Anionisten pinta-aktiivisten aineiden MBAS-testaus

MBAS-testi mittaa aineita, jotka vuorovaikuttavat metyleenisinisen kanssa määritellyssä uuttomenettelyssä. Laboratoriot käyttävät sitä veden anionisten pinta-aktiivisten aineiden määrän arviointiin. Se tuottaa ryhmäkohtaisen mittaustuloksen eikä tunnista näytteen jokaista pesuainemolekyyliä.

Tämä ero on tärkeä, kun raportissa lukee ”anioniset pinta-aktiiviset aineet MBAS-arvona”. Tulos voi tukea käsittelyprosessien vertailua osoittamatta, mitä pinta-aktiivista ainetta näytteessä on. Tulos voi myös muuttua näytematriisin muuttuessa, vaikka mitattavan pinta-aktiivisen aineen pitoisuus ei muuttuisi.

Mitä sininen signaali mittaa

MBAS tarkoittaa metyleenisinisen kanssa reagoivia aineita. Metyleenisininen on positiivisesti varautunut väriaine. Soveltuvat negatiivisesti varautuneet aineet liittyvät siihen ja muodostavat ionipareja, jotka voivat siirtyä orgaaniseen liuottimeen. Laboratorio mittaa tämän liuottimen sinistä väriä sen sijaan, että mittaisi vain alkuperäisen veden väriä.

Historiallinen EPA-menetelmän 425.1 kuvaus selittää tämän uuttoperiaatteen ja toteaa nimenomaisesti, ettei määritys erota toisistaan samankaltaisia pinta-aktiivisten aineiden tyyppejä ja isomeerejä. Sen soveltamisalaan kuuluvat juomavesi, pintavesi sekä kotitalouksien ja teollisuuden jätevedet, mutta eivät suolaiset vedet. Nämä soveltamisalaa koskevat määrittelyt koskevat kyseistä menetelmää; niitä ei pidä soveltaa automaattisesti kaikkiin kaupallisiin pinta-aktiivisten aineiden testeihin.

Tulos riippuu kalibrointiaineesta. Jos laboratorio kalibroi lineaarisella alkyylibentseenisulfonaatilla eli LAS:lla, ”mg/L LAS:na” ilmaisee havaitun vasteen tällä vertailuasteikolla. Se ei todista, että kaikki vasteen tuottava aine olisi LAS:ia. Pyydä tieto kalibrointiaineesta ja tuloksen ilmoitusperusteesta aina, kun vertaat eri laboratorioiden tuloksia.

Mihin menetelmään laboratorion tulisi viitata?

Yhdysvaltojen Clean Water Act -lain mukaisessa testauksessa voimassa oleva 40 CFR 136.3:n menetelmätaulukko luettelee pinta-aktiivisten aineiden metyleenisinikolorimetriaan menetelmät Standard Methods 5540 C-2021 ja ASTM D2330-20. Tarkista sovellettava lupa ja laboratorion pätevyysalue ennen vaatimustenmukaisuusanalyysin tilaamista.

EPA 425.1 on edelleen hyödyllinen historiallinen dokumentti, mutta sen vanha hyväksyntälausuma ei korvaa voimassa olevan taulukon tarkistamista. Pelkkä ”MBAS-menetelmä” on puutteellinen menetelmäviite: sisällytä raporttiin menetelmän numero ja versio.

Erota MBAS myös muista kolorimetrisistä pinta-aktiivisten aineiden määrityksistä. Esimerkiksi Hach määrittelee menetelmän 8028 kristalliviolettimenetelmäksi. Samankaltaiset näytetyypit tai tulosten ilmoitusyksiköt eivät tee kahdesta uuttokemiasta keskenään vaihdettavia.

Määrityksen työvaiheet: missä vaiheessa päätökset vaikuttavat

National Environmental Methods Indexin yhteenveto menetelmästä 5540 C kuvaa kolme kloroformiuuttoa happamasta vesiliuoksesta, uutteen pesun vesifaasilla ja mittauksen aallonpituudella 652 nm. Seuraava työnkulku selittää näiden vaiheiden tarkoituksen. Reagenssimäärät ja hyväksymiskriteerit on otettava laboratorion hallitusta menettelyohjeesta.

Vaihe	Mitä tapahtuu	Mitä kirjataan tai tarkistetaan
1. Määrittele näyte	Valitse näytteenottopiste ja tarvittava näytefraktio.	Vesityyppi, näytteenottoaika, näkyvät kiinteät aineet ja mahdollinen esikäsittely.
2. Määritä vertailuperusta	Valmista määritellyt standardit ja nollanäytteet.	Kalibrointiaineen tunnistetiedot, pitoisuuden ilmoitusperuste ja työskentelyalue.
3. Uuta ioniparit	Saata valmisteltu näyte kosketuksiin metyleenisinisen ja kloroformin kanssa määrätyn uuttosarjan mukaisesti.	Faasien asianmukainen talteenotto ja mahdolliset erotusvaikeudet.
4. Pese ja mittaa	Pese uute vesifaasilla ja mittaa sen absorbanssi määritellyllä aallonpituudella.	Pesun täydellisyys, optisen kyvetin kunto ja laitteen vaste.
5. Arvioi tuloksen kelpoisuus	Tee kalibrointi- ja laimennuslaskelmat ja arvioi sitten laadunvarmistustulokset.	Raportointiraja, yksiköt, laimennuskerroin ja matriisiin liittyvät tuloksen varaukset.

Lopullista lukuarvoa voi tulkita vain näiden kirjausten perusteella. Hyvin toimiva kalibrointikäyrä osoittaa laitteen vasteen standardeille. Se ei yksin osoita, että teollisuusjätevesi käyttäytyisi näiden standardien tavoin.

