Headspace extraction method for simultaneous determination of SF₆, CCl₃F, CCl₂F₂, and CCl₂FCClF₂ in water

• Autorzy: Śliwka I. , Lasa J. , Zuber A. , Opoka M. , Jackowicz-Korczyński M.

Warianty tytułu

PL

Równoczesne oznaczanie SF₆, CCl₃F, CCl₂S₂ i CCl₂FCClF₂ w wodzie po ekstrakcji metodą fazy nadpowierzchniowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Recently, sulfur hexafluroride (SF₆), freon-11 (CCl₃F), freon-12 (CCl₂F) and freon-113 (CCl₂FCClF₂) have become popular as environmental tracers for hydrogeological purposes. In this paper a chromatographic method for simultaneous determination of these compounds in water samples has been presented. The analytical system comprised three chromatographic columns operating in a back-flush mode, and two electron capture detectors. A constant frequency voltage was applied to the detectors. As the concentrations of SF₆ and freons differed by three orders of magnitude, the frequencies of the voltage pulses were appropriately chosen to provide optimum determination conditions. Water samples were stored in special glass bottles utilised for the headspace extraction of gases. Next, the extracted gas was placed in a special trap under low pressure. The trap was filled with glass balls, which were, in turn, immersed in the liquid nitrogen. The latter was used in order to remov Ar and CO₂ passing through the trap. After that, the sample was desorbed at the temperature of 100°C, and injected on the first column. This column was connected to the second and third one for the particular time interval. The duration of these connections decided, which of the sample constituents were separated. The first detector was connected to the second column, on which SF₆ was separated (or SF₆ and F-12). To this detector a pulsed voltage with the repetition time of 1920 žs was applied to assure the best detection level. Freons-11 and 113 (or also F-12) were separated on the third column, and determined using the second detector. To this detector, in turn, a pulsed voltage with the repetition time of 80 žs was imposed to obtain a sufficiently wide range of linear response. The following detection levels were obtained: 0.0054 fg cm^-3 _H2O (0.04 fmol L^-1) for SF₆, 0.35 fg cm^-3_H2O (2.5 fmol L^-1) for F-11, 0.22 fg cm^-3_H2O (1.8 fmol L^-1) for F-12 and 0.55 fg cm^-3_H2O (2.9 fmol L^-1) for F-113.

PL

Sześciofluorek siarki (SF(6)), freon-12 i (CCl(2)F(2)), freon-12 (CC1(2)F) i freon-113 (CCl(2)FCC1F(2)) stały się ostatnio popularne jako znaczniki środowiska w badaniach hydrogeologicznych. W pracy przedstawiona jest chromatograficzna metoda jednoczesnego oznaczania wymienionych związków w próbkach wody. System analityczny składa się z trzech kolumn chromatograficznych pracujących w systemie wstecznego wymywania i dwóch detektorów wychwytu elektronów. Detektory zasilane sąimpulsami napięcia o stałej częstotliwości. Częstotliwość impulsów zasilających musi być dobrana optymalnie dla obu detektorów, ponieważ stężenia SF(6) i freonów różnią się o kilka rzędów wielkości. Próbki wody pobierane są do specjalnych butli szklanych służących zarówno do transportu jak i do ekstrakcji gazu w laboratorium metodą fazy nadpowierzchniowej. Wyekstrahowany gaz jest przesyłany pod niskim ciśnieniem do pułapki wypełnionej kulkami szklanymi i zanurzonej w ciekłym azocie, aby pozbyć się Ar i CO(2) przechodzących przez pułapkę. Następnie próbka jest dcsorbowana w temperaturze 100°C i wstrzykiwana do pierwszej kolumny. Ta kolumna jest połączona przez określony czas z drugą kolumną, a następnie z trzecią. Czas połączeń decyduje o tym, które związki zostaną rozdzielone. Pierwszy detektor jest połączony z drugą kolumną, na której separowany jest SF(6) (lub SF(6) i F-12). Detektor ten jest zasilany impulsami o czasie repetycji 1920 us, zapewniającym najlepszą wykrywalność. Freony-11 i 113 (lub także F-12) są rozdzielane na trzeciej kolumnie i ich detekcję przeprowadza się przy użyciu drugiego detektora zasilanego impulsami o czasie repetycji 80 u,s, zapewniającymi najlepszą liniowość sygnału w szerokim zakresie stężeń. Uzyskane poziomy wykrywalności wynoszą: 0,0054 fg cm(-3) (H2O 0 (0,04 fmol L(-1) for SF(6)>, 0,35 fg cm(-3) 0 (2,5 fmol L(-1)) for F-n,0,22fgcm(-3) (H2O) (1,8fmol(-1)) for F-12 and O,55 fg cm(-3)H2O (2,9 fmo L(-1) )for F-113.

Słowa kluczowe

EN

gas chromatography; electron-capture detector; groundwater tracers; sulphur hexafluoride; freon

PL

chromatografia gazowa; detektor wychwytu elektronów; znaczniki wód gruntowych; sześciofluorek siarki; freon

• Wydawca: Komitet Chemii Analitycznej PAN
• Czasopismo: Chemia Analityczna
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 49, No. 4
• Strony: 535--549
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Śliwka I.

• Institute of Nuclear Physics, ul. Radzikowskiego 152, PL-31342 Kraków, Poland

autor

Lasa J.

