Készítette: Fejős Márta

Az előadások a következő témára: "Készítette: Fejős Márta"— Előadás másolata:

1 Készítette: Fejős Márta
Vegyi anyagok biológiai bonthatóságának 14C izotópos vizsgálata talajban Készítette: Fejős Márta

2 Tartalom A módszer elve, alkalmazhatósága
Szükséges berendezések és eszközök Szükséges vegyszerek és anyagok Talajtípusok és meghatározásuk A vizsgálat menete Kiértékelés

3 A módszer elve, alkalmazhatósága
Vegyületek, amelyekre alkalmazható a módszer: 14C izotóppal megjelölt változata beszerezhető (pl. Izotóp Intézet Kft.) Illékony, nem illékony, oldható, nem oldható Nem gátolja a mikrobiológiai folyamatokat Alapelv A talajmitát a megjelölt vegyi anyaggal összekeverjük egy speciális lombikban. A fejlődő 14CO2-t lúgban elnyeletjük, majd folyadék szcintillációs módszerrel mérjük az aktivitását. Illékony vegyületek p0 > 0,0133 Pa Poliuretán hab dugót kell tenni a lombikra Nehezen biodegradálható vegyületek Talajból kiextrahálható vegyületek Talajhoz kötődött vegyületek A módszer minőségi jellemzői Jól reprodukálható, ha szigorúan betartjuk a minta-előkészítési utasításokat Érzékenység-vizsgálat szükségtelen Vegyület specifitása nagy, de szükséges a 14C izotóppal jelölt vegyület megléte Standardizálása korlátozott (talajminta standardizálása nehézkes) Automatizálásra nincs kilátás

4 Szükséges berendezések és eszközök
F A A) Speciális tesztedény B) 100 μl-es és 25 ml-es fecskendők C) 15-ös fecskendőtű D) Poliuretán dugó (ρ = 16 kg/m3) E) 25 ml-es mérőhenger üvegdugóval F) 1 ml-es pipetta G) Soxhlet-extrakciós készülék H) Folyadék szcintillációs detektor mérőedényekkel I) Ultrahangos kád J) Égető-berendezés I C D J G E H

5 Szükséges vegyszerek és anyagok
Standard talajok Anyagok Vizsgálandó vegyület 14C izotóppal megjelölt Vízben vagy acetonban oldott Oldat aktivitása kBq 0,1 M KOH Aceton Metanol n-hexán Ascarite Szcintillációs koktél Talajtípusok Alfisol Spodosol Entisol pH 5,5-6,5 4-5 6,6-8 Szerves szén [m/m %] 1-1,5 1,5-3,5 1-4 Agyag [m/m %] 10-20 ≤10 11-25 Kationcserélő kap. [mval/100g] 10-15 <10 >10 Talajtípus meghatározása pH mérés potenciométerrel Szerves szén tartalom Szemcseméret eloszlás Agyag: d < 0,004 mm Kationcserélő kapacitás Talajminta előkészítése Levegőn szárított, 4 °C-on tárolt talaj-mintákat 40 % víztartalomra nedvesíteni 2 hétig 22 °C-on sötétben inkubálni

6 Európa talajtípusai Soil Taxonomy (Soil Survey Staff) United States Department of Agriculture Handbook N°436, Washington, D.C., 1999

7 Talajtípus meghatározása I
pH meghatározása 10 g levegőn szárított talajmintát 25 ml 0,01 M CaCl2 oldatban szuszpendálni Fél napi állás után megkeverni a szuszpenziót és potenciométerrel 0,1 M KCl elektróddal megmérni a pH-t Közvetlenül a mérés előtt kalibrálni kell a készüléket két standard oldattal a mérési tartományban Szerves szén tartalom C [%] meghatározása 1 g levegőn szárított talajmintát 15 ml 2 M K2CrO7 oldattal és 20 ml analitikai tisztaságú H2SO4-val °C-on melegíteni 15 percig Lehűlés után felönteni desztillált vízzel 150 ml-re Centrifugálás után spektrofotométerrel mérni 1 cm-es küvettában 590 nm hullámhosszon K2CrO7 elnyelését is mérni két vak mintával Számítás az alábbi képlet alapján: V = össztérfogat [ml] E1 = a Cr2O3 tömegegyenértéke (25,332) E2 = a szén tömegegyenértéke (3,0028) Ex = elnyelés 590 nm-en, 1 cm-es küvettában F = átszámítási faktor a kromát és kálium-kromát között c = 1,9356 g Cr / 100 ml e = talajminta tömege [mg] α1 = a Cr (III) elnyelési koefficiense α2 = a Cr (VI) elnyelési koefficiense

