ANALÍTIKAI KÉMIA

2. ANALÍTIKAI KÉMIA Dr. JUVANCZ ZOLTÁN

3. RMKAK1KTLC • Előadás ideje: páratlan hét, kedd, (D.1.EA.I)Aláíráspotló vizsga (írásbeli teszt), • Előadás óraszám: 2óra/2 hét, • Gyakorlat óraszám: 2/hét, • Konzultáció: Hétfő 15:40 óra, 255. szoba • Jegy: elmélet 100% (Zh), + mérések jegyzőkönyvei + oldatkészítésből érvényes feladatmegoldás,Plusz pontok félévközben készített előadásokért, és helyes válaszokért, • Jegyzet: Juvancz Zoltán környezeti analitika (moodle), • Előadási kivonatok, ppt válogatás (intézet honlapja)

4. Analitikai kémia tárgya • Az analitikai kémia az anyagok minőségi és mennyiségi elemzésének módszereit, és az eredmények megbízhatóságát tárgyalja, beleértve a mintavételt is. • Környezetvédelemben csak a validált, mennyiségi elemzéseknek van teljes (jogi) értéke.

5. Mérendő komponensek kiválasztásának szempontjai Mérendő közeg és környezete(talaj-szennyvíz, ivóvíz bázis-hulladéklerakó, iszap-víz) Komponensek mérgező hatása (Dioxinok, fenolok, ionos detergensek, DDT ) Komponensek előfordulása és koncentrációja (Fe, naftalin-szulfonátok, bezafibrát, cián) Komponensek mérhetősége (metabolitok, Na-szulfonátok) Kompromisszum a különböző szempontok között (16 PAH, 7 PCB, lindán - igen)(2-metilkrizén, glükuronidadduktok - nem)

6. Rendszeres monitorozó mérések Mérések gyakorisága és köre változó törvénytől és megállapodástól függően (NO2, NO3, keménység, vezetőképesség, BOI, PCB) Eseti meghatározások Felmérések Helyi sajátságok Balesetek (CN, nem-ionos detergensek, KOI konzervgyárnál, TPH) Környezetvédelmi analitika felosztása/A

7. Komponensek elkülönült mérése (Fe, Cr3+, Cr6+, Ca, NH3, NO2, NO3, atrazine, Silvex, DDT, benz[a]pirén) Csoportok mérése (TOC, TPH, PAH, ANA, KOI összes nitrogén, összes Cr) Környezetvédelmi analitika felosztása/B

8. Helyszíni mérések Nem-stabilizálható mutatók (Hőmérséklet, pH, oldott oxigén) Félkvantitatív gyorstesztek (UV, csík-tesztek) Laboratóriumi mérések Validált nagy pontosságú mérések (GC/MS, HPLC, BOI, KOI, klorofill-α) Kísérő standard, hűtött szállítás, rendszerint szükséges. A biológiai folyamatokat is érdemes befagyaszani (pl pH:2) Környezetvédelmi analitika felosztása/C

9. Makro komponensek meghatározása (KOI, NO3, pH) Nyomelemek meghatározása (Hg, Pb, PAH, DDT) Rendszerint koncentrálás, mátrixtól megszabadulás és kisérőstandard szükséges. Környezetvédelmi analitika felosztása/D

10. Nagyságrendek ppm ppb ppt

11. Környezetvédelmi analitika felosztása/ E Alkalmazott analízis módszer szerint • Klasszikus analitika (titrálás, szín, zavarósság) • Elektroanalitika (potenciometria, culometria, eletroforézis) • Molekula spektroszkópia (UV-VIS, IR, Fl, MS) • Kromatográfia (GC, HPLC) • Atom spektroszkópia (AAS, ICP, emissziós spektroszkópia,Röntgen fluorescencia) • Biológiai teszt (BOI, RIA, ELISA)

12. Analitikai terv • Az analitikai tervnek tartalmazni kell: • a műveleteket végzők nevét és a műveletek elvégzésének idejét, • a vizsgálandó közeget, • a mérendő komponenseket, • a várható koncentrációkat, • a várható mintaszámot és a minták mennyiségét, • a mintavétel módját, • a minta-előkészítés műveleteit, • a felhasznált műszereket, eszközöket és vegyszereket, • az eredmények kiértékelésének és megadásának módját, • az eredmények ismeretében a szükséges intézkedéseket, • a vizsgálatok befejezésének kritériumait, • a műveletek minőségbiztosítási és minőségellenőrzési kritériumait és Minőségbiztosítás/Minőségellenőrzés feladatait.

13. Analízis folyamata Vizsgálandó anyag Mintavétel Minta konzerválás Minta előkészítés (homogenizálás,koncentrálás, tisztítás, oldószerváltás) Mérés, Értékelés Minta Analitikai minta Mérés

14. Mintázás követelményei • Reprezentatív (jellemző, homogén, lehetőleg kis térfogatú) • A közeg és keresett komponens szempontjai szerint (szennyvíz, illékonyság, keresztszennyezés) • Könnyen végrehajtható, de pontos eredményt adó(megfelelő felszerelés, párhuzamos, vak minták) • Megfelelő időpont, hely (pont-diffúz szennyezők, tél, este, beömlés, limány) • Ne okozzon kárt, vagy sérülést(mintázás szennyezése, védőfelszerelés) A rossz mintavételt később nem lehet korrigálni!

15. Minta reprezentativitása • A mintának a felderítés során nem kell az egész területre reprezentatívnak lenni. • Első célként a szennyezés meglétét kell bizonyítani, ezért a dúsulási helyeken mintázunk. Egyes nehéz fém szennyezéseknél a gödrök aljából és a kagylókból érdemes mintát venni. • A második lépésként érdemes az egész területet, a kevésbé szennyezett területekről is mintát venni. • A nagyobb koncentráció értékeket követve el lehet jutni a szennyezés forrásához.

16. A mintagyűjtés szabályai • A keresztszennyezések elkerülésére nagy hangsúlyt kell fektetni • Amennyiben azonos helyről kell víz és üledékmintát gyűjteni, akkor a vízminta az első és ezt követi az üledékminta. Az üledék felkavarása ugyanis megváltoztatja a felette lévő víz összetételét. • Folyóvizeknél a mintagyűjtés az áramlással szemben történik.

17. Ha különböző vízmélységekből kell mintát venni, akkor a felszínen kell kezdeni, és fokozatosan haladni a mélyebb pontok irányában. • Amennyiben többféle szennyezőre gyűjtjük a mintát, akkor az ajánlott sorrend a következő: illékony szerves szennyezők, félig illékony szerves szennyezők, szerves oldószerrel extrahálható szennyezők, összes szénhidrogén tartalom (TPH). A szerves szennyezők mintáit követi, összes fémtartalomra, oldott fémtartalomra, mikrobiológiai tesztre és végül nemfémes szervetlen anyagokra végzett mintagyűjtés.

18. Mintavétel, homogenizálás, tömeg redukció

19. Szennyezés felderítés Pont forrás Részben diffúz forrás

20. Szennyeződési profilok

21. Dunai hőerőmű Ni szennyezése Óvári Mihály Ph.D., 2002, ELTE

22. Hőerőmű szálló porának kiülepedése A szennyezés függ : • Elégetett mennyiségtől • Elégetett anyagtól • Égetési technikától • Kémény magasságától • Meteorológiai viszonyoktól • (szélirány, eső stb.) Szélrózsa Budapesten

