Talajminták ultrahangos feldolgozása környezeti elemzéshez

Az ultrahangos kezelőberendezések jelentősen megkönnyítik a talajminták előkészítését, amely a környezeti elemzés egyik kulcsfontosságú lépése. A talajmátrixok heterogén és gyakran nehezen feltárható jellege miatt elengedhetetlen egy hatékony és reprodukálható technika alkalmazása. Az ultrahangos kezelés kíméletes, ugyanakkor rendkívül hatékony módon segíti a molekulák extrakcióját – lehetővé téve a megbízható és reprodukálható analitikai eredmények elérését. A talajminták ultrahangos feldolgozása hatékony eszközzé vált a környezeti és mezőgazdasági elemzésben, és az extrakciós hozam, a sebesség, a csökkentett oldószer-felhasználás és az analitikai teljesítmény tekintetében jelentős előnyöket kínál a hagyományos megközelítésekhez képest.

Ultrahangos extrakció a környezeti elemzésben

A nagy teljesítményű, szondás ultrahangos kezelőberendezésekkel végzett, ultrahanggal segített extrakció (UAE) kivételes képességeket mutatott az összetett szilárd mátrixok dezaggregálásában és a kötött analitok felszabadításában. A Hielscher Ultrasonics az ultrahangos homogenizátorainak megbízhatósága, szabályozhatósága és energiasűrűsége révén mind laboratóriumi, mind terepi körülmények között előnyben részesített választássá vált. Ezek a rendszerek különösen alkalmasak talajminták mennyiségi elemzés előtti előkészítésére, a szennyező anyagok széles körére kiterjedően, beleértve a nehézfémeket, a környezetben tartósan megmaradó szerves szennyező anyagokat (POP-k) és a félig illékony szerves vegyületeket (SVOC-k).

Ultrahangos kezelés – Nyomnyi mennyiségű ásványi anyagok és szennyező anyagok megbízható extrakciója a talajból

Az ultrahangos kezelés rendkívül hatékony technika a talaj ásványi és szerves frakcióin adszorbeálódott, nyomnyi mennyiségben jelen lévő elemek és vegyületek felszabadítására. Ezért az ultrahangos kezelést gyakran alkalmazzák előkezelési lépésként gázkromatográfiával (GC), induktív csatolású plazma-tömegspektrometriával (ICP-MS) vagy atomabszorpciós spektroszkópiával (AAS) végzett elemanalízishez, mivel az ultrahangos extrakció pontos mennyiségi meghatározásra alkalmas, homogenizált, részecskementes extraktumokat biztosít. Ez a módszer teljes mértékben kompatibilis az EPA 3550C módszerével, amely szabványosított eljárás a félig illékony szerves anyagok ultrahangos extrakciójára szilárd anyagokból, például talajokból, üledékekből és iszapokból.

Az elemanalízisen túl az ultrahangos extrakciót hidrofób szerves szennyező anyagok meghatározására is alkalmazzák, beleértve a policiklusos aromás szénhidrogéneket (PAH-k), a poliklórozott bifenileket (PCB-k), a dioxinokat és a peszticidek különböző osztályait. A hagyományos technikák, például a Soxhlet-extrakció, bár megbízhatók, munkaigényesek és időigényesek. Ezzel szemben az ultrahangos extrakció jelentősen, több óráról néhány percre rövidíti a feldolgozási időt. Ugyanakkor az ultrahangos kezelés hasonló vagy jobb visszanyerési arányt biztosít. Emellett minimálisra csökkenti a labilis vegyületek hőbomlását, amely a magas hőmérsékletű módszerek esetében gyakori probléma.

Eljárás: talajminták előkészítése TEM-EDX elemzéshez

Ezt az eljárást Shrivastava és munkatársai (2019) dolgozták ki, és bemutatja a VialTweeter érintkezésmentes ultrahangos kezelőberendezés használatát talajminták egyszerű és megbízható előkészítésére TEM-EDX elemzéshez.

Anyagok és reagensek

• Porított talajminta (20 mg)
• 0,2%-os nátrium-dodecil-szulfát- (SDS-) oldat
• Ultratiszta (ultramagas minőségű, UHQ) víz
• VialTweeter ultrahangos kezelőberendezés
• Poli-L-lizinnel (PLL) funkcionalizált, szénbevonatú réz TEM-rácsok
  Parafilm®
• 2 mL-es Eppendorf-csövekkel kompatibilis alumínium- (Al-) kúpok
• Szabványos 2 mL-es Eppendorf-centrifugacsövek
• Kilendülő rotoros centrifuga
• Pipetták és steril pipettahegyek

