高污染的沉积物和污水中重金属检测方案(光电直读光谱)

在Muddy River上构建动态实验室 Ugne Aleknaik，Dolly Armira， Juliana Barrios， Stephanie Bitzas， Gisela Bryan， Candice Byers， Diana Chiu， Hannah Gilman， Brenna Gray， Sara Hanna， Oksana Hradyska，Stephanie Intriago， Otadade lyoha-Bello， Paurry Joseph， Caitlin Kilbashian， Jessica Lucas， Amanda Maffa，Monique Marinesa， Diane McKeirnan， AmandaMcLaughlin， Caitlin Millett， Kristen Naczi， Hanah Nasri， Adelaide Nitroy，Danielle Odum，Armie Pagala， Leslie Rameriz， Sara Stankiewicz， Hitomi Takahashi， Amanda Taylor，Rebecca Telford， Katrina Thistle， Melissa Trieu，Anh Truong， Sarah Vaccaro， Jourdan White，Milo Williams，Jennifer Yu， Lucille Yu， Salima Alawi， MariaBolla， Lauren Bonatakis， Jacklyn Bradley， Brittany Caruso， Dee Dee Chin， Maureen Corrielus， Emily Doyon， Anna Dubey， Kristie Eaton，Rena Huyhn， Nnennaya lgwe， Alison Inglis， Anastasia Larri， Melissa Lever， Anatasia Lyapina， Tania Martins， Veronica Nowakowski， Olja Pullugi， Kierra Ragland， Manesine Rattanasak，Cindy Reynolds， Batya Rubenstein， Caitlin Shaughnessy， Patrick Sheldon， Karon Siphanthone，Elizabeth Suos， Brenden Tong， Annie Tran， Kristela Vulaj， Ngoc Chou Vy， Rachel Wallace， Melissa， Salida Wong， Jillioan Goldfarb， Michael Kaplan， Changqing Chen， and Michael Berger 摘 要 高污染的沉积物和污水是学生学习分析化学实验的一种财富。过去三年我在定量分析化学课程中用石油污染沉积物的分析介绍GC/MS方法。学生们通过实验做出了有价值的西蒙斯学院附近的河流沉积物的数据。更重要的是，通过收集和分析样品，西蒙斯近100的学生参与到历史、环境和保护Muddy河的工作当中。虽然只有少数学生后来从事研究河流，但是通过调查许多人获得了新的知识。在这张海报中，我们报告的结果由三种不同的分析化学方法，包括分析水中的氯和金属沉积物的分析，尤其是铅和石油污染物。 背 景 The Muddy River是Emerald Necklace park系统的一部分，由弗雷德里克劳奥姆斯特德在19世纪的最后二十年设计的。 Emerald Necklace park是美国最古老的公园系统，最大的在波士顿。它环绕波士顿将6个公园连接在一起，并将城市相关水道连接在一起。在这个繁忙的城市，这个公园系统是满足不同阶层的人们的理由和背景，为公民提供了一个良好的场所，能够在忙碌的城市生活中有一个短暂的休憩。 由于多年来的城市化进程加快，该地区已受到严重污染。例如许多地方的河流已经满是从街头风暴，水捕捞地以及非法的污水排放带来的累积的沉淀物、植被、沙子和碎片。累积的沉淀物抑制了The Muddy River的洪水携带能力，这使得1996年10月大洪水事件造成波士顿邻近的机构和Kenmore海湾站在线大约7000。随后，公民领袖、政治家和社区团体聚集在一起重新审视TheMuddy River的水质条件。布鲁克林镇，波士顿，马萨诸塞州联邦和联邦政府用于恢复河流的总成本估计为5000万美元和8400万美元之间。这个恢复项目包括改善基础设施、疏浚沉积物，消除入侵物种和恢复湿地栖息地和历史资源。它将重振整个公园的经验和并使社区里的每个人都受益。 每年(每天)，泥泞的河面临着潜在的新污染物的释放，包括油和盐。学生参与这些污染物的监测为他们将分析技术应用于一个实际的问题提供了很大的机会。西蒙斯学生抽样了The Muddy River的湾湾沼泽区域。分析结果显示沉积物中含有多环芳烃 (PAH， 图1)，2010年4月化学系的226名学生获得的数据说明这是由石油污染引起的。在2011年4月初，在化学系的226名学生中的33个学生收集和分析了河水样品中的氯离子。这些学生也使用X射线荧光分析沉积物中的金属污染，并用GC/MS对多环芳烃进行分析。 Department of Chemistry， Simmons College， Boston， MA 02115 分析方法 实验中在海岸上收集表面水和沉积物样品使用6英尺长的采样勺。沉积物样品取自沉积物小于1英尺的地方。在三年前由几个学生和优化分析实验室开发的一种特殊研究，将沉积物中提取多环芳烃变成一个简单的程序。沉积物样品风干一个星期能使挥发物的退化或损失降到最低。干沙总值的石头和碎片打扫干净了，然后用研钵和研杵，过120目筛。细泥沙首次使用Niton XL3t便携式x光荧光分析仪分析其中重金属。随后，在室温下将将积物在二氯甲烷和正己烷的混合物(50/50)中搅拌15分钟。分析提取物直接注入珀金埃尔默Claris 500的 GC/MS， 通常用于追踪分析微量污染水平。特征色谱中的“驼峰”是由石油污染中无数的碳氢化合物组成的。因为我们要量化多环芳烃化合物，复杂的软件能够将这些独特的多环芳烃污染物的质谱分离出来。 氯浓度增加，威胁到在美国东北部淡水的可用性。增加道路和除冰剂的使用会使水质盐化，水生生物栖息地退化，影响整个地区的饮用水供应。我们观察到海水在冬天纽约马里兰急流和新罕布什尔州中的氯浓度高达25%，在夏天氯浓度会达到未压实森林溪流的100倍。年平均不透水表面的氯离子浓度增加超出了郊区和城市水域对淡水的最低范围。我们的分析表明，如果由于不透水表面覆盖的变化和当前的管理实践盐度以目前的速度继续增加，许多在美国东北部表层水将成为人类不适于饮用的淡水，并在未来成为有毒的水。由美国地质调查局”2009年的一项研究证实了东北部淡水中的氯含量增加。地质局的学生构建自己的氯电极并且测试The Muddy River的样品。 Chloride (ppm) ( Drinking wat e r (Janua ry ，MWRA) 25 p pm F res h wat e r， White Mts.， NH 60 ppm Water b e gins to t a s te s a l ty 2 50 ppm M ax sa f e l evel f or fre s hwater fis h 25 0 ppmD am ag e to aquat i c p la n ts， i nvertebrates 1 ，000 ppm Sea water 19，500 ppm ) 10：44：5 PAH Concentrations (ppm) in shallow sediment Samples collected April 2010 PAH Lead concentrations (ppm) in shallow sedimentSamples collected April 2011 LeadSimmons College- Chloride Concentrations (mg/L) in Muddy River WaterChlorideSamples collected April 2011Simmons College- 高污染的沉积物和污水是学生学习分析化学实验的一种财富。过去三年 我在定量分析化学课程中用石油污染沉积物的分析介绍GC / MS方法。学生们 通过实验做出了有价值的西蒙斯学院附近的河流沉积物的数据。更重要的是， 通过收集和分析样品，西蒙斯近100的学生参与到历史、环境和保护Muddy河 的工作当中。虽然只有少数学生后来从事研究河流，但是通过调查许多人获 得了新的知识。在这张海报中，我们报告的结果由三种不同的分析化学方法， 包括分析水中的氯和金属沉积物的分析，尤其是铅和石油污染物。