Elemanalitika a MÁFI laboratóriumában Dr Bartha András Magyar Állami Földtani Intézet Laboratóriumi Főosztály Tel: 2671423, 0606-30 6805032
[email protected]
Fontosabb műszerek az elemanalitikában
XRF röntgenfluoreszcens spektrometria
AAS atomabszorpciós spektrometria (Láng, hidrid és elektrotermikus atomizációval) atomizációval)
ICPICP-OES induktív csatolású plazma optikai emissziós spektrometria (ICP(ICP-AES)
ICPICP-MS induktív csatolású plazma tömegspektrometria
1
XRF módszerek
A XRF nagyon alkalmas geológiai (szilárd) minták elemanalitikai összetételének meghatározására. A gerjesztő röntgensugár hullámhossza az 0,010,01-10 nm tartományba esik, a besugárzás hatására a belső energiaszintek gerjesztődnek.
Fontos különbség az egyéb atomspektoszkópiai (AAS, ICPICP-AES, ICPICPMS) módszerekhez képest, hogy az atomok egymás belső elektronhéjára gyakorolt hatása elhanyagolható, ezért nem kell gőzzé gőzzé alakítani a vizsgálandó anyagot, roncsolásmentes a módszer. Gyakorlatilag mindig teljes elemtartalalmat határozunk meg.
A XRF módszereknél nagyteljesítményű röntgencsövet használunk gerjesztéshez, a fényfelbontó egységek pedig természetes kristályrácsok.
4 fő kölcsönhatás játszódik le: •a beeső röntgensugár abszorbeálódik fluoreszcens sugárzást produkál
és
•áthalad az anyagon •Visszaszóródik azonos energiával (Raleigh scatter) •Visszaszóródik energiaveszteség (Compton Scatter)
A beérkező foton kiüt egy elektront valamelyik héjról, pl. K héjról, és egy külső pl. L héjról rekombinálódva a két szint közötti energiakülönbségnek megfelelő hullámhosszú fotont sugároz ki. Ez a spektrumban egy vonalként látszik. Pl. Kα vonal.
után
2
Mintaelőkészítés XRF mérésekhez
Szilárd minta, tisztított, polírozott felület szükséges
Sajtolt tabletta: nagyon fontos a kis szemcseméretre való őrlés, < 5 μm. Ásvá sványtani hatá hatás itt mé még lehetsé lehetséges, fő főleg fő főkomponens elemzé elemzésekné seknél célszerű lszerű külön elvé elvégezni a kalibrá kalibrálást az egyes mintatí mintatípusokra.
Üveggyö veggyöngy ké készí szítés: LiBO2 és Li2B4O7 keveré keverékével megö megömlesztjü mlesztjük a mintá mintát, és lassan kihű kihűlve szemü szemüveglencse szerű szerű homogé homogén kő kőzetoldatot kapunk, mely má már nem terhelt a szemcsemé szemcseméret, ill. az ásvá sványtani hatá hatással. A megfelő megfelőlelő lelő korrekció korrekciók elvé elvégzé gzése utá után a De Jong vagy az elmé elméleti korrekció korrekciót alkalmazva kitű kitűnő kalibrá kalibráló görbé rbéket kapunk. A kalibrá kalibráció ció érvé rvényes évekig is. 2020-30 kő kőzetstandardbó zetstandardból ké készí szítve kalibrá kalibráló sorozatot, nagyon stabil, jó jó módszer van a kezü kezünkben.
Prospekció a Pretóriai Geológiai Intézetben
3
XRF kimutatási határok és átlagos gyakoriságok a földkéregben
Emissziós és atomabszorpciós spektrometria
Gerjesztési folyamatok sematikus rajza
Atomabszorpciónál tehát a fényelelnyelés mértékét határozzuk meg, emissziónál pedig azt fényt, amit az alapállapotba visszaugorva sugároz ki a minta
4
Atomspektroszkópiai módszerek
Az analitikai információt a szabad atomok és szabad ionok (ionizált (ionizált atomos gáz) elektrongerjesztéséből származó, viszonylag éles vonalakból álló atomspektrum adja. Szobahőmérsékleten csak a nemesgázok és a higanygőzben találunk szabad atomokat, a többi anyagot atomizálni atomizálni kell.
A szabad atomokat létrehozhatjuk termikus úton, de ionbombázással ionbombázással is pl. vákuum kisülésekben. Az atomizáció mellett bizonyos mértékben lejátszódik a szabad atomok termikus ill. elektronütközéses ionizációja és elektrongerjesztése is.
Az információ származhat a szabad atomok ill. ionok spontán fotonemissziójából (atomessziós módszer: lángfotometria ill. ICPICP-AES), a szabad atomok fotonabszorpciójából (atomabszorpciós módszer) ill. a gerjesztést követő fluoreszcenciából (atomfluoreszcens (atomfluoreszcens módszer).
