w wyniku właściwegp przygotowania próbki.

Aparaturowy

•wprowadzenie technik i przyrządów sprzężonych

✓realizacja całego cyklu analitycznego w jednym przyrządzie

•automatyzacja, robotyzacja oraz komputeryzacja procedur i przyrządów analitycznych

✓integracja przyrządów, „inteligentne” przyrządy analityczne

•miniaturyzacja przyrządów analitycznych

➢rozwój przyrządów polowych i osobistych

•nowe detektory i sensory

✓sensory chemiczne i biosensory

•przyrządy pasywne

✓pobieranie próbek powietrza i wód powierzchniowych, dozymetry pasywne i

indywidualne

bezwzględne bezwzględne

• metodymetody względne względne

•techniki zdalnego pomiaru stopnia skażenia środowiska

✓techniki LIDAR, SODAR, zdjęcia oraz filmy wykonane z pokładów statków kosmicznych

•przyrządy z bezpośrednim odczytem stężenia analitu

✓szybkie testy (rurki wskaźnikowe) do monitorowania jakości żywności, wody i powietrza

atmosferycznego

•prowadzenie •prowadzenie pomiarów pomiarów na na miejscu miejscu (in (in situ) situ)

✓zmniejszenie opóźnienia informacyjnego

•techniki filmowe i dokumentacje fotograficzne

✓dokumentowanie i identyfikacja źródeł emisji zanieczyszczeń na stanowiskach pracy

Parametr klasyfikujący Typy metod analitycznych Dodatkowe wyjaśnienia

Rodzaj informacji analitycznej

•metody metody służące służące do do określenia określenia stężeń stężeń chwilowych chwilowych analitów analitów w w badanym badanym obiekcie obiekcie materialnym materialnym

•metody metody służące służące do do określenia określenia stężeń stężeń ważonych ważonych w w czasie czasie ( ( za za okres okres pobierania pobierania próbki) próbki)

Metody wykorzystywane w badaniach jakości środowiska przy określeniu ekspozycji indywidualnej

Miejsce uzyskania informacji analitycznej w badanym obiekcie materialnym

•metodymetody pomiaru pomiaru inin situsitu

•metody metody laboratoryjne laboratoryjne

Do tego celu wykorzystuje się odpowiednie ruchome laboratoria bądź też przewoźne czy też przenośne urządzenie kontrolno-pomiarowe.

Sposób uzyskiwania informacji analitycznej

•metody oparte na wykorzystaniu metody oparte na wykorzystaniu urządzeń z bezpośrednim urządzeń z bezpośrednim odczytem ilości/stężenia analitu odczytem ilości/stężenia analitu

•metody ze wstępnym metody ze wstępnym przygotowaniem próbki i przygotowaniem próbki i obliczeniem stężenia/ilości analitu obliczeniem stężenia/ilości analitu na podstawie wyników pomiarów na podstawie wyników pomiarów przeprowadzonych w przeprowadzonych w laboratorium laboratorium

Metody wykorzystywane zazwyczaj w badaniach polowych do szybkiego uzyskania informacji analitycznych (często o charakterze półilościowym)

16



Dodatkowe Parametr

wyjaśnienia klasyfikujący

Sposób pobrania reprezentatywnej próbki

•metody metody

Próbka analitów jest zbierana w wyniku procesu sedymentacyjne sedymentacyjne

swobodnej migracji analitu do powierzchni urządzenia

•metody izolacyjne

Próbka jest zbierana do pojemnika ( próbnika) o określonej objętości

•metody aspiracyjne

Próbka analitów jest pobierana w wyniku przepuszczenia strumienia będącego medium przez pułapkę (np. rurka sorpcyjna) Poziom automatyzacji•metodymetody manualne manualne

•metody metody

• Większość czynności (zarówno w terenie jaki w laboratorium) związanych z przygotowaniem próbki jest wykonywana ręcznie.

