Ултразвукова обработка на почвени проби за анализ на околната среда

Соникаторите улесняват значително подготовката на почвени проби, което е важен етап от анализа на околната среда. Като се има предвид хетерогенният и често неподатлив характер на почвените матрици, ефективната и възпроизводима техника е от съществено значение. Соникацията помага за извличането на молекули по щадящ, но много ефективен начин – което дава възможност за надеждни и възпроизводими аналитични резултати. Ултразвуковата обработка на почвени проби се превърна в мощен инструмент за анализ на околната среда и селското стопанство, предлагащ значителни предимства пред конвенционалните подходи по отношение на добива на екстракция, скоростта, намалената употреба на разтворители и аналитичните резултати.

Ултразвукова екстракция в анализа на околната среда

Ултразвуково подпомаганата екстракция (УЕА) с помощта на високоефективни сонатори тип "сонда" демонстрира изключителни възможности за дезагрегиране на сложни твърди матрици и освобождаване на свързани аналити. Hielscher Ultrasonics се е утвърдила като предпочитан избор както в лабораторни, така и в полеви условия поради надеждността, настройваемостта и енергийната плътност на своите ултразвукови хомогенизатори. Тези системи са особено подходящи за подготовка на почвени проби преди количествен анализ, като се занимават с широк спектър от замърсители, включително тежки метали, устойчиви органични замърсители (УОЗ) и полулетливи органични съединения (ПЛОС).

ултразвук – Надеждно извличане на микроелементи и замърсители от почвата

Ултразвуковото въздействие е изключително ефективна техника за освобождаване на микроелементи и съединения, адсорбирани върху минерални и органични фракции на почвата. Това е причината, поради която ундикацията обикновено се използва като етап от предварителната обработка за елементен анализ чрез газова хроматография (ГХ), масспектрометрия с индуктивно свързана плазма (ICP-MS) или атомна абсорбционна спектроскопия (ААС), тъй като ултразвуковата екстракция осигурява хомогенизирани екстракти без частици, подходящи за точно количествено определяне. Този метод е напълно съвместим с метод 3550C на EPA, стандартизиран протокол за ултразвукова екстракция на полулетливи органични вещества от твърди вещества, като почви, утайки и утайки.

Освен за елементен анализ, ултразвуковата екстракция се прилага и за определяне на хидрофобни органични замърсители, включително полициклични ароматни въглеводороди (ПАВ), полихлорирани бифенили (ПХБ), диоксини и различни класове пестициди. Традиционните техники, като екстракцията по Сокслет, макар и надеждни, са трудоемки и отнемат много време. За разлика от тях, ултразвуковата екстракция значително съкращава времето за обработка от няколко часа на няколко минути. В същото време ултразвуковата екстракция осигурява сравними или по-високи нива на възстановяване. То също така свежда до минимум термичното разграждане на лабилните съединения, което е често срещан проблем при високотемпературните методи.

Протокол: Подготовка на почвена проба за TEM-EDX анализ

Този протокол е разработен от Shrivastava et al. (2019) и демонстрира използването на безконтактния сонатор модел VialTweeter за лесно и надеждно приготвяне на почвени проби за TEM-EDX анализ.

Материали и реактиви

• Прахообразна почвена проба (20 mg)
• 0.2% разтвор на натриев додецилсулфат (SDS)
• Свръхчиста (свръхвисококачествена, UHQ) вода
• Ултразвуков апарат VialTweeter
• Поли-L-лизин (PLL) - функционализирани медни TEM решетки с въглеродно покритие
  Parafilm®
• Алуминиеви (Al) конуси, съвместими с 2 мл епруветки Eppendorf
• Стандартни центрофужни епруветки Eppendorf с обем 2 мл
• Центрофуга с въртящ се ротор
• Пипети и стерилни накрайници

