آنالیز فلزات سنگین در خاک با دستگاه جذب اتمی

آنالیز فلزات سنگین در خاک با دستگاه جذب اتمی پرکین المر مدل PinAAcle 900H

خاک ، به عنوان ریشه زنجیره غذایی ، نقشی اساسی در ایمنی مواد غذایی دارد. با این حال ، طبق گزارش منابع خاک جهان (FAO ، 2015) ، تقریباً 33٪ از کل خاک جهانی به دلیل توسعه و استفاده بیش از حد یا نامناسب توسط فعالیت های انسانی تخریب شده است.

آلودگی خاک با فلزات سنگین یکی از گسترده ترین و شدیدترین مشکلات زیست محیطی است. این آلودگی نه تنها تولید محصولات را کاهش می دهد ، بلکه بر سلامت افرادی که مواد غذایی حاصل را مصرف می کنند نیز تأثیر می گذارد.

با افزایش دانش در مورد تأثیر فلزات سنگین مواد غذایی بر سلامت انسان ، کیفیت منابع خاک توجه و نگرانی قابل توجهی را به خود جلب کرده است.

از آنجا که تخریب نمی شوند و سمی هستند ، فلزات سنگین در بدن انسان تجمع می یابد و منجر به بیماری های مختلف جدی از جمله سرطان می شود.

کادمیوم (Cd) ، سرب (Pb) و کروم (Cr) معمولاً به عنوان عناصر بسیار سمی در نظر گرفته می شوند زیرا حتی برای غلظت های پایین برای انسان مضر هستند.

روی (روی) ، نیکل (نیکل) و مس (مس) فلزات اساسی برای گیاهان در غلظت کمیاب هستند اما اگر در غلظت های بالاتر وجود داشته باشند سمی هستند.

بنابراین ، نظارت معمول بر این شش فلز در خاک برای محافظت از کیفیت و ایمنی مواد غذایی از اهمیت حیاتی برخوردار است.

با گسترش سریع اقتصادی ، مسئله آلودگی خاک در چین به طور فزاینده ای جدی شده است.

  برای جلوگیری و کنترل آلودگی خاک ، دولت چین “ده برنامه اقدام” را اجرا کرد و ارزیابی سراسری کیفیت خاک را انجام داد که شامل نمونه برداری و تجزیه و تحلیل نمونه های خاک در سراسر چین است ، که از سال 2016 آغاز شده و همچنان ادامه دارد.

در همین حال ، در آگوست 2018 ، وزارت حفاظت از محیط زیست چین استاندارد ملی کیفیت خاک GB 15618-2018 را صادر کرد که حداکثر غلظت فلزات سنگین را هم در کشاورزی و هم در خاک های ساختمانی تعریف می کند.

  در نتیجه ، سازمان حفظت محیط زیست دولت با دقت بیشتری کیفیت خاک را کنترل خواهند کرد.

غلظت غربالگری خطر برای فلزات سمی در خاک های کشاورزی و ساختمانی در جدول 1 نشان داده شده است.

طیف سنجی جذب اتمی (AAS) در استاندارد GB 15618-2018 و GB 36600-2018 به عنوان روش تحلیلی برای تعیین این فلزات سنگین تعریف شده است ، در این روش  جذب اتمی  کوره گرافیت AA (GFAAS) برای تجزیه و تحلیل سرب و کادمیم  و دستگاه جذب اتمی شعله AA    FAAS  برای آنالیز فلزات کروم , مس , نیکل و روی Cr ، Cu ، Ni و Zn   مشخص شده است.

با این حال ، برای آزمایشگاه های آزمایش شیمی تجزیه و آزمایشگاههای سم شناسی ، تعیین عناصر فلزات سنگین در خاک به دلیل تنوع زیاد نمونه های خاک و نیازهای سختگیرانه برای دقت و توان عملیاتی ، یک چالش بوده است.

استاندارد رسمی چینی شامل یک روش آماده سازی نمونه است که زمانبر است و برای تعداد زیادی از نمونه ها مناسب نیست.

روشهای معمول هضم برای نمونه های خاک با استفاده از هات پلیت و  یا سیستم هضم مایکروویو دایجسشن با ترکیبات اسیدی زیر استفاده می کنند: HNO3-HCl یا HNO3-HF (EPA 3050b ، EPA 3051a ، EPA 3052) یا HNO3-HCl-HF-HClO4 (GB 15618 )

تجزیه خاک با این روشها به طور معمول 2-3 ساعت طول می کشد و به حجم زیادی اسید نیاز دارد. هرچه اسید بیشتر استفاده شود ، احتمال آلودگی بیشتر و طول عمر لوله های گرافیت نیز کمتر است.