• Wszystkie czynności, łącznie z operacjami

Metody bezwzględne (absolutne) - to metody nie wymagające wzorcowania. Są z reguły oparte na reakcjach chemicznych przebiegających całkowicie i zgodnie zeznaną stechiometrią.

Typy metod analitycznych

•metody metody automatyczne automatyczne

•metody metody monitoringowe monitoringowe

• Wszystkie czynności, łącznie z operacjami pobierania i przygotowania próbek, realizowane są z wykorzystaniem odpowiedniego przyrządu

• Specyficzna odmiana metod automatycznych – urządzenia wykorzystywane w badaniach monitoringowych muszą się charakteryzować następującymi cechami:

• mo liwością uzyskiwania informacji w czasie rzeczywistym (real time) lub z niewielkim opóźnieniem czasowym

• mo liwością prowadzenia pomiarów w sposób ciągły

• długim okresem tzw. automatycznej pracy

17

Podstawowe operacje i procesy związane z przygotowaniem próbek do analizy Podstawowe operacje i procesy związane z przygotowaniem próbek do analizy

Etapy Próbki gazowe Próbki ciekłe Próbki stałe

Pobieranie próbek usuwanie materii zawieszonej

osuszanie próbki izolacja i wzbogacanie analitów derywatyzacja

oddzielanie materii zawieszonej konserwacja chemiczna izolacja i wzbogacanie analitów derywatyzacja Transport i przechowywanie

- konserwacja termiczna - konserwacja

termiczna

konserwacja termiczna

Obróbka Obróbka próbek próbek

izolacja i wzbogacanie analitów liofilizacja suszenie suszenie w laboratorium

rozdrabnianie analiza sitowa rozkład próbek uwalnianie zatrzymanych analitów derywatyzacja oczyszczanie i zmniejszanie objętości ekstraktu Separacja, detekcja i oznaczanie

derywatyzacja

derywatyzacja

derywatyzacja kalibracja

kalibracja

kalibracja

Metody analityczne wykorzystywane w badaniach środowiska

Metody manualne

Metody instrumentalne

Metody Metody polegające polegające na na

Metody pośrednie

bezpośrednim pomiarze analitu

Metody sedymentacyjne

izolacja i wzbogacanie analitów uwalnianie zatrzymanych analitów derywatyzacja - oczyszczanie i zmniejszanie objętości ekstraktu

Metody pośrednie ( z pobieraniem i obróbką próbki)

Metody izolacyjne

liofilizacja izolacja i wzbogacanie analitów uwalnianie zatrzymanych analitów derywatyzacja oczyszczanie i zmniejszanie objętości ekstraktu

Metody aspiracyjne

Monitoring



Monitoring jest specyficznym działem analityki, wykorzystującym przyrządy, które mają następujące właściwości: ❑ dużą czułość, ❑ dostarczają informacje o badanym materiale w czasie rzeczywistym (lub z niewielkim

opóźnieniem), ❑ długi okres pracy autonomicznej (bez obsługi), ❑ duża rozdzielczość (mała wartość stałej czasowej przyrządu).

W badaniu środowiska można wyróżnić trzy poziomy, na których ma zastosowanie monitoring i analityka środowiskowa .

Rozpatrując szczegółowo cele oraz zadania monitoringu i analityki środowiskowej można wyróżnić następujące:

❖ standardową ocenę jakości poszczególnych elementów środowiska (zgodność z normami i

wytycznymi), ❖ wykrywanie i określanie źródeł emisji oraz oszacowanie zasięgu ich oddziaływania na

środowisko, ❖ ocenę wpływu zjawisk i procesów atmosferycznych na środowisko

(transmisję i depozycję zanieczyszczeń, procesy przemian chemicznych i biochemicznych jakim ulegają zanieczyszczenia w poszczególnych elementach środowiska), środowiska), ❖ wyjaśnienie dróg przemieszczania się zanieczyszczeń oraz badanie wpływu zanieczyszczeń na

zmiany klimatyczne, ❖ określenie wpływu zanieczyszczeń na środowisko i zdrowie człowieka (monitoring sprzężony

z badaniami epidemiologicznymi lub ekotoksykologicznymi), ❖ badanie tła i trendów zmian w poziomie imisji poszczególnych zanieczyszczeń, ❖ określenie skuteczności przedsięwzięć i zabiegów sozotechnicznych (np. przez określenie

stopnia redukcji emisji zanieczyszczeń z określonego źródła po i instalowaniu urządzeń ochronnych).