23. Mintázás ideje Utcai légszennyezés változik a napszakkal napszakkal

24. Folyó nitrát-tartalmának ingadozása az év hónapjaiban

25. Mintázás a szennyezés beömlésénél A patsak reprezentativ mintázásához a teljesen elkeveredett állapot kell.

26. Hulladéklerakó gázkibocsátása az idő függvényében

27. Gázminta vevő és tároló eszközök

28. Aktív adszorpciós mintavevő cső

29. Passzív levegő mintavevők

30. Illékony anyagok purge and trap mintázása

31. Gőztér (Head space) analízis A folyamatban mintakoncentrálás is történik

32. Vízminta vevő

33. Kombinált pH, oxigén, vezetőképesség, hőmérséklet mérő WTW

34. Szennyezés felmérés légifotó alapján Háromdimenziós térkép, ahol a harmadik Szennyezésre jellemző dimenzióban a spektrumok vannak. Gruiz K. Távérzékelés

35. Kőzeteloszlás feltérképezése Gruiz K. Távérzékelés

36. Minták elkoszolódásának, keresztszennyezésének forrásai • Edények (szállítás, bemérés) • Vegyszerek (oldószerek, reagensek) • Más minta (pl. légtéren keresztül) • Memória hatások (helyiség, edények) • Műszerek (előző mérések maradéka, bomlás) Nélkülözhetetlenek a vak próbák és a kísérő standardok

37. Minta konzerválás Van, amit csak a helyszínen lehet mérni (pH, hőmérséklet, zavarosság) Konzerválás pH beállítással vagy red-ox potenciállal (szennyvíz, species analízis) Hűtve szállítás (VOC, klorofill-α) Megfelelő tároló edény (Fémekre műanyag, szerves vegyületekre üveg)

38. A minta konzerválásánál figyelembe kell venni: • Meg kell akadályoznunk a minta biológiai eredetű bomlását, • Kerüljük el a komponensek hidrolízisét és oxidációját, • Akadályozzuk meg az illékony komponensek távozását, • El kell kerülni a komponensek adszorpcióját az edény falához, és az edény komponenseinek beoldódását, • Kerüljük el az idegen anyagok bejutását a mintába.

39. Minta előkészítés Koncentrálás (102-108) Tisztítás (mátrixtól való elválasztás,felszabadítás) Oldószer csere (víz → szerves oldószer) Származékképzés • Detektálás javítása • Kromatográfiás tulajdonságok javítása(retenció eltolás, polaritás módosítás).

40. Minta-előkészítés szükségessége Ma már a környezetvédelmi méréseknél nem a műszerek érzékenysége a a legnagyobb probléma, hanem a mintában jelenlévő, más (mátrix) komponensek jelének csökkentése.

41. Minta előkészítés időszükséglete A mintaelőkészítés az analízis folyamat leginkább környezetkárosító lépése.

42. Folyadék-folyadék extrakció(koncentrálás, mátrixtól megszabadulás) Kd = Corg/Caqu E = KdV/(1 +KdV) Ahol Kd a megoszlási állandó C org komponens koncentrációja vizes fázisban Caqu komponens koncentrációja szerves fázisban E extrakciós arány V fázisarány (org/aqu) Általában többszöri ismétlés, és az extraháló fázis kisebb térfogatú

43. Gáz-folyadék extrakcióGőztér (Head space) analízis Paraméterek: Hőmérséklet pH Ionerősség (kisózás) pH Vízgőz desztilláció (CH2Cl2, benzol)

44. Egymással nem elegyedő oldószerek (org/aqu) között oszlik meg a vizsgált Komponens (TPH, fenoxisavak, fémek komplex alakban) pH szerepe (savak-bázisok, fenolok, triazinok) Folyadék –folyadék extrakció rázótölcsérrel

45. Centrifuga

46. Illékony anyagok purge and trap analízise

47. Szilárd fázisú extrakció (SPE) Kondicionálás Felvítel Mosás Leoldás (lehet több lépcsős)

48. Szelektív adszorpció immunószorbenten Az analizálandó minta és a kötőhely úgy illeszkedik, mint a kulcs a kulcslukba.

49. Membrán szeparálás Az ozmózis a hajtóereje a folyamatnak. A membránon csak olyan anyagok tudnak átdiffundálni, amelyek mérete kisebb a membrán lukaknál.

50. A Cd megoszlása az üledék különböző részecskeméretű frakcióiban VITUKI jelentés (1979)