Artikel
Metylenblåttmetoden för sulfidmätning
Metylenblåttmetoden för sulfid mäter sulfid genom att omvandla den till ett blått färgämne och mäta den resulterande absorbansen. Metylenblått är den reaktionsprodukt som bär den analytiska signalen. Att tillsätta en flaska metylenblått till vatten är inte samma sak som detta test.
Det svåra är ofta att hålla provet representativt tills reaktionen sker. En exakt absorbansavläsning kan inte återskapa sulfid som har avgått eller oxiderats under provtagningen. Den kan inte heller skilja fritt svavelväte från andra svavelpooler som frigörs vid provberedningen.
Vad ger den blå färgen?
I EPA-metod 376.2 reagerar sulfid med dimetyl-p-fenylendiamin i närvaro av järn(III)klorid och bildar metylenblått. De sura reagensen skapar förutsättningarna för färgämnesbildningen. Instrumentet mäter sedan ljusabsorptionen i den resulterande lösningen.
Reaktionen kan schematiskt beskrivas så här:
Sulfid + N,N-dimetyl-p-fenylendiamin + Fe(III), under sura förhållanden → metylenblått → absorbansmätning.
Detta är ett analytiskt schema, inte en balanserad reaktionsformel. Reagensens sammansättning och koncentration, färgutvecklingstid, våglängd och optisk väglängd måste hämtas från den valda metoden.
Dessa detaljer är inte utbytbara. EPA 376.2 anger mätning vid 625 nm. Hach 8131-proceduren som dokumenterats för instrumentet DR/5000 använder 665 nm. Ett litteraturvärde för metylenblåtts absorbans ersätter inte de inställningar och den kalibrering som hör till en viss analys.
Definiera sulfidfraktionen före provtagningen
”Svavelvätekoncentration” kan dölja olika mätstorheter. I vatten är löst H₂S och HS⁻ kopplade till varandra genom syra–baskemi. Deras proportioner beror på förhållandena, bland annat pH. Att surgöra ett prov förändrar denna fördelning; det bevarar inte den ursprungliga fördelningen för senare observation.
EPA 376.2 omfattar totala och lösta sulfider i specificerade vatten- och avfallsprover, men utesluter syraolösliga sulfider. Därför får ”total” i en rapport som använder denna metod inte tolkas som alla svavelhaltiga föreningar i flaskan. Sulfat är en annan analyt, och en syraolöslig metallsulfid kan undgå mätningen.
Innan du jämför resultat från två laboratorier bör du fråga vilken fraktion varje procedur återvann. Kontrollera också hur resultaten anges: mg/L som svavel och mg/L som H₂S är olika sätt att ange masskoncentration. Samma siffra utan motsvarande enheter, provberedning och analytdefinition innebär inte att resultaten överensstämmer.
Ett arbetsflöde som skyddar mätningen
Använd följande ordningsföljd när du granskar ett föreslaget laboratoriearbetsflöde. Omslagsillustrationen visar reaktionen och den optiska avläsningen; tabellen visar vilka beslut som behöver fattas före dessa steg.
| Steg | Dokumentera innan du går vidare | Vad dokumentationen förhindrar |
|---|---|---|
| Definiera | Vatten-, avfalls- eller biologisk matris; löst eller metoddefinierad totalfraktion | Att olika analyter jämförs under samma ”H₂S”-beteckning |
| Ta prov | Provtagningstid, temperatur, filtrering, behållare och exponering för luft | Att ett förändrat prov behandlas som det ursprungliga vattnet |
| Stabilisera | Exakt konserveringsförfarande och tillåten väntetid | Att enbart kylning antas bevara alla prover |
| Låt reagera | Metodversion, reagensparti, volymer och färgutvecklingstid | Att oförenliga delar från olika protokoll kombineras |
| Mät | Våglängd, kyvettens väglängd, blankprov, standarder och spädning | Att färg omvandlas till koncentration utan rätt kalibrering |
| Granska | Utbyteskontroller, överensstämmelse mellan duplikat, rapporteringsgräns och enheter | Att ett instrumentvärde rapporteras utan sina analytiska begränsningar |
NEMI:s sammanfattning av Standard Methods 4500-S²⁻ D föreskriver minimal luftning och antingen omedelbar analys eller specificerad konservering med zinkacetat. Konserveringsförfarandet för totalsulfid använder även alkaliska förhållanden och en helt fylld flaska. Dessa krav hör till provhanteringsmetoden, inte bara till allmänna laboratorierutiner.