Stosowane metody analityczne służą głównie do:

• oznaczania sumarycznych parametrów stopnia zanieczyszczenia środowiska,

• wyznaczania składu pierwiastkowego zanieczyszczeń,

• prowadzenia analizy specjacyjnej.

Różnorodność próbek środowiskowych, wynikająca z:

• miejsca pobierania próbek,

• stanu stanu skupienia, skupienia,

• rodzaju matrycy,

• rodzaju i poziomu stężeń analitów

powoduje, że jest rzeczą niezmiernie trudną przedstawienie w postaci jednego

kompendium choćby podstawowych wiadomości dotyczących przygotowania próbek.



Uwzględniając relacje między miejscem pracy przyrządu i miejscem pobrania próbki, można

wyróżnić trzy typy powiązań etapu pobierania próbki z etapem oznaczeń końcowych:

onon-lineline; przyrząd pomiarowy jest montowany na boczniku linii do przesyłania medium

analizowanego lub na boczniku zamontowanym na urządzeniu technologicznych. Strumień

próbki po przejściu przez analizator może być zawracany do linii przesyłowej lub traktowany

jako produkt odpadowy,

inin-lineline; przyrząd pomiarowy (analizator, monitor) jest montowany bezpośrednio na linii do

przesyłana medium analizowanego (np. dukt gazów odlotowych) lub też na urządzeniu

technologicznym,

offoff-lineline; próbka jest pobierana do pojemnika i transportowana do laboratorium

w celu przeprowadzenia analizy

W analityce specjacyjnej składników śladowych szczególnie dużą rolę odgrywają przyrządy pomiarowe do bezpośredniego pomiaru in situ.

Podstawowymi zaletami prowadzenia bezpośredniego oznaczania w miejscu występowania analitu są:

▪ eliminacja źródeł powstawania artefaktów.

▪ ▪ minimalizacja minimalizacja niebezpieczeństwa niebezpieczeństwa transformacji transformacji składników składników próbki próbki

▪ umożliwienie pomiaru gradientów stężeń na granicy faz,

▪ umożliwienie uzyskania informacji w czasie rzeczywistym, zarówno o

stężeniu analitu, jak i o jego zmianach w czasie i przestrzeni,

▪ minimalizacja kosztów analizy.

Analiza Analiza Specjacyjna Specjacyjna

Proces Proces identyfikacji identyfikacji i i oznaczania oznaczania różnych różnych form form występowania występowania danego danego pierwiastka pierwiastka w w próbce próbce

rzeczywistej rzeczywistej

Specjacja indywidualna

oznaczanie tylko jednego określonego indywiduum chemicznego w próbce, np. silną toksynę

Specjacja grupowa

oznaczanie oznaczanie różnych różnych form form określonego określonego pierwiastka, pierwiastka, np. np. Cr(III) Cr(III) oraz oraz Cr(VI) Cr(VI)

Specjacja fizyczna

oznaczanie różnych form tego samego indywiduum chemicznego, np. formy: rozpuszczone,

zaadsorbowane, skompleksowane

Specjacja chemiczna

oznaczanie każdej z form chemicznych w jakich dany pierwiastek występuje w badanej

próbce



Stan skupienia próbki

Główne typy próbek środowiskowych i najbardziej charakterystyczne anality.