8 Talajtípus meghatározása II
Szemcseméret meghatározása 10 g levegőn szárított talajmintát 100 ml H2O2 (15 m/V %) oldattal 15 órán át reagáltatni, majd melegíteni a CO2 eltávolítása végett Fél napig 0,4 M Na4P2O7 oldattal reagáltatni, majd 25 ml-re hígítani desztillált vízzel Átszitálni 0,2 mm lyukátmérőjű hálón, és a kisebb szemcséket ülepítő hengerben felönteni 1000 ml-re Összekeverés után adott ülepedési idő elteltével 10 ml-es mintákat pipettázni adott ülepedési magasságból, majd tömegüket szárítás után lemérni A részecskeméret eloszlást az alábbi táblázat segítségével határozható meg Kationcserélő kapacitás meghatározása 40 ml 1-es oldat 1 óra alatt Az előbbi procedúrát megismételni 40 ml 2-es oldattal felönteni az oszlopot, fél napot állni hagyni 100 ml vízzel átmosni az oszlopot Az összegyűjtött eluátumokat sósavval titrálni, és meghatározni az alábbi ionokat: H+, Ca2+, K+, Na+ (indikátorok: bróm-timol-kék, metilvörös) Ba- meghatározásához 200 ml 3-as oldat, majd Mg2+ meghatározása lángabszorpciós spektrofotométerrel 1-es oldat: 100 g trietanol-amin, 2 l víz, 100 g BaCl2·2H2O, HCl-dal pH-t 8,1-re 2-es oldat: 25 g BaCl2·H2O 1 l desztillált vízben feloldva 3-as oldat: 20 g MgCl2·6H2O 1 l desztillált vízben feloldva Részecske-méret [mm] Ülepedési mélység (cm) 20 15 10 5 < 0,002 - 7 h 45 m 0 s 3 h 52 m 0 s < 0,0063 1 h 33 m 49 s 1 h 10 m 52 s 46 m 55 s 23 m 27 s < 0,02 9 m 19 s 6 m 59 s 4 m 39 s 2 m 20 s < 0,063 59 s 42 s

9 Vizsgálat menete Basic Ilékony vegyület esetében Maradék meghatározása
50 g száraz talajmintára 100 μl vizsgálandó vegyületet adagolni 50 cseppben, majd megkeverni A keletkező CO2 elnyelődik a lúgban Mintavétel 1, 2, 4, 8, 16, 32, (64) nap elteltével Átöblíteni a hengert lúggal 3 x 25 ml levegőt fecskendezni a rendszeren keresztül friss lúggal megtölteni a hengert 4 párhuzamos Ilékony vegyület esetében Poliuretán dugó az átjáróba Megköti az illékony vegyületeket, de a CO2-t nem Extrahálni n-hexán, metanol (1:4) elegyével Maradék meghatározása 50% mineralizáció > 10 nap Extrahálni 100 ml acetonnal majd metanollal (5 perc ultrahangos kádban) Maradék talajt kiszárítani és égetni

10 Kiértékelés Maradék (residue) vegyületnél
tM50 Arel = relatív radioaktivitás = A / A0 [%] A = a keletkező 14CO2 aktivitása [Bq] A0 = a vizsgálandó vegyület kezdeti aktivitása [Bq] tM50 = 50 %-os mineralizációs szint tMx = x %-os mineralizációs szint (ha 64 nap alatt nem éri el az 50 %-ot sem) Maradék (residue) vegyületnél ERM50 [%] = tM50-nél a talajból kiextrahált vegyületek (eredeti vegyület és bomlástermékei) aktivitása NERM50 [%] = tM50-nél a kiextrahált talajból kiégetett 14CO2 aktivitása Illékony (volatile) vegyületnél VM50 [%] = tM50-nél a PU dugóban adszorbeált majd kiextrahált illékony vegyületek (eredeti vegyület és bomlástermékei) relatív aktivitása

11 Irodalomjegyzék Inherent Biodegradibility in Soil OECD Guideline for Testing of Chemicals Test 304A, 1981 Bartha, R. and Pramer, D. Features of a Flask and Method for Measuring the Persistence and Biological Effects of Pesticides in Soil, Soil Science 100, 68-70, 1965 Soil Taxonomy (Soil Survey Staff) United States Department of Agriculture Handbook N°436, Washington, D.C., 1999 Butler, B.E. Soil Classification for Soil Survey, Oxford, 1980