این متد در مورد توسعه یک روش هضم سریع و قابل اعتماد خاک برای تعیین سریع و دقیق عناصر روی , مس , سرب , کادمیم , کروم و نیکل Cd ، Cr ، Cu ، Ni ، Pb و Zn توسط طیف سنجی جذب اتمی بحث می کند

جدول شماره 2 میزان حد تشخیص یا حد مجاز فلزات سنگین در خاک را با mg/kg در 4 کشور آلمان , استرالیا , کانادا و هلند نشان می دهد.

تجربی

استانداردها ، مواد شیمیایی و مواد مرجع معتبر از استانداردهای تک عنصر PerkinElmer به عنوان استانداردهای اصلی برای تهیه استانداردهای کالیبراسیون استفاده شد.

همه استانداردها با دستگاه دیونایزر آب خالص ساز Water Purification تهیه شده است.

مزایای دستگاه هضم نمونه مایکروویو دایجسشن نسبت به روشهای سنتی :

دستگاه هضم نمونه مایکروویو دایجسشن مزیت کاهش زمان آماده سازی نمونه و افزایش طول لوله گرافیت را با استفاده از مقادیر کمتری از اسیدهای کمتر تهاجمی فراهم می کند.

بعنوان مثال فقط 6 میلی لیتر اسید در این روش هضم استفاده می شود ، در حالی که 10-20 میلی لیتر مورد نیاز در سایر روش های هضم است. علاوه بر این ، استفاده از ظروف یکبار مصرف PP با سیستم هضم SPB نیز آلودگی را به حداقل می رساند.

دستگاه جذب اتمی

همه اندازه گیری ها با استفاده از دستگاه طیف سنج جذب اتمی شعله و کوره   PerkinElmer PinAAcle ™ 900H انجام شد می تواند

استفاده از فیبر نوری پیشرفته در طیف سنج های سری PerkinElmer’s PinAAcle 900 میزان عبور نور را به حداکثر می رساند و حد تشخیص Detection Limit را بهبود می بخشد.

سیستم نوری پرتوی دوتایی Double Beam و دتکتور Solid State با بازدهی بالا ، نسبت سیگنال به نویز بالایی را ایجاد می کند و تصحیح پس زمینه دوتریوم بیشتر تداخل ها را از بین می برد.

مونتاژ استاندارد نبولایزر با حساسیت بالا ، مقاوم در برابر خوردگی با مویرگی Pt / Ir و یک سر مشعل 10 سانتی متری هوا-استیلن با یک شکاف برای تمام اندازه گیری های جذب شعله استفاده شد.

تمام آنالیزهای کوره گرافیت با لوله های گرافیت Massmanntype / HGA انجام شده و از نمونه نمونه خودکار AS 900 با سینی 148 موقعیتی استفاده شده است. لامپ های کاتدی توخالی Lumina ((HCL) برای همه عناصر استفاده شد.

نبولایزر استاندارد با حساسیت بالا ، مقاوم در برابر خوردگی با مویرگی Pt / Ir و یک برنر استیلن  10 سانتی متری هوا-استیلن با یک شکاف برای تمام اندازه گیری های جذب شعله استفاده شد.

تمام آنالیزهای کوره گرافیت با لوله های گرافیت Massmanntype / HGA انجام شده و از اتوسمپلر اتوماتیک AS 900 با سینی 148 ویالی استفاده شده است.

  لامپ های هالوکاتد لومینا Lumina  HCL برای همه عناصر استفاده شد.

نتیجه

دستگاه طیف سنج جذب اتمی PinAAcle 900H AA ، مجهز به هر دو مد شعله و کوره گرافیت HGA ، عملکرد فوق العاده ای را برای تجزیه و تحلیل انواع نمونه خاک در طیف گسترده ای از غلظت ها فراهم می کند.

ترکیبی از کوره گرافیت و  شعله  در PinAAcle 900H یک سیستم کم هزینه با حساسیت برتر مورد نیاز برای آزمایش فلزات سنگین در ماتریس خاک ارائه می دهد.

استفاده از بلوک آماده سازی SPB برای هضم نمونه اولیه ، احتمال آلودگی را در عین افزایش بهره وری برای آزمایشگاه به حداقل می رساند.

نتایج معادل را می توان در مدل جذب اتمی کوره شعله سیستم زیمان PinAAcle 900T نیز بدست آورد.

استفاده از اتوسمپلر AS 900 عملکرد بدون نظارت دستگاه را تسهیل می کند.

 تجهیزات جانبی و مصرفی دستگاه جدب اتمی جهت آنالیز فلزات سنگین در خاک

آنالیز فلزات سنگین در خاک با دستگاه جذب اتمی