Sample transformation at two-stage probe atomization in graphite furnace for atomic absorption spectrometry

С помощью растровой сканирующей электронной микроскопии исследована поверхность вольфрамового U-образного зонда, применяемого для двухстадийной зондовой атомизации проб в графитовой печи при атомно-абсорбционном анализе. Цель - проследить изменение состояния пробы после ее термической перегонки из печи на зонд и дополнительной термообработки на зонде. Показано, что в ходе первичной атомизации многокомпонентной по матричному составу пробы (суспензии размолотой до 80 мкм золотосодержащей руды), получается конденсатное отложение в виде слоя слипшихся поликристаллических частиц размером не более 1 мкм. После стадии пиролиза на зонде при температуре печи 1500⁰С это отложение превращается в оплавленную пленку с каплями восстановленных металлов диаметром до 1 мкм. В случае однокомпонентной по матричному составу пробы (водного раствора нитрата палладия) на зонде откладывается монолитная пленка со сгустками и хлопьями из микрокапель палладия размером 50-100 нм. В результате такого фракционирования химический состав пробы упрощается, а так же компактно локализуется на кончике зонда в пределах 2 мм. Это положительно сказывается на аналитическом сигнале, регистрируемом при вторичной атомизации конденсата с зонда, погружаемого в графитовую печь.The surface of the U-shaped tungsten probe for a graphite furnace atomic absorption analysis with two-stage probe atomization was studied using scanning electron microscopy. The aim of the work was investigation of morphology of the sample after vapor phase transfer from the tube furnace to the tungsten probe and additional thermal treatment on the probe. It is shown for the sample having multicomponent matrix (the slurry of milled up to 80 µm gold ore) that a polycrystalline layer of agglomerated particles of size less than 1 µm is formed on the surface of the probe after primary vaporization. After additional pyrolysis on the probe at the furnace temperature 1500 °C the deposit is modified into an amorphous film and drops of reduced metals with diameter up to 1 µm. In the case of single component matrix (water solution of palladium nitrate) a solid film with clots and flakes of 50-100 nm micro drops of palladium is deposited on the probe. The two stage treatment leads to the simplification of the sample deposit and its localization on the probe tip within 2 mm. This caused substantial improvement of analytical signal associated with atomization of the deposit from the probe inserted into the graphite furnace

ПРЯМОЙ АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ПОЧВ С ПОМОЩЬЮ ПРИСТАВКИ АТЗОНД-1 ДЛЯ ДВУХСТАДИЙНОЙ ЗОНДОВОЙ АТОМИЗАЦИИ В ГРАФИТОВОЙ ПЕЧИ

The new economic method of the direct atomic absorption analysis of the soils as suspensions (~50 mg/ml) is offered. It is based on the double-stage probe atomization which is carried out by means of an original robotized accessory ATZOND-1 to a commercial graphite furnace. It is possible to remove matrix interferences, to use rather representative sample weight of the soil (up to 12 mg), to do without chemical preparation and special calibration standards. The limits of determination in the dry soil for Pb – 0.002, Cd – 0.1, Se –10, Au – 3 mg/kg. It is sufficient for maximum allowable concentrations control and gold content in the rock. Sensitivity adjustment for measurement of Zn, Si, Al and Fe concentrations which contents reaches tens percent is provided. Validation is checked using soil reference materials SP-1, SP-2 and SP-3, Sr    5 %.Keywords: direct atomic absorption analysis, graphite atomizer, double-stage probe atomization, soil, suspension(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2013.17.2.005Y.А. Zakharov1,  О.B. Kokorina1, B.R. Grigoryan2, R.V. Okunev2, D.S. Irisov3,R.R. Haibullin3, M.F. Sadykov4, A.R. Gainutdinov4 Departments of 1General Physics and 2Soil Science of Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russian Federation3 LLC «Atzond», Kazan, Russian Federation 4Department of Industrial Electronics of Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russian FederationПредложен новый экономичный способ прямого атомно-абсорбционного анализа почв, вносимых в печь в виде суспензий (~50 мг/мл). Он основан на двухстадийной зондовой атомизации, осуществляемой с помощью оригинальной роботизированной приставки АТЗОНД-1 к стандартной графитовой печи. Удается снизить матричные помехи, использовать представительные навески почвы (до 12 мг), обходиться без химической подготовки и специальных калибровочных образцов. Нижний предел определяемых содержаний в сухой почве составляет, в мг/кг: Pb – 0.002, Cd – 0.1, Se –10, Au – 3. Он достаточен для контроля ПДК и золотоносности породы. Обеспечена регулировка чувствительности для измерения концентрации Zn, Si, Al и Fe, содержание которых в почве достигает десятков процентов. Правильность проверена на образцах почв СП-1, СП-2 и СП-3, Sr 5 %.Ключевые слова: прямой атомно-абсорбционный анализ, графитовый атомизатор, двухстадийная зондовая атомизация, почва, суспензия.DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2013.17.2.00

Assessment of Resistance and Bioremediation Ability of Lactobacillus Strains to Lead and Cadmium

Cadmium (Cd) and lead (Pb) are heavy metals, important environmental pollutants, and potent toxicants to organism. Lactic acid bacteria (LAB) have been reported to remove Cd and Pb from solutions and therefore represent a useful tool for decontamination of food and beverages from heavy metals. Heavy metal ion binding by LAB was reported as metabolism-independent surface process. In this work ten Lactobacillus strains were investigated with respect to hydrophobicity, Lewis acid-base, and electrostatic properties of their outer cell surface in order to characterize their Cd and Pb removal capacity. Seven L. plantarum and L. fermentum strains were shown to remove Cd from culture medium. The metabolism-dependent accumulation mechanism of Cd removal was proposed based on extended character of Cd binding and lack of correlation between any of the surface characteristics and Cd removal. The results of this study should be considered when selecting probiotic strains for people at risk of Cd exposure