• Institute of Nuclear Physics, ul. Radzikowskiego 152, PL-31342 Kraków, Poland

autor

Zuber A.

• Institute of Nuclear Physics, ul. Radzikowskiego 152, PL-31342 Kraków, Poland

autor

Opoka M.

• Institute of Nuclear Physics, ul. Radzikowskiego 152, PL-31342 Kraków, Poland

autor

Jackowicz-Korczyński M.

• Institute of Nuclear Physics, ul. Radzikowskiego 152, PL-31342 Kraków, Poland

Bibliografia

• 1. Busenberg E. and Plummer L. N., Water Resources Res., 28, 2257 (1992).
• 2. Ekwurzel B., Schlosser P., Smethie W.M., Plummer L.N., Busenberg E., Michel R.L., Weppering
• R. and Stute M., Water Resources Res., 30, 1993 (1994).
• 3. Dunkle S.A., Plummer L.N., Busenberg E., Phillips P.J., Denver J.M., Hamilton P.A., Michel R.L. and Coplen T.B., Water Resources Res., 29, 3837 (1993).
• 4. Plummer L.N., Michel R.L., Thurman E.M. and Glyn P.D., Environmental Tracers for Age Dating Young Ground Water, Regional Ground-Water Quality, Chap. 11, [Alley W.M. Ed.], Van Nostrand Reihold, New York, p. 255, (1993).
• 5. Reilley T.E., Plummer L.N., Philips P.J. and Busenberg E., Water Resources Res., 30, 421 (1994).
• 6. Plummer L.N. and Busenberg E., Chlorofluorocarbons, Environmental Tracers in Subsurface Hydrology, Chap. 15, [Cook P. and Herczeg A., Eds], Kluwer Academic Press, 1998, USA, p. 1.
• 7. Prinn R.G., Weiss R.F., Fraser P.J., Simmonds P.G., Cunnold D.M., Alyea F.N., O'Doherty S., Salameh P., Miller B.R., Huang J., Wang R.H.J., Hartley D.E., Harth C., Steele L.P., Sturroc G., Midgley P.M. and McCulloch A. J. Geophys. Res., 105 (D14), 17751-17792 (2000).
• 8. Maiss M.H. and Brenninkmeijer C.A.M., Environ. Sci. Technol., 32, 3077 (1998).
• 9. Maiss M., Ilmberger J. and Münnich K. O., Aquatic Sciences 56/4, 229 (1994).
• 10. Warner M. J. and Weiss R. F., Deep-Sea Res. 32, 1497 (1985)
• 11. Busenberg E. and Plummer L.N., Water Resource. Res., 36, 3011 (2000).
• 12. Plummer L. N., Busenberg E., Böhlke J. K., Nelms D.L., Michel R.L. and Schlosser P., Chem. Geol., 179, 93 (2001).
• 13. Maiss M., Steele L.P., Francey R.J., Fraser P.J., Langenfelds R.L., Trivets N.B.A. and Levin I., Atmos. Environ., 30, 1621 (1996).
• 14. Oster H., Sonntag C. and Műnnich K.O., Water Resources Res., 32, 2989 (1996)
• 15. Simmonds P. G., J. Chromatogr., 289, 117 (1984).
• 16. Bassford M. R., Simmonds P. G. and Nickless G., Anal. Chem., 70, 958 (1998).
• 17. Wanninkhof R., Ledwell J.R. and Watson A.J., J. Geophys. Res., 96, 8733 (1991).
• 18. Watson A.J., Liddicoat M.I., and Ledwell J.R., Deep-Sea Res. 34, 19 (1987).
• 19. Upstill-Goddard R.C., Watson A.J., Wood J. and Liddicoat M.I., Anal. Chim. Acta, 249, 555 (1991).
• 20. Plummer L.N., Busenberg E., Drenkard S., Schlosser P., Ekwurzel B., Wepperin R., McConnell J.B. and Michel R.L., Appl. Geochem., 13, 1017 (1998).
• 21. Vollmer M.K. and Weiss R.F., Marine Chemistry, 78, 137 (2002).
• 22. Bu X., Warner M.J., Deep-Sea Res. I, 42, 1151 (1995).
• 23. Śliwka I. and Lasa J., Chem. Anal. (Warsaw), 45, 59 (2000).
• 24. Lasa J., Śliwka I. and Drozdowicz B., J. Chromatogr. A, 724, 265 (1996).
• 25. M. Duliński, E. Kmiecik, M. Opoka, K. Różański, J. Szczepańska, T. Szklarczyk, I. Śliwka, S. Witczak, A. Zuber, Hydrochemistry of Kêdzierzyn Subthrough aquifer as related to water ages, in: Quality an susceptibility of groundwater to contamination, Prace Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego Nr 22, 2002, pp. 35-43 (in Polish).
• 26. M. Duliński, J. Kania, J. Karlikowska, M. Opoka, K. Różański, I. Śliwka, S. Witczak, A. Zuber, Hydrochemistry of Bogucice Sands aquifer as related to water ages, in: Quality an susceptibility of groundwater to contamination[Alley W.M. Ed.], Prace Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego Nr 22, Quality an susceptibility of groundwater to contamination.
• 27. Małoszewski P. and Zuber A., IAEA-TECDOC-919, IAEA, Vienna (1996).