Interferenser kan ge ett falskt lågt resultat
Samma sammanfattning av Standard Methods identifierar reduktionsmedel som hämmar blåfärgsbildningen, metaller som bildar olösliga sulfider med lågt utbyte och ferrocyanid som i sig ger blå färg. Mycket höga sulfidkoncentrationer kan också hämma reaktionen.
Ett svagt färgat provrör kan därför ha flera förklaringar: låg sulfidhalt, förlust före analysen, ofullständigt utbyte eller hämmad färgutveckling. Ett mörkt provrör kan innehålla störande färg. Färg och grumlighet kräver den bakgrundskorrigering som metoden föreskriver; att dra av ett godtyckligt vattenblankprov är inte nödvändigtvis tillräckligt.
En användbar kontroll är att tillsätta en känd mängd sulfid till ett representativt prov och låta det genomgå den relevanta provberedningen. Om den förväntade ökningen inte återfinns behöver matrisen eller arbetsflödet undersökas. Bestämmelserna om kvalitetskontroll i EPA 9030B illustrerar varför ett prov med matristillsats bearbetas genom hela metoden, tillsammans med blankprov och kontrollstandarder. En tillsats som görs först omedelbart före avläsningen kan inte användas för att bedöma tidigare förluster.
Ett exempel från fältet: hett vatten utmanar ett välordnat protokoll
USGS-studien från Yellowstone som redovisas i Open-File Report 2010-1192 jämförde två metylenblåttprocedurer med en metod med jonselektiv elektrod på konserverade geotermiska prover.
Elektrodresultaten var genomgående högre. Forskarna identifierade oxidation och avgasning av H₂S som problem med heta prover. Att förblanda färgreagensen innan provet tillsattes gav marginellt högre kolorimetriska resultat, men medförde ett annat problem: det blandade reagenset bröts ned snabbt, vilket gjorde tidsförloppet till en källa till bristande precision. Sju prover innehöll dessutom tiosulfat i koncentrationer som författarna kopplade till sannolik kolorimetrisk underskattning.
För sina geotermiska vatten föredrog författarna omedelbar alkalisk stabilisering med antioxidant, följd av elektrodmätning. Detta är ett konkret resultat om metodval för hett vatten, inte belägg för att varje elektrodmätning är bättre än varje kolorimetrisk analys.
Välj metod efter frågeställningen
| Analytisk frågeställning | Metod att utvärdera | Viktigaste förbehåll |
|---|---|---|
| Återvinningsbar sulfid i en lämplig vattenmatris | Dokumenterad kolorimetri med metylenblått | Bevara den specificerade fraktionen och påvisa utbytet i matrisen |
| Sulfid i hett geotermiskt vatten | Omedelbar stabilisering med ett validerat arbetsflöde för elektrodmätning | Validera provtagning och konservering för temperaturen och matrisen |
| Sulfider i heterogent avfall eller fasta material | Fraktionsspecifik provberedning, exempelvis EPA 9030B, med den angivna bestämningsmetoden | Utbytet av syraolösliga sulfider kan förbli ofullständigt; förutsätt inte fullständig extraktion |
| Fri sulfid jämfört med syralabila pooler i biologiska prover | Selektiv infångning eller derivatisering med separation | Fastställ vilken svavelpool som ger den uppmätta signalen |
Skillnaden i biologiska prover är betydande. I Shen och kollegors laboratorie- och musplasmastudie från 2011 begränsades metylenblåttmätningarna av bakgrundsfärg, känslighet och syralabilt svavel som frigjordes under provberedningen. Deras monobrombiman/HPLC-metod separerade ett sulfidderivat och detekterade lägre koncentrationer under de testade förhållandena. Detta var analytiskt valideringsarbete, inte ett kliniskt diagnostiskt gränsvärde eller bevis för en behandlingseffekt.
Kalibrering och tester med liknande namn
Kalibrera mot de sulfidstandarder som definieras i proceduren, med samma reaktionsförhållanden och optiska förhållanden som för proverna. Granska resultaten för blankprov och kontrollstandarder innan du räknar om provens absorbans. En bra kalibreringskurva fastställer ett samband för dessa standarder; utbytet i provet fastställer om sambandet även gäller i matrisen.
Slutligen använder MBAS-testning för anjoniska tensider metylenblått på ett annat sätt. I EPA 425.1 binder befintligt färgämne till ytaktiva ämnen och extraheras till en organisk fas. Vid sulfidkolorimetri bildas färgämnet. Ingen av analysprocedurerna är en anvisning för vattenbehandling. Identifiera analyten och reaktionen innan du väljer reagens eller tolkar den blå färgen.