Ультразвукова обробка зразків ґрунту для екологічного аналізу

Сонатори значно полегшують підготовку зразків ґрунту, що є критично важливим етапом в екологічному аналізі. Враховуючи гетерогенну і часто непокірну природу ґрунтових матриць, ефективна і відтворювана методика має важливе значення. Ультразвукова обробка допомагає витягувати молекули м'яким, але високоефективним способом – що дозволяє отримувати надійні та відтворювані аналітичні результати. Ультразвукова обробка зразків ґрунту стала потужним інструментом в екологічному та сільськогосподарському аналізі, пропонуючи значні переваги над традиційними підходами з точки зору виходу екстракції, швидкості, зменшення використання розчинників та аналітичної продуктивності.

Ультразвукова екстракція в аналізі навколишнього середовища

Екстракція за допомогою ультразвуку з використанням високопродуктивних ультразвукових датчиків зондового типу продемонструвала виняткові можливості в дезагрегації складних твердих матриць і вивільненні зв'язаних аналітів. Hielscher Ultrasonics зарекомендувала себе як кращий вибір як в лабораторних, так і в польових умовах завдяки надійності, налаштовуваності та щільності енергії своїх ультразвукових гомогенізаторів. Ці системи особливо добре підходять для підготовки зразків ґрунту перед кількісним аналізом, працюючи з широким спектром забруднювачів, включаючи важкі метали, стійкі органічні забруднювачі (СОЗ) і напівлеткі органічні сполуки (НЛОС).

ультразвукова хвороба, – Надійне вилучення мікроелементів і забруднювачів з ґрунту

Ультразвукова обробка є надзвичайно ефективною технікою для вивільнення мікроелементів та сполук, адсорбованих на мінеральних та органічних фракціях ґрунту. Це причина, чому ультразвукова обробка зазвичай використовується як етап попередньої обробки для елементного аналізу за допомогою газової хроматографії (ГХ), мас-спектрометрії з індуктивно зв'язаною плазмою (ICP-MS) або атомно-абсорбційної спектроскопії (AAS), оскільки ультразвукова екстракція забезпечує гомогенізовані екстракти без частинок, придатні для точного кількісного визначення. Цей метод повністю сумісний з методом EPA 3550C, стандартизованим протоколом для ультразвукової екстракції напівлетких органічних речовин з твердих речовин, таких як ґрунти, осади і мули.

Крім елементного аналізу, ультразвукова екстракція застосовується для визначення гідрофобних органічних забруднювачів, включаючи поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ), поліхлоровані біфеніли (ПХБ), діоксини і різні класи пестицидів. Традиційні методи, такі як екстракція Сокслета, хоча і є надійними, але трудомісткими і тривалими. На відміну від них, ультразвукова екстракція значно скорочує час обробки з декількох годин до декількох хвилин. У той же час, ультразвукова обробка забезпечує порівнянну або вищу швидкість відновлення. Це також мінімізує термічну деградацію лабільних сполук, що є загальною проблемою для високотемпературних методів.

Протокол: Підготовка зразків ґрунту до ТЕМ-EDX аналізу

Цей протокол був розроблений Shrivastava та ін. (2019) і демонструє використання безконтактного сокатора моделі VialTweeter для простої та надійної підготовки зразків ґрунту для ТЕМ-EDX аналізу.

Матеріали та реактиви

• Порошкоподібний зразок ґрунту (20 мг)
• 00,2% розчин додецилсульфату натрію (SDS)
• Надчиста (надвисокої якості, UHQ) вода
• Ультразвуковий пристрій VialTweeter
• Функціоналізована полі-L-лізином (PLL) мідна ТЕМ решітка з вуглецевим покриттям
  Parafilm® (Парафільм)
• Алюмінієві (Al) конуси, сумісні з пробірками Eppendorf на 2 мл
• Стандартні центрифужні пробірки Eppendorf на 2 мл
• Поворотна роторна центрифуга
• Піпетки та стерильні наконечники

