Článok
Metóda stanovenia sulfidov pomocou metylénovej modrej
Metóda stanovenia sulfidov pomocou metylénovej modrej meria sulfidy ich premenou na modré farbivo a meraním výslednej absorbancie. Metylénová modrá je reakčný produkt, ktorý nesie analytický signál. Pridanie metylénovej modrej z fľaše do vody nie je týmto testom.
Náročné je často zachovať reprezentatívnosť vzorky až do uskutočnenia reakcie. Presné meranie absorbancie nedokáže spätne zachytiť sulfidy, ktoré počas odberu unikli alebo zoxidovali. Nedokáže ani odlíšiť voľný sírovodík od iných zásob síry uvoľnených pri príprave vzorky.
Čo vytvára modrú farbu?
V metóde EPA 376.2 reagujú sulfidy s dimetyl-p-fenyléndiamínom v prítomnosti chloridu železitého za vzniku metylénovej modrej. Kyslé činidlá vytvárajú podmienky na tvorbu farbiva. Prístroj potom meria absorpciu svetla výsledným roztokom.
Schematicky možno reakciu vyjadriť takto:
Sulfid + N,N-dimetyl-p-fenyléndiamín + Fe(III), v kyslom prostredí → metylénová modrá → meranie absorbancie.
Ide o analytickú schému, nie o vyčíslenú reakčnú rovnicu. Zloženie a koncentrácia činidiel, čas vyfarbenia, vlnová dĺžka a dĺžka optickej dráhy musia vychádzať zo zvolenej metódy.
Tieto parametre nie sú zameniteľné. EPA 376.2 predpisuje meranie pri 625 nm. Postup Hach 8131 zdokumentovaný pre prístroj DR/5000 používa 665 nm. Hodnota absorbancie metylénovej modrej uvedená v literatúre nenahrádza nastavenia a kalibráciu určené pre konkrétne stanovenie.
Definujte sulfidovú frakciu ešte pred odberom
Pod označením „koncentrácia sírovodíka“ sa môžu skrývať rôzne predmety merania. Rozpustený H₂S a HS⁻ sú vo vode prepojené acidobázickou rovnováhou. Ich pomer závisí od podmienok vrátane pH. Okyslenie vzorky tento pomer mení; nezachováva pôvodné rozdelenie na neskoršie pozorovanie.
EPA 376.2 zahŕňa celkové a rozpustené sulfidy v určených vzorkách vody a odpadu, ale nezahŕňa sulfidy nerozpustné v kyselinách. Preto sa označenie „celkové“ v správe využívajúcej túto metódu nesmie chápať ako všetky zlúčeniny obsahujúce síru vo fľaši. Sírany sú iným analytom a sulfid kovu nerozpustný v kyselinách môže zostať nezachytený.
Pred porovnaním výsledkov z dvoch laboratórií sa informujte, akú frakciu každý postup zachytil. Skontrolujte aj spôsob vyjadrenia výsledkov: mg/L vyjadrené ako síra a mg/L vyjadrené ako H₂S predstavujú odlišné hmotnostné vyjadrenia. Rovnaké číslo bez zhodných jednotiek, prípravy a definície analytu neznamená zhodu výsledkov.
Pracovný postup, ktorý chráni meranie
Pri posudzovaní navrhovaného laboratórneho postupu použite nasledujúcu postupnosť. Titulná ilustrácia znázorňuje reakciu a optické meranie; táto tabuľka uvádza rozhodnutia, ktoré im predchádzajú.
| Fáza | Čo zaznamenať pred pokračovaním | Čomu záznam predchádza |
|---|---|---|
| Definovanie | Vodná, odpadová alebo biologická matrica; rozpustená alebo metódou definovaná celková frakcia | Porovnávaniu rôznych analytov pod rovnakým označením „H₂S“ |
| Odber | Čas odberu, teplota, filtrácia, nádoba a kontakt so vzduchom | Považovaniu zmenenej vzorky za pôvodnú vodu |
| Stabilizácia | Presný postup konzervácie a povolený časový odstup | Predpokladu, že samotné chladenie zachová každú vzorku |
| Reakcia | Verzia metódy, šarža činidiel, objemy a čas vyfarbenia | Kombinovaniu nezlučiteľných častí rôznych protokolov |
| Meranie | Vlnová dĺžka, dĺžka optickej dráhy kyvety, slepá vzorka, štandardy a riedenie | Prepočtu farby na koncentráciu bez správnej kalibrácie |
| Kontrola | Kontroly výťažnosti, zhoda duplicitných stanovení, limit vykazovania a jednotky | Vykazovaniu číselného údaja z prístroja bez jeho analytických obmedzení |
Súhrn Standard Methods 4500-S²⁻ D v databáze NEMI vyžaduje minimálne prevzdušňovanie a buď okamžitú analýzu, alebo predpísanú konzerváciu octanom zinočnatým. Postup konzervácie celkových sulfidov používa aj alkalické podmienky a úplne naplnenú fľašu. Tieto požiadavky sú súčasťou metódy spracovania vzorky, nie iba bežnej laboratórnej praxe.