Atomic absorption determination of gold and silver in rocks and ores using double-stage probe atomization in the graphite furnace

Предложен новый способ количественного определения золота и серебра в суспензиях горных пород и руд с помощью атомно-абсорбционного спектрометра, оснащенного блоком зондовой атомизации и системой перемешивания пробы барботированием. Размолотый геологический образец выдерживается 20 минут в смеси кислот HNONew rapid method for quantitative determination of gold and silver in rock and ore suspensions using commercial spectrometer with additional accessories for probe atomization and barbotage shaking up of the sample in the autosampler is developed. Milled geological sample is maintained in the mix of acids HN

Direct atomic absorption determination of lead and cadmium in the liquid milk foods using double-stage probe atomization in the graphite furnace

Описан способ прямого атомно-абсорбционного анализа цельного молока, сливок и порошковой молочной смеси для детского питания на содержание свинца и кадмия с использованием приставки АТЗОНД-1. Пределы обнаружения улучшены по сравнению с методикой, использующей традиционную одностадийную атомизацию, и составляют в жидких продуктах (в мкг/л) для Pb – 0.5, для Cd – 0.04, а в порошковых смесях (в мкг/кг) соответственно 1.7 и 0.14. Сокращена длительность анализа за счет исключения предварительной минерализации проб. Для концентраций на уровне действующих в России ПДК свинца 50 мкг/кг SThe method of the direct atomic absorption determination of Pb and Cd in milk, cream and powder baby formula using the accessory ATZOND-1 for commercial graphite furnace is offered. The limits of detection have been improved in comparison with methods of traditional one-stage atomization and they are equal: in the liquid foods (in µg/l) for Pb – 0.5, Cd – 0.04; in the powder baby formula (in µg/kg) for Pb – 1.7, Cd – 0.14. Preliminary mineralization of the probes is excepted and duration of the analysis is shortened. For maximum permissible in Russia concentrations: of lead 50 µg/kg RSD < 3 %; of cadmium 20 µg/kg RSD < 12%

Direct determination of gold in suspensions of rock and ore reference materials using electrothermal high resolution atomic absorption spectrometry

Атомно-абсорбционный спектрометр высокого разрешения ContrAA-700 с графитовой печью применен для прямого определения золота в горных породах и рудах на уровне 10⁻⁶-10⁻³ % мас. В печь вводили навески 1 мг стандартных образцов золотосодержащей руды СЗР-4 (2.13 ± 0.05 г/т), черных сланцев Сухого Лога СЛг-1 (2.5 ± 0.3 г/т) и СЧС-1 (0.10 ± 0.02 г/т) в виде суспензий, приготовленных на смеси концентрированных HNO₃ и HCl (1 : 3) с последующим семикратным разбавлением водой. Выявлено наличие плотного окружения спектральных линий золота тонко структурированными полосами поглощения разнообразных молекул матрицы. Резонансная линия поглощения Au 242.8 нм перекрыта левым крылом очень интенсивной полосы SiO. В два раза менее чувствительная линия Au 267.6 нм находится в узком промежутке между спектральными молекулярными компонентами. Из-за сильного подавления аналитического сигнала и интенсивного неселективного поглощения определение с использованием одностадийной атомизации крайне затруднено и может осуществляться при концентрации золота не менее 2 г/т. Использование приставки АТЗОНД-1 для осуществления двухстадийной зондовой атомизации позволило автоматически дозировать суспензии и снизить матричные помехи. За счет фракционирования паров пробы на вольфрамовом зонде линия Au 267.6 нм, в отличие от резонансной линии Au 242.8 нм, освобождается от спектральных наложений и обеспечивает более низкий предел количественного определения золота 0.05 г/т ( S r =30 %; n = 5; Р = 0.95).High resolution continuum source atomic absorption spectrometer ContrAA-700 with graphite furnace is used for direct gold determination in rocks and ores on the level 10⁻⁶-10⁻³% mas. Russian standard reference materials of gold containing ore СЗР-4 (2.13 ± 0.05 g/ton), black slates of Sykhoy Log СЛг-1 (2.50 ± 0.03 g/ton) and СЧС-1 (0.10 ± 0.02 g/ton) in mass 1 mg was inserted into the furnace in the suspension form prepared on the mix of concentrated HNO₃ and HCl (1:3) with following sevenfold dilution by water. It was revealed that spectral lines of gold have dense fine structured spectral interferences of different molecules of the matrix. Absorption resonance line Au 242.8 nm is overlapped by left wing of very intensive SiO band. Twice as less sensitive line Au 267.6 nm is in a narrow gap between the molecular components. Strong matrix depression of the analytical signal and intensive background at usual one-stage atomization do the analysis impossible if gold concentration less 2 g/ton. Application of the additional accessory Atzond-1 for two-stage probe atomization provides ability for automatic dozing of the suspensions and reduces the matrix interference. Due to fractionation of the sample vapors on the tungsten probe the line Au 267.6 nm, in difference from resonance line Au 242.8 nm, is completely freed from the spectral overlapping and provides lower quantitative limit of gold determination 0.05 g/ton ( S r = 30 %; n = 5; Р = 0.95)