Процедура

1. Розсіювання ґрунту
   • Зважте 20 мг порошкоподібного ґрунту.
   • Розчиніть ґрунт у 100 мл 0,2% розчину SDS.
   • Ретельно перемішайте, щоб забезпечити повну суспензію частинок.
2. Розведення
   • Розведіть суспензію 1:10 водою надвисокої якості (UHQ).
   • Обережно перемішайте, щоб отримати однорідний розведений зразок.
3. Ультразвукова дисперсія
   • Перенесіть 1 мл розведеної ґрунтової суспензії у відповідну пробірку.
   • Прозвучить зразок за допомогою безконтактного сокатора VialTweeter протягом 1 хвилини, щоб дезагрегувати частинки ґрунту і сприяти рівномірному розсіюванню.
4. Підготовка сітки до центрифугування
   • Помістіть полі-L-лізин-функціоналізовані мідні TEM-сітки з вуглецевим покриттям на спеціальні алюмінієві конуси.
   • Покрийте конуси тонким шаром Parafilm®, щоб стабілізувати сітки.
   • Вставте конуси зі встановленими сітками в пробірки Eppendorf об'ємом 2 мл.
5. Завантаження та центрифугування зразків
   • Обережно внесіть 1 мл обробленої ультразвуком суспензії ґрунту в кожну підготовлену пробірку Еппендорфа, переконавшись, що суспензія повністю покриває сітку ПЕМ.
   • Помістіть пробірки в центрифугу з поворотним ротором.
   • Центрифугуйте при 14 000 × g протягом 1 години при кімнатній температурі, щоб осадити частинки ґрунту на решітку ПЕМ.
6. Обробка після центрифугування
   • Після центрифугування обережно зніміть сітки ТЕМ з конусів.
   • Якщо решітки не використовуються негайно, дайте їм висохнути при природних умовах в безпиловому середовищі.
7. Електронна мікроскопія
   • Проаналізуйте підготовлені сітки ТЕМ за допомогою спеціального скануючого трансмісійного електронного мікроскопа (STEM), оснащеного енергодисперсійною рентгенівською спектроскопією (EDX) для елементної характеризації.

Зондові та безконтактні сокатори типу Hielscher для підготовки зразків ґрунту

Hielscher Ultrasonics пропонує як зондові, так і безконтактні (наприклад, VialTweeter, UIP400MTP) ультразвукові прилади, оптимізовані для потреб підготовки зразків ґрунту в дослідженнях та екологічному аналізі. Зонди зондового типу доставляють високоінтенсивну акустичну енергію безпосередньо в зразок, забезпечуючи ефективне вилучення мікроелементів, важких металів і органічних забруднювачів зі складних ґрунтових матриць. Ці системи ідеально підходять для протоколів, що вимагають інтенсивної гомогенізації або екстракції за допомогою розчинників. Безконтактні моделі Hielscher, такі як багатопробірковий сокатор VialTweeter або мікропланшетний сокатор UIP400MTP, забезпечують одночасну обробку без забруднення декількох запаяних пробірок або багатолункових планшетів, що робить їх дуже придатними для стандартизованих робочих процесів, паралельного аналізу і чутливих застосувань, пов'язаних з аналізом слідів.
Як зондові, так і безконтактні ультразвукові прилади забезпечують швидку, відтворювану і масштабовану підготовку зразків, задовольняючи аналітичні вимоги в екології та геохімії.
Ключова перевага сокаторів Hielscher полягає в їх конфігурованості. Можливість точного налаштування амплітуди, імпульсного режиму (циклічного режиму) і об'єму обробки дозволяє створювати індивідуальні протоколи для різних типів ґрунтів і класів аналітів. Програмовані налаштування і автоматичне протоколювання даних сприяють отриманню надійних і відтворюваних результатів. Можливість інтеграції сокаторів Hielscher з автоматизованими системами, мініатюрними датчиками і платформами збору даних в реальному часі зменшує трудомісткість і покращує обробку зразків. Їх надійність і сумісність з проточними кюветами також уможливлюють масштабування для високопродуктивних лабораторій і застосувань промислового моніторингу.
 

Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів лабораторного розміру:

Моделі Hielscher Multi-Sample Sonicator UIP400MTP для мікропланшетів, VialTweeter і КугорнВисокошвидкісна та високопродуктивна підготовка зразків

Проектування, виробництво та консалтинг – Якість зроблено в Німеччині

Ультразвукові апарати Hielscher добре відомі своїми найвищими стандартами якості та дизайну. Надійність і простота експлуатації дозволяють плавно інтегрувати наші ультразвукові апарати в промислові об'єкти. З важкими умовами та вимогливими умовами легко справляються ультразвукові апарати Hielscher.

Hielscher Ultrasonics є сертифікованою компанією ISO і приділяє особливу увагу високопродуктивним ультразвуковим апаратам, які відрізняються найсучаснішими технологіями та зручністю для використання. Звичайно, ультразвукові апарати Hielscher відповідають вимогам CE та відповідають вимогам UL, CSA та RoHs.