Процедура

1. Разсейване на почвата
   • Претеглете 20 mg прахообразна почва.
   • Диспергирайте почвата в 100 ml 0,2% разтвор на SDS.
   • Разбъркайте добре, за да осигурите пълна суспензия на частиците.
2. разреждане
   • Разредете суспензията в съотношение 1:10 с вода със свръхвисоко качество (UHQ).
   • Разбъркайте внимателно, за да получите хомогенна разредена проба.
3. Ултразвукова дисперсия
   • Прехвърлете 1 ml от разредената почвена суспензия в подходящ флакон.
   • Соникация на пробата с помощта на безконтактния сонатор VialTweeter в продължение на 1 минута, за да се разградят почвените частици и да се постигне равномерно разпръскване.
4. Подготовка на решетката за центрофугиране
   • Поставете поли-L-лизин-функционализирани медни ТЕМ решетки с въглеродно покритие върху специални алуминиеви конуси.
   • Покрийте конусите с тънък слой Parafilm®, за да стабилизирате решетките.
   • Поставете конусите с монтирани решетки в епруветки от 2 ml на Eppendorf.
5. Зареждане на пробата и центрофугиране
   • Внимателно пипнете по 1 ml от суспензията на почвата в подготвената епруветка на Eppendorf, като се уверите, че суспензията покрива изцяло решетката на TEM.
   • Поставете епруветките в центрофуга с въртящ се ротор.
   • Центрофугирайте при 14 000 × g в продължение на 1 час при стайна температура, за да нанесете почвените частици върху решетката на ТЕМ.
6. Обработка след центрофугиране
   • След центрофугирането извадете внимателно решетките на ТЕМ от конусите.
   • Ако не се използват веднага, оставете решетките да изсъхнат при околни условия в безпрашна среда.
7. Електронна микроскопия
   • Анализирайте подготвените TEM решетки с помощта на специален сканиращ трансмисионен електронен микроскоп (STEM), оборудван с енергийно-дисперсна рентгенова спектроскопия (EDX) за елементарно охарактеризиране.

Hielscher Сонда тип и безконтактни сонатори за подготовка на почвени проби

Hielscher Ultrasonics предлага както сонди, така и безконтактни (напр. VialTweeter, UIP400MTP) сонатори, оптимизирани за изискванията за подготовка на почвени проби в областта на научните изследвания и анализа на околната среда. Соникаторите тип "сонда" доставят високоинтензивна акустична енергия директно в пробата, което позволява ефективно извличане на микроелементи, тежки метали и органични замърсители от сложни почвени матрици. Тези системи са идеални за протоколи, изискващи интензивна хомогенизация или екстракция с помощта на разтворител. Безконтактните модели на Hielscher, като например соникатора за много тръби VialTweeter или соникатора за микроплатки UIP400MTP, осигуряват едновременна, незамърсяваща обработка на множество запечатани флакони или плаки с много ямки, което ги прави изключително подходящи за стандартизирани работни процеси, паралелен анализ и чувствителни приложения, включващи аналити на ниво следи.
Както сондите, така и безконтактните сонатори подпомагат бързото, възпроизводимо и мащабируемо приготвяне на пробите, отговаряйки на аналитичните изисквания в областта на екологията и геохимията.
Ключово предимство на соникаторите на Hielscher е тяхната конфигурируемост. Възможността за фина настройка на амплитудата, режима на импулсите (режим на цикъла) и обема на обработката дава възможност за персонализирани протоколи за различни типове почви и класове аналити. Програмируемите настройки и автоматичното протоколиране на данните улесняват получаването на стабилни и възпроизводими резултати. Възможността за интегриране на сонаторите на Hielscher с автоматизирани системи, миниатюрни сензори и платформи за събиране на данни в реално време намалява труда и подобрява обработката на пробите. Тяхната здравина и съвместимост с поточни клетки също така позволяват увеличаване на мащаба за лаборатории с висока производителност и приложения за промишлен мониторинг.
 

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати с лабораторен размер:

Модели на Hielscher Multi-Sample Sonicator UIP400MTP за микроплаки, ФлаконВисокоговорител за високи честоти и Cuphorn: високоскоростна и високопроизводителна подготовка на пробите

Проектиране, производство и консултиране – Качество, произведено в Германия

Ултразвуковите апарати Hielscher са добре известни със своите най-високи стандарти за качество и дизайн. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени съоръжения. Тежките условия и взискателните условия се справят лесно с ултразвуковите апарати на Hielscher.

Hielscher Ultrasonics е сертифицирана по ISO компания и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови уреди, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher са съвместими с CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.