Atomabszorpciós technikák az atomizálás módja szerint
Lángatomabszorpció: Lángatomabszorpció: A legrégebben használt sugár és atomforrás. Gyors módszer, de nem igazán érzékeny.
Elektrotermikus atomizáció: atomizáció: A szabad atomok előállítása elektromosan fűtött grafitkemencében történik. A módszer lényegesen (1(1-2 nagyságrenddel) érzékenyebb, mint a lángatomabszorpció elsősorban a hosszabb tartózkodási idő és a kisebb hígulás miatt. Hátránya, hogy viszonylag lassú módszer.
Hidridfejlesztéses atomizáció: atomizáció: Ide tartozik a higany hideggőzös meghatározása, ill. a hidridfejlesztő elemek (As (As,, Bi, Bi, Ge, Ge, Pb, Sb, Sb, Se, Sn, Sn, Te) nagy érzékenységű mérése hidridjeik kémiai kifejlesztése után. Előnye hogy érzékeny módszer, hátránya, hogy egyedi optimalizálást igényel, és az oxidációs állapot is befolyásolja a jel nagyságát.
Szilárdmintás AAS technikák (slurry (slurry,, AMAAMA254)
5
Atomabszorpció hidridfejlesztéssel
Folyamatos hidridfejlesztő berendezés atomabszorpciós készülékhez; AAS-HG A fejlődő hidrideket legtöbbször lángban fűtött kvarccsőbe vezetik, és mintegy 1000 ° C-on megy végbe az atomizálás. A hidridfejlesztés alapegyenlete: NaBH4 +3 H2O+HCl=H3BO3+NaCl+8H+→EHn+H2
6
AMA-254 advanced mercury analyser
Folytonos fényforrású (CS) AAS
Hagyományos AAS készülékeknél nincs szükség túl jó felbontásra.
1,0
Nagyon jó felbontást biztosít az optikai egység, 2 pm az optikai egység felbontása.
Absorption
0,7
0,5
0,2
0,0 2 7 9 ,3
2 7 9 ,4
2 7 9 ,5
2 7 9 ,6
2 7 9,7
2 7 9,8
2 7 9 ,9
2 8 0 ,0
28 0 ,1
28 0 ,2
2 8 0 ,3
W e lle n lä n g e ( n m )
7
Efficiency Detection limits of LS (lamp source) AAS and CS (continuum, source) AAS
14 12
LS AAS CS AAS
10 c0 (µg/L) 8
6 4 2 0 Cd
Cu
Cr
Fe
Ni
Pb
Zn
ICPICP-AES vagy ICPICP-OES spektrometria
Rezonáns vonal: olyan átmenethez tartozó vonal, melynek alsó szintje az alapszintek valamelyikének felel meg.
Na gerjesztési termvázlata
8
Na regisztrált spektruma Al regisztrált spektruma
Fe regisztrált spektruma
ICP-AES spektrométer vázlatos rajza
9
Szimultán ICP-AES spektrométer Paschen-Runge elrendezéssel
Klasszikus Czerny-Turner elrendezésű monokromátor
10
Perkin-Elmer Optima 3000 SCD (Segmented-array Charge Coupled-device detektor)
ICPICP-AES spektrometria teljesítményjellemzői Felbontás
Minél nagyobb a spektrális rend, és a rovátkák sűrűsége, annál jobb a felbontóképesség. A gyakorlatban a belépő rés csökkentésével is lehet javítani a felbontóképességet. Ma a legjobb állandó gyakorlati felbontást a JY 4320 /mm-es holografikus rácsa biztosítja a 430 nm alatti színképtartományban. Ez a monokromátor 1 m-es fókusztávolságú, és a „legsűrűbb” a rácsa. 5 pm állandó spektrális felbontást biztosít.
11
ICP-AES spektrometria teljesítményjellemzői II Gyakorlati felbontás: A félértékszélességnek megfelelő vonalszélesség, vagyis az a hullámhossz érték, ahol a nettó csúcsintenzitás a felére csökken. Ez szabja meg, két vonal a gyakorlatban elválik-e egymástól? Felvéve egy emmisziós vonal profilját könnyen megszerkeszthető a gyakorlati felbontás.
A Cd 228,802 nm-es vonalához közeli arzén 228,812 nm-es vonala jól demonstrálja azt, hogy ez a felbontó egység elválasztja egymástól a két vonalat, vagyis nem kell matematikai korrekciót végezni. Szilárdtest detektoros készülékek felbontása ettől általában elmarad, többet „bíznak a matematikai IEC korrekcióra”. Pