Induktív csatolású plazma tömegspektrometriai módszerek kidolgozása ólom izotóparányok geológiai mintákban történő meghatározásához = Development of inductively coupled mass spectrometric methods for determination of lead isotope ratios in geological samples

A kutatómunka során ólomizotópok arányainak klinopiroxénekben történő meghatározásához dolgoztunk ki analitikai kémiai módszereket induktív csatolású plazma ionforrással és egy detektorral működő kettős fókuszállású tömegspektrométer felhasználásával. Négy különböző mintabeviteli módszer került összehasonlításra. Az oldatos módszereknél a feltárás után az ólmot koronaéteres gyanta segítségével elválasztottuk a mátrixtól és a zavaró elemektől (Hg, Dy, Er, Yb), majd koncentrikus valamint nagynyomású folyadékporlasztóval történt az aeroszol előállítása és plazmába juttatása. Az izotóparányokra vonatkozó RSD értéke 0.3-0.4% volt. A szilárdmintás mintabevitelt elektrotermikus elpárologtatás (termikus frakcionálás) és lézerabláció útján valósítottuk meg. Az RSD értékek itt 0.6-0.7%, illetve 1.5-1.6% körül változtak. | In framework of our research project analytical methods were developed for determination of isotope ratios of lead in clinopyroxene matrices applying a single collector sector-field mass spectrometer with ion source of inductively coupled plasma. Four different sample introduction techniques were studied. In case of solution techniques the lead was separated from the matrix ant the disturbing elements (Hg, Dy, Er, Yb) applying a corona ether resin. For generation of aerosols Meinhard-type concentric as well as a hydraulic high pressure nebulizer were used. The relative standard deviations of isotope ratios amounted to 0.3-0.4%. For solid sampling electrothermal vaporization (thermal fractionation) and laser ablation were applied. The uncertainty of analytical measurements in these cases was about by factor 2 higher compared to the solution techniques

Recently forming stalagmites from the Baradla Cave and their suitability assessment for climate–proxy relationships

Determination of the long-term behavior of cave systems and their response to changing environmental conditions is essential for further paleoclimate analyses of cave-hosted carbonate deposits. For this purpose, four actively forming stalagmites were collected in the Baradla Cave where a three-year monitoring campaign was also conducted. Based on textural characteristics and radiocarbon analyses, the stalagmites are composed of annual laminae, whose counting was used to establish age–depth relationships. Fast and slowly growing stalagmites have different stable carbon and oxygen isotope compositions as well as trace element contents that could be attributed to differences in drip water migration pathways. The stable isotope compositions were compared with meteorological data of the last ∼100 years indicating that carbon isotope compositions of the stalagmites may reflect changes in precipitation amount, while oxygen isotope compositions are more related to temperature variations. The combined textural–geochemical–meteorological interpretation lead us to select the isotope record that can best reflect variations in environmental conditions and can be used for further evaluation of the climate–proxy relationships

Arsenic uptake in tomato and cabbage irrigated with arsenic-contaminated water

Arsenic uptake by tomato (Solanum lycopersicum L.) and cabbage (Brassica oleraceae L. var. capitata L.) plants was studied by cultivating the plants in different soil types and irrigating them with water containing arsenic at concentrations of 0.05 and 0.2 mg As L-1

Feasibility of ion-exchange solid phase extraction inductively coupled plasma mass spectrometry for discrimination between inorganic As(III) and As(V) in phosphate-rich in vitro bioaccessible fractions of Ayurvedic formulations

Determination of potentially toxic elements in the μg/kg–mg/kg concentration range in some Ayurvedic formulations was performed after microwave-assisted acid digestion and inductively coupled plasma mass spectrometry. Arsenic and Hg concentration in the mineral formulations reached about 10% and 0.6% by weight, respectively. Arsenic bioaccessibility was not influenced by pepsin and pancreatin containing model suspensions of pH = 1.2 and 6.8 (with 0.05 M K2HPO4), respectively. The bioaccessible As fraction of the mineral formulations was about 10–20%, even if the estimated As intake from these products exceeded the 3.0 μg/BW kg/day benchmark dose limit with an increased incidence of 0.5% for lung cancer (BMDL05) caused by inorganic As by about 25 times. Ion-exchange solid phase extraction procedure was applied to discriminate between iAs species in either the initial bioaccessible fractions obtained by incubation in simulated duodenal juice or by spiking them with 75 and 150 μg/L arsenate ions [iAsV]. The complex sample/extractant matrix caused a 60–70% recovery for iAs(V) and a breakthrough of about 20%. Suppression of phosphate ions in the extractant improved iAs(V) recovery by about 10%. Arsenic breakthrough was not observable at the 75 μg/L iAs(V) spike level. Similar results were obtained on a homeopathic product confirming the interference of phosphate on As speciation in bioaccessible fractions of complementary and alternative medicines (CAMs). Conversion rate of iAs(III)/iAs(V) in Ayurvedic products with large As content could be estimated. This approach is more informative than extrapolation of results by X-ray based techniques on solid state of CAMs

Elemental composition in feathers of a migratory passerine for differentiation of sex, age, and molting areas

The bulk analysis of single feathers of 263 feathers belonging to 238 individuals of a migratory passerine (collared flycatcher, Ficedula albicollis, originating from a breeding population in the Pilis-Visegrád Mountains in Hungary) by inductively coupled plasma sector field mass spectrometry (ICP-SF-MS) for determination of elements after proper dissolution allowed the quantitative determination of 38 elements. Calcium, Mg, Mn, Fe, and Zn were found to have a quantitative determination frequency larger than 80 % and a concentration greater than 100 μg/g. Among ecotoxicologically relevant elements, Ni, Cd, Hg, and Pb could be determined in more than 55 % of the tail feather samples. The concentration of Hg with a quantification limit of 0.006 μg/g and Pb with that of 0.015 μg/g was higher than 1 and 10 μg/g, respectively, in more than 80 % of the investigated samples, but generally lower than levels that could cause adverse behavioral effects. The principal component analyses of elemental concentration data followed by the application of general linear models revealed that, for male collared flycatchers, the concentration of Sn, Pb, Ni, Sr, Mg, Zn, Ba, and Sc differed significantly in the wing and tail feathers collected from the same individuals. With females, only the Ca and Sc concentration showed a significant difference between wing and tail feathers. Moreover, the concentration of rare earth elements, V, Fe, Sr, Mg, Mn, Zn, Pb, and Ba in tail feathers allowed differentiation between sexes while the concentration of Se, Bi, and Sc between yearling and adult male individuals. At the same time, Sc differentiated age categories in females. Distribution of major elements along the rachis of feathers could be monitored by laser ablation ICP-SF-MS after normalization of the intensities to either 13C or 34S signals

Arsenic uptake in tomato and potato plants grown in silt and sand soil and irrigated with water containing arsenic

Arsenic uptake by tomato (Solanum lycopersicum L.) and potato (Solanum tuberosum L.) plants was studied by cultivating the plants in silt and sand soil and irrigating them with water containing arsenic at concentrations of 0.05 and 0.2 mg As L

Környezeti mintavételezés

A környezetben lezajló természetes és mesterséges folyamatok megértéséhez, azok hatásainak vizsgálatához elengedhetetlen ezeknek a folyamatoknak a rendszeres megfigyelése, a bekövetkező változások nyomon követése. A környezet állapotának vizsgálata egy összetett munkafolyamat, amelynek minden egyes elemét megfelelő körültekintéssel kell elvégezni, ellenkező esetben a vizsgálat eredménye nem avalós helyzetet fogja tükrözni. Ennek következményeként a környezetben bekövetkező változások esetleges káros hatásait nem tudjuk elhárítani. Mivel a vizsgálandó környezeti elemek sok esetben nem vizsgálhatók teljes egészükben, ezért mintavételre van szükség, amelynek reprezentatívnak kell lennie annak érdekében, hogy az eredmények extrapolálhatók legyenek a teljes eredeti sokaságra. A hallgatók a tananyag elsajátításával képesek lesznek helyesen kiválasztani az egyes konkrét esetekben alkalmazható mintavételi módszert, tisztában lesznek annak elvi alapjaival, ismerik, és ki tudják küszöbölni a lehetséges hibaforrásokat. Mivel az egyes vizsgálatok (pl. kémiai, biológiai, geológiai stb.) rendkívül szerteágazóak, és esetenként teljesen eltérő mintavételi szemléletet és stratégiát követelnek, – egy általános bevezetést követően – az egyes területekhez tartozó mintavételezési tudnivalók elkülönítetten kerülnek tárgyalásra. A jegyzet első fejezetében bemutatásra kerülnek a mintavétel legfontosabb elvi alapjai és mennyiségi összefüggései. A második fejezet tárgyalja a környezet- földtudományi mintavételezést, ezen belül a talaj, a talajlevegő, a felszíni és felszín alatti vizek, a salakok, pernyék, meddők és a kőzetek mintavételezését. A harmadik fejezet a kifejezetten kémiai vizsgálatok céljára történő mintavételezést mutatja be az alábbi közegekben: felszíni víz, csapadék, hulladék, szennyvíz, humán és légköri minták. A negyedik fejezet taglalja a biológiai mintavételezésen belül a növényi, állati szervezetek vizsgálatára történő, valamint a mikrobiológiai célú mintavételt. A jegyzetet fejezetenként irodalomjegyzék és kötet végén fogalomtár egészíti ki