DEGRADACJA ANALITÓW, KONSERWACJA I
PRZECHOWYWANIE PRÓBEK
Dr in
Ŝ
. Agata Kot-Wasik, Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gda
ń
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 :
• Reakcje chlorowania.
Powód: wolny chlor (np.: w przypadku wody uzdatnianej metod chlorowania).
Mo Ŝe on reagowa
ć
z obecnymi w próbce zwi zkami organicznymi ą tworz c chlorowcopochodne organiczne.ą
• 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: absorpcja CO2 z powietrza
Skutek: obni enie pH oraz twardo ci wody
(w wyniku wytr cania sią ę w ęglanu 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.
Reakcjom utleniania ulegaj metale na nią Ŝszych stopniach utlenienia (przykład: utlenianie jonów Fe(II) do Fe(III)), zwi zki nieorganiczne np.: ą cyjanki, jodki, siarczki, siarczyny oraz zwi zki organiczne.ą
• Reakcje redukcji.
W obecno ci substancji organicznych, takich jak np.:
jony S2- i Fe2+, chrom(VI) mo e ulega redukcji do chromu(III)
• Ulatnianie.
Prowadzi do zani Ŝenia pocz tkowej wartoą
ś
ci st ę Ŝenia substancji lotnych.
• Adsorpcja.
Dotyczy metali rozpuszczonych lub w postaci koloidalnej oraz niektórych zwi zków organicznych (np. WWA) ą
Zachodzi na na
ś
ciankach naczynia lub na cz stkach ą zawiesiny wyst ępuj cej w próbce. ą
Jest zwi zana z ich rozpuszczalnoą
ś
ci w wodzie oraz ą warto
ś
ci współczynnika podziału oktanol-woda (Ką ow).
Procesy fizykochemiczne.
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
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100
czas ekspozycji [dni]
ilość analitu [%]
WODA MORSKA
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 niewielkiej ilo ci odczynników chemicznych.
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 biologiczn mikroorganizmów.
2. Dodatek biocydów.
Zwi zki chemiczne, które zatrzymuj lub spowalniaj aktywno biologiczn
mikroorganizmów, s nazywane biocydami.
Do najcz ę
ś
ciej stosowanych biocydów nale Ŝ :ą
• Chlorek rt ęci(II) (HgCl2) - bardzo skuteczny
ś
rodek utrwalaj cy,ą
hamuj cy wzrost bakterii w próbkach wodnych; stosowany jest w bardzoą szerokim zakresie st ę Ŝe
ń
najcz ę
ś
ciej od l do 500 µg/cm3.
• Chloroform.
ś
rodek spowalniaj cy przebieg procesów biologicznych wą próbce. Zapobiega chemicznej hydrolizie i biologicznej degradacji
zwi zków poprzez ekstrakcją ę analitów oraz toksyczno
ś ć
dla mikroorganizmów (np. fosforoorganicznych pestycydów).
• Formaldehyd. spowalnia aktywno
ś ć
biologiczn mikroorganizmówą
• Tymol.
Konserwacja fizykochemiczna
W przypadku wielu analitów organicznych etap przechowywania próbek jest zast powany
przechowywaniem koncentratów
uzyskanych po procesie izolacji i wzbogacenia.