Eljárás

1. A talaj diszpergálása
   • Mérjen ki 20 mg porított talajt.
   • Diszpergálja a talajt 100 mL 0,2%-os SDS-oldatban.
   • Keverje össze alaposan, hogy minden részecske szuszpenzióba kerüljön.
2. Hígítás
   • Hígítsa a szuszpenziót 1:10 arányban ultramagas minőségű (UHQ) vízzel.
   • Óvatosan keverje össze, hogy homogén hígított mintát kapjon.
3. Ultrahangos diszpergálás
   • Vigyen át 1 mL hígított talajszuszpenziót egy megfelelő mintatartó fiolába.
   • Kezelje a mintát ultrahanggal a VialTweeter érintkezésmentes ultrahangos kezelőberendezés használatával 1 percig a talajrészecskék dezaggregálása és az egyenletes diszpergálás elősegítése érdekében.
4. A rácsok előkészítése centrifugáláshoz
   • Helyezze a poli-L-lizinnel funkcionalizált, szénbevonatú réz TEM-rácsokat az erre szolgáló alumíniumkúpokra.
   • Fedje le a kúpokat vékony Parafilm® réteggel a rácsok stabilizálásához.
   • Helyezze a rácsokkal ellátott kúpokat 2 mL-es Eppendorf-csövekbe.
5. A minta betöltése és centrifugálás
   • Óvatosan pipettázzon 1 mL ultrahanggal kezelt talajszuszpenziót minden előkészített Eppendorf-csőbe, ügyelve arra, hogy a szuszpenzió teljesen ellepje a TEM-rácsot.
   • Helyezze a csöveket kilendülő rotoros centrifugába.
   • Centrifugálja 14 000 × g mellett 1 órán át szobahőmérsékleten, hogy a talajrészecskék a TEM-rácsra ülepedjenek.
6. Centrifugálás utáni kezelés
   • Centrifugálás után óvatosan távolítsa el a TEM-rácsokat a kúpokról.
   • Ha nem használja fel azonnal a rácsokat, hagyja őket környezeti körülmények között, pormentes környezetben megszáradni.
7. Elektronmikroszkópia
   • Az elemi összetétel jellemzéséhez elemezze az előkészített TEM-rácsokat erre szolgáló, energiadiszperzív röntgenspektroszkópiával (EDX) felszerelt pásztázó transzmissziós elektronmikroszkóppal (STEM).

Hielscher szondás és érintkezésmentes ultrahangos kezelőberendezések talajminták előkészítéséhez

A Hielscher Ultrasonics szondás és érintkezésmentes (pl. VialTweeter, UIP400MTP) ultrahangos kezelőberendezéseket egyaránt kínál, amelyeket a kutatásban és a környezeti elemzésben végzett talajminta-előkészítés követelményeire optimalizáltak. A szondás ultrahangos kezelőberendezések nagy intenzitású akusztikus energiát juttatnak közvetlenül a mintába, lehetővé téve a nyomelemek, a nehézfémek és a szerves szennyező anyagok hatékony extrakcióját összetett talajmátrixokból. Ezek a rendszerek ideálisak az intenzív homogenizálást vagy oldószerrel segített extrakciót igénylő eljárásokhoz. A Hielscher érintkezésmentes modelljei, például a több csövet kezelő VialTweeter ultrahangos kezelőberendezés vagy a mikrolemezekhez készült UIP400MTP ultrahangos kezelőberendezés, több lezárt fiola vagy többlyukú lemez egyidejű, szennyeződésmentes feldolgozását biztosítják, ezért kiválóan alkalmasak szabványosított munkafolyamatokhoz, párhuzamos elemzéshez és nyomnyi mennyiségű analitokat érintő érzékeny alkalmazásokhoz.
Mind a szondás, mind az érintkezésmentes ultrahangos kezelőberendezések gyors, reprodukálható és méretnövelhető minta-előkészítést tesznek lehetővé, megfelelve a környezettudomány és a geokémia analitikai követelményeinek.
A Hielscher ultrahangos kezelőberendezések egyik fő előnye a konfigurálhatóságuk. Az amplitúdó, az impulzusüzemmód (ciklusüzemmód) és a feldolgozási térfogat finomhangolásának lehetősége különböző talajtípusokhoz és analitosztályokhoz igazított eljárásokat tesz lehetővé. A programozható beállítások és az automatikus adatnaplózás megkönnyítik a megbízható és reprodukálható eredmények elérését. A Hielscher ultrahangos kezelőberendezések automatizált rendszerekkel, miniatürizált érzékelőkkel és valós idejű adatgyűjtő platformokkal való integrálhatósága csökkenti a munkaigényt és javítja a mintakezelést. Robusztusságuk és az átfolyó cellákkal való kompatibilitásuk a méretnövelést is lehetővé teszi nagy mintafeldolgozási kapacitású laboratóriumokban és ipari monitorozási alkalmazásokban.
 

Az alábbi táblázat tájékoztatást ad laboratóriumi méretű ultrahangos kezelőberendezéseink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:

A Hielscher többmintás ultrahangos kezelőberendezéseinek modelljei UIP400MTP mikrolemezekhez, VialTweeter és CupHorn: nagy sebességű és nagy mintafeldolgozási kapacitású minta-előkészítés

Tervezés, gyártás és tanácsadás – Németországban készült minőség

A Hielscher ultrahangos kezelőberendezések a legmagasabb minőségi és tervezési követelményeikről ismertek. A robusztusság és az egyszerű üzemeltetés lehetővé teszi ultrahangos kezelőberendezéseink zökkenőmentes integrálását ipari létesítményekbe. A Hielscher ultrahangos kezelőberendezések könnyedén megbirkóznak a zord körülményekkel és a nagy igénybevételt jelentő környezetekkel.

A Hielscher Ultrasonics ISO-tanúsítvánnyal rendelkező vállalat, és különös hangsúlyt fektet a legkorszerűbb technológiát és felhasználóbarát működést kínáló, nagy teljesítményű ultrahangos kezelőberendezésekre. A Hielscher ultrahangos kezelőberendezések természetesen megfelelnek a CE előírásainak, valamint az UL, a CSA és a RoHs követelményeinek.