Häiriötekijät voivat suurentaa tai pienentää tulosta

Häiriö on sekä kemiallinen että optinen. Muut aineet voivat kuljettaa väriainetta uutteeseen, kun taas toiset estävät mitattavaa ainetta tekemästä niin. EPA:n menetelmäkuvaus nimeää useita vasteen tuottavia orgaanisia ryhmiä ja epäorgaanisia ioneja. NEMI-yhteenveto kuvaa myös kilpailevia kationeja ja adsorptiota hiukkasiin.

Häiriötekijä tai olosuhde	Mahdollinen vaikutus	Tulkinnassa tarkistettava asia
Muut uuttuvat, metyleenisinisen kanssa reagoivat yhdisteet	Lisäsignaali, joka tulkitaan pinta-aktiivisen aineen aiheuttamaksi	Vältä koko vasteen tulkitsemista tietyn nimetyn ainesosan aiheuttamaksi.
Nitraatti tai kloridi	Positiivinen harha häiriölle alttiissa menettelyissä	Tarkista matriisin koostumus ja määrätty pesuvaihe.
Kationiset pinta-aktiiviset aineet tai amiinit	Pienentynyt vaste kilpailevan ioniparinmuodostuksen vuoksi	Selvitä sekakoostumukset ja lisätyn vertailuaineen heikko saanto.
Suspendoituneet hiukkaset	Vesifaasin pienentynyt vaste adsorption vuoksi	Kirjaa, oliko näytteessä kiinteitä aineita tai poistettiinko niitä.
Vaahto tai adsorptio astian pinnoille	Osanäyte ei enää edusta alkuperäistä kokonaisnäytettä	Tarkista näytteenotto, sekoittaminen ja osanäytteiden ottaminen.

Erityisen hyödyllinen esimerkki on USGS:n tutkimus sen aiemmasta MBAS-menettelystä. Laadunvarmistusnäytteet, jotka sisälsivät nitraattia mutta eivät muita MBAS-aineita, tuottivat positiivisen vasteen. Tutkijat vahvistivat nitraatin ja kloridin aiheuttaman häiriön ja ottivat käyttöön menetelmän, jossa oli liuottimen pesuvaihe. He varoittivat, että MBAS-arvon ja nitraatin näennäinen korrelaatio saattoi johtua itse analyyttisestä häiriöstä.

Tämä on historiallinen, menettelykohtainen havainto, ei näyttö siitä, että jokainen nykyinen MBAS-tulos olisi harhainen. Sen käytännön opetus on selvittää, voisiko korrelaatio syntyä itse määrityksessä, ennen kuin sitä selitetään ympäristöprosessilla.

Käsittele näytteenkäsittelyä osana mittausta

Pinta-aktiiviset aineet rikastuvat rajapinnoille. NEMI-ohjeistus varoittaa, että vaahto voi vähentää niiden määrää alla olevassa nesteessä ja että adsorptio astian seinämiin voi olla merkittävä pienillä pitoisuuksilla. Älä kuori vaahtoa pois ja oleta jäljelle jäävän nesteen vastaavan kerättyä näytettä.

Mainitussa Yhdysvaltojen sääntely-yhteydessä 40 CFR 136.3:n taulukko II edellyttää pinta-aktiivisten aineiden näytteiden jäähdyttämistä 6 °C:seen tai sen alle ja määrittää 48 tunnin enimmäissäilytysajan alaviitteidensä mukaisesti. Järjestä pullot, kuljetus ja näytteiden vastaanotto laboratoriossa ennen näytteenottoa. Oikein tehty uutto ei voi palauttaa näytteenotossa tai säilytyksessä menetettyä ainetta.

Tarkista laadunvarmistustulokset ennen lukuarvon käyttöä

40 CFR 136.7:n laadunvarmistusta koskevat määräykset nimeävät laadunvarmistuskeinoja, kuten nollanäytteet, kalibroinnin tarkistukset, laboratorion kontrollinäytteet, matriisilisäysnäytteet ja rinnakkaisnäytteet. Niiden tehtävät eroavat toisistaan. Nollanäyte tarkistaa kontaminaation; matriisilisäysnäyte selvittää, saadaanko näytteeseen lisätty vertailuaine mitattua; rinnakkaisnäyte arvioi toistettavuutta.

Tarkastellaan havainnollistavaa prosessivertailua: sisään tulevan veden tulokseksi ilmoitetaan 1.0 mg/L LAS:na ja ulos lähtevän veden tulokseksi 0.2 mg/L LAS:na. Laskennallisesti ilmoitettu MBAS-pitoisuus pienenee 80%. Ennen kuin tätä kutsutaan pinta-aktiivisten aineiden 80%:n poistumaksi, tarkista, että näytteet edustavat vertailukelpoisia prosessiolosuhteita, tulosten ilmoitusperuste on sama ja laadunvarmistustulokset ovat hyväksyttävät. Pitoisuuden pieneneminen ei myöskään osoita massakuormituksen vähentyneen 80%, jos veden virtaama on muuttunut.

Raportointirajan alittava tulos tarkoittaa, ettei laboratorio voi määrittää MBAS-pitoisuutta luotettavasti kyseisen ilmoitetun tason alapuolella. Se ei osoita, ettei näytteessä ole pinta-aktiivisia aineita tai että se täyttää kaikki vedenlaatuvaatimukset.

Aloita menetelmän valinta oppaasta metyleenisinisen käyttöön analyyttisessä testauksessa. Käytä laboratoriotyön valmistelussa soveltuvia kemikaalien käsittelyä ja laboratorioturvallisuutta koskevia ohjeita. Pyydä yhdistekohtaista analyysimenetelmää, kun päätös edellyttää tietyn pinta-aktiivisen aineen tunnistamista yhteisen väriainevasteen mittaamisen sijaan.