Interferencie môžu viesť k zdanlivo nízkemu výsledku
Ten istý súhrn Standard Methods uvádza redukčné činidlá, ktoré potláčajú tvorbu modrej farby, kovy tvoriace nerozpustné sulfidy s nízkou výťažnosťou a ferokyanid, ktorý sám vytvára modré sfarbenie. Reakciu môžu inhibovať aj veľmi vysoké koncentrácie sulfidov.
Slabo sfarbená skúmavka má preto viacero možných vysvetlení: nízky obsah sulfidov, straty pred analýzou, neúplnú výťažnosť alebo potlačenú tvorbu farby. Tmavo sfarbená skúmavka môže obsahovať rušivé sfarbenie. Farba a zákal vyžadujú korekciu pozadia predpísanú metódou; odčítanie ľubovoľnej slepej vzorky vody nemusí stačiť.
Užitočnou kontrolou je pridať známe množstvo sulfidov do reprezentatívnej vzorky a podrobiť ju príslušnej príprave. Ak sa očakávaný prírastok nezachytí, treba preskúmať matricu alebo pracovný postup. Ustanovenia o kontrole kvality v EPA 9030B ukazujú, prečo sa vzorka matrice so známym prídavkom analytu spracúva celým postupom spolu so slepými vzorkami a kontrolnými štandardmi. Prídavok uskutočnený až bezprostredne pred meraním nedokáže posúdiť skoršie straty.
Príklad z terénu: horúca voda narúša úhľadný protokol
Štúdia USGS v Yellowstone uvedená v Open-File Report 2010-1192 porovnávala dva postupy s metylénovou modrou s metódou využívajúcou iónovo selektívnu elektródu na konzervovaných geotermálnych vzorkách.
Výsledky získané elektródou boli sústavne vyššie. Výskumníci označili oxidáciu a únik H₂S za problémy pri horúcich vzorkách. Predbežné zmiešanie vyfarbovacích činidiel pred pridaním vzorky poskytlo mierne vyššie kolorimetrické výsledky, no prinieslo ďalší problém: zmiešané činidlo sa rýchlo rozkladalo, takže načasovanie sa stalo zdrojom nepresnosti. Sedem vzoriek obsahovalo aj tiosírany v koncentráciách, ktoré autori spájali s pravdepodobným podhodnotením kolorimetrických výsledkov.
Pre skúmané geotermálne vody autori uprednostnili okamžitú alkalickú stabilizáciu s antioxidantom a následné meranie elektródou. Ide o konkrétne zistenie týkajúce sa výberu metódy pre horúcu vodu, nie o dôkaz, že každé meranie elektródou prekonáva každé kolorimetrické stanovenie.
Vyberte metódu podľa otázky
| Analytická otázka | Metóda na posúdenie | Hlavná podmienka |
|---|---|---|
| Zachytiteľné sulfidy vo vhodnej vodnej matrici | Zdokumentovaná kolorimetria s metylénovou modrou | Zachovať určenú frakciu a preukázať výťažnosť z matrice |
| Sulfidy v horúcej geotermálnej vode | Okamžitá stabilizácia s validovaným postupom merania elektródou | Validovať odber a konzerváciu pre danú teplotu a matricu |
| Sulfidy v heterogénnom odpade alebo pevných látkach | Príprava špecifická pre danú frakciu, napríklad EPA 9030B, s uvedenou metódou konečného stanovenia | Výťažnosť sulfidov nerozpustných v kyselinách môže zostať neúplná; nepredpokladať vyčerpávajúcu extrakciu |
| Voľné sulfidy oproti zásobám síry labilným v kyslom prostredí v biologických vzorkách | Selektívne zachytávanie alebo derivatizácia so separáciou | Určiť, ktorá zásoba síry vytvára meraný signál |
Toto rozlíšenie je pri biologických vzorkách zásadné. V laboratórnej štúdii Shena a kolegov z roku 2011 zahŕňajúcej myšiu plazmu boli merania metylénovou modrou obmedzené sfarbením pozadia, citlivosťou a sírou labilnou v kyslom prostredí, ktorá sa uvoľňovala počas prípravy. Ich metóda s monobrómbimánom/HPLC separovala derivát sulfidu a za testovaných podmienok zachytila nižšie koncentrácie. Išlo o analytickú validáciu, nie o klinický diagnostický prah ani dôkaz účinku liečby.
Kalibrácia a podobne pomenované testy
Kalibrujte pomocou sulfidových štandardov definovaných v postupe za rovnakých reakčných a optických podmienok ako pri vzorkách. Pred prepočtom absorbancie vzorky skontrolujte výsledky slepej vzorky a kontrolných štandardov. Bezproblémová kalibračná krivka stanovuje vzťah pre tieto štandardy; výťažnosť zo vzorky ukazuje, či tento vzťah zostáva platný aj v prítomnosti matrice.
Napokon, stanovenie aniónových povrchovo aktívnych látok metódou MBAS používa metylénovú modrú inak. V EPA 425.1 sa už prítomné farbivo spája s povrchovo aktívnymi látkami a extrahuje sa do organickej fázy. Pri kolorimetrii sulfidov farbivo vzniká. Ani jeden z týchto analytických postupov nie je návodom na úpravu vody. Pred výberom činidla alebo interpretáciou modrého sfarbenia určte analyt a reakciu.