Próbki gazowe

Stan skupienia próbki

Próbki stałe

Źródło próbki Charakterystyka analitów

Gazy z kominów i duktów gazów odlotowych (emisja)

▪stałe składniki atmosfery

Gazy składowisk odpadów komunalnych

▪gazowe zanieczyszczanie nieorganiczne (NO

x

Gazy spalinowe z silników pojazdów mechanicznych (ruchome źródła emisji)

Powietrz atmosferyczne (imisja)

Powietrze wewnętrzne (powietrze pomieszczeń pomieszczeń przeznaczonych przeznaczonych do do stałego stałego pobytu ludzi)

Powietrze na stanowiskach pracy

Gazy z instalacji przemysłowych i zamkniętych obiegów mediów technologicznych

Gazy wydychane przez człowieka

Gazy z materiałów stałych (gleba) i ciekłych (woda)

Gazy z miejsc trudnodostępnych i niebezpiecznych

Atmosfery specjalne ( kapsuły ratunkowe, okręty podwodne, nurek)

Źródło próbki Charakterystyka analitów

Osady denne i ściekowe

•rozpuszczone składniki gazowe (O

2

, CO

2

itp.)

Gleba

•rozpuszczone składniki organiczne

Komposty

•trihalometany (THM)

Ściółka leśna

•lotne związki organiczne (VOC)

•lotne związki chloroorganiczne (VOX) Materiał roślinny

•związki ropopochodne

Pyły i aerozole:

•pestycydy

▪atmosferyczne

▪atmosferyczne

•substancje •substancje powierzchniowo powierzchniowo czynne czynne (surfaktanty) (surfaktanty)

▪pyły z instalacji odpylania gazów

▪lotne pyły ze spalarni stałych

•związki metaloorganiczne (np. cynoorganiczne)

odpadów

•dioksyny (PCDD i PCDF)

Odpady komunalne i przemysłowe

•fenole niebezpieczne popioły

•wielopierścieniowe związki aromatyczne (WWA)

Materiał biologiczny (tkanki)

•polichlorowane bifenyle (PCB)

•rozpuszczone związki nieorganiczne) Produkty żywnościowe

•nutriendy (substancje pożywkowe)

•aniony

•metale ciężkie

•pH

S, O

3

,

Hg itp.)

▪śladowe zanieczyszczania organiczne

▪bardzo lotne związki organiczne (VVOC)

▪lotne związki organiczne (VOC)

▪średnio lotne związki organiczne (SVOC)

▪trudno lotne związki organiczne (POM)

▪dioksyny, polichlorowane dibenzodioksyny (PCDD)

polichlorowane dibenzofurany)

▪wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne

▪polchlorowane bifenyle (PCB)

▪pestycydy

▪suma węglowodorów (TH)

▪suma węglowodorów niemetanowych (NMTH)

▪freony

▪terpeny (emisja biologiczna)

,SO

2

,H

2

29

31

Stan skupienia próbki

Próbki ciekłe

Rodzaje analitów:

• związki nieorganiczne:

aniony i kationy

• związki organiczne

związki organiczne zaadsorbowane na powierzchni:

dioksyny

związki ropopochodne

Zródło próbki Charakterystyka analitów

Woda deszczowa, śnieg, lód

•rozpuszczone składniki gazowe (O

2

, CO

2

itp.)

Wody powierzchniowe

•rozpuszczone składniki organiczne

Wody głębinowe

•trihalometany (THM)

•lotne związki organiczne (VOC) Wody ze strefy nienasyconej

•lotne związki chloroorganiczne (VOX)

Woda morska

•związki ropopochodne

•pestycydy

Woda Woda wodociągowa wodociągowa (pitna) (pitna)

•substancje powierzchniowo czynne (surfaktanty)

Wody spływowe

Ścieki przemysłowe i komunalne

Woda energetyczna (kotłowa

Film powierzchniowy (rozlewy olejowe)

Woda porowa (w glebie)

Napoje i soki

związki ropopochodne

związki metaloorganiczne

pestycydy

•substancje powierzchniowo czynne (surfaktanty)

•związki metaloorganiczne (np. cynoorganiczne)

•dioksyny (PCDD i PCDF)

•fenole

•wielopierścieniowe związki aromatyczne (WWA)

•polichlorowane bifenyle (PCB)

•rozpuszczone związki nieorganiczne)

•nutriendy (substancje pożywkowe)

•aniony

•metale ciężkie

•pH

30



Pobieranie Pobieranie i i przygotowanie przygotowanie próbek próbek środowiskowych środowiskowych

1. Pełny proces stosowanej metodyki analitycznej obejmuje:

▪ pobierania reprezentatywnych próbek

▪ wstępna obróbka i konserwacja próbek

▪ transportu i przechowywania

▪ przygotowanie próbki

rozpuszczenie, rozcieńczenie, wzbogacenie analitów

▪ wydzielenie analitów z matrycy pierwotnej

▪ oddzielenie składników mieszaniny

▪ wykrycie, identyfikacja oraz oznaczenie analitów

▪ obróbka i statystyczna ocena wyników 2. 2. Pobieranie Pobieranie próbek próbek (proces (proces wieloetapowy) wieloetapowy)

▪ próbkowanie pierwotne (próbka laboratoryjna)

▪ próbkowanie wtórne (w laboratorium) 3. Błąd pobierania próbki

▪ heterogeniczność badanego materiału

▪ próbka dokładna i powtarzalna 4. Podstawowe typy próbek

▪ próbki chwilowe

▪ próbki zintegrowane

▪ ciągłe pobieranie próbek połączone z analizą

▪ próbki bioty (wykorzystując organizmy żywe)

Wstępna obróbka próbek środowiskowych

• nadanie odpowiednich cech fizycznych i usunięcie z niej interferentów

• utrwalenie składu próbki

• przeniesienie analitów do matrycy odbierającej

• wzbogacenie analitów

Podstawowe operacje obróbki próbek środowiskowych

1. 1. Próbki Próbki gazowe gazowe

❑odpylanie filtry ❑osuszanie

chemiczne środki adsorbenty adsorbenty (żele (żele wykraplanie i wymrażanie SiO

SiO

(Mg(ClO

2 2

, sita 4

molekularne, (pułapki )

2

, K

2

CO

3

)

kriogeniczne)

Al

2

O

3

)

osuszalniki permeacyjne ❑usuwanie interferentów

selektywne lub specyficzne utlenianie katalityczne selektywna adsorpcja lub absorpcja ❑ odtlenianie chemiczne lub katalityczne ❑izolacja i/lub wzbogacanie analitów

adsorpcja fizyczna na powierzchni stałych sorbentów chemisorpcja absorpcja w roztworze wymrażanie w pułapkach kriogenicznych filtry

, sita molekularne, Al

2

O

3

)

❑przechowywanie próbek obniżona temperatura ❑uwalnianie zatrzymanych analitów

ekstrakcja rozpuszczalnikiem desorpcja termiczna ekstrakcja płynami w stanie nadkrytycznym ❑wzbogacanie ekstraktów odparowanie nadmiaru rozpuszczalnika 2. Próbki ciekłe 2. Próbki ciekłe

❑usuwanie zawiesiny filtracja, odwirowanie ❑konserwacja

obniżenie pH próbki (zakwaszenie) dodanie bakteriocydów derywatyzacja analitów naświetlanie UV

5. Kategorie materiałów do próbek:

▪ homogenne (ciecze i gazy) bez składników reaktywnych

▪ homogenne ze składnikami reaktywnymi lub nietrwałymi

▪ wielofazowe lub heterogenne

▪ wymagające standardowych procedur 6. Zasady poboru próbki

• opis próbki

• • właściwe właściwe pojemniki pojemniki 7. Wzorce

• materiały odniesienia

• certyfikowane materiały odniesienia

naświetlanie UV przechowywanie próbki w temp. 4oC ❑izolacja i/lub wzbogacanie analitów ekstrakcja rozpuszczalnikiem ekstrakcja płynami w stanie nadkrytycznym ekstrakcja do fazy stałej ekstrakcja do fazy gazowej procesy membranowe procesy osmozy i ultrafiltracji wymrażanie i liofilizacja ❑wzbogacanie ekstraktów ❑oczyszczanie ekstraktów chromatografia cieczowa i żelowa ❑suszenie ekstraktów dodatek soli (np. Na

2

SO

4

)



2a. Konserwacja próbek wody 2a. Konserwacja próbek wody

❑chłodzenie próbki, przechowywanie w 4oC

analiza w krótkim czasie konserwacja chemiczna biocydy np. chloroform zakwaszanie próbki dodatek specyficznych konserwantów

3. Próbki stałe 3. Próbki stałe

❑rozdrabnianie ❑suszenie usuwanie wilgoci

łamanie i kruszenie mielenie w moździerzu lub w młynie

✓miejsce przeprowadzenia analizy pobranej próbki

na miejscu (in situ) za pomocą urządzeń przenośnych w laboratorium za pomocą stacjonarnych przyrządów pom. ✓sposób dostarczenia próbki do laboratorium

za pomocą gazowych sieci przewodów gazowych w pojemniku (pipety gazowe, worki, itp.) w pułapce zawierającej „koncentrat” analitów sposób pobierania próbki ze wzbogacaniem analitów metody pasywne i aspiracyjne ✓sposób wypełnienia pułapki z medium zatrzymującym

denudery i metody dynamiczne ✓rodzaj ✓rodzaj wypełnienia wypełnienia pułapki pułapki roztwór absorpcyjny w płuczce rurki absorpcyjne ze stałym sorbentem rurki sorpcyjne wypełnione nośnikiem z ciekłą fazą pułapka kriogeniczna miejsca pobierania próbki objętość pobieranej próbki

mała - od kilku cm3 do kilku m3; duża - od kilku do kilku tysięcy m3 czas pobierania próbki

próbki chwilowe - oznaczanie stężeń chwilowych próbki długookresowe - oznaczanie średniego stężenia poziom automatyzacji i robotyzacji pobierania próbki

metody manualne i instrumentalne w pełni zautomatyzowane

mielenie w moździerzu lub w młynie ❑zmniejszanie masy próbki

ćwiartkowanie i wykorzystywanie urządzeń do dzielenia próbki ❑przygotowanie próbki o odpowiedniej granulacji

analiza sitowa mineralizacja roztwarzanie w stężonych kwasach roztwarzanie w wodorotlenkach metali alkalicznych roztwarzanie w odczynnikach kompleksujących rozkład przez stapianie z topnikami spopielanie mineralizacja mikrofalowa

❑izolacja i/lub wzbogacanie analitów

ekstrakcja rozpuszczalnikiem w aparacie Soxhleta ekstrakcja płynami w stanie nadkrytycznym sonikacja (działanie ultradźwiękami) ekstrakcja za pomocą strumienia gazu płuczącego desorpcja termiczna ❑wzbogacanie ekstraktu ❑oczyszczanie ekstraktu

Analiza Analiza śladów śladów

Główne Główne parametry parametry klasyfikujące klasyfikujące pobierane pobierane próbki próbki gazowe gazowe ✓stan skupienia materiału do analizy ✓rodzaj rodzaj analitów analitów składniki organiczne i nieorganiczne forma występowania analitów w próbce

gazy i pary; pyły i aerozole poziom stężeń analitów w próbce

składniki: główne, uboczne (domieszki), śladowe i ultraśladowe lotność analitów

bardzo lotne lotne t

wrz

< 100oC średnio lotne 100oC < t

wrz

< 250oC nielotne 250oC < t

wrz t

wrz

< > 400oC

400oC

Współpraca

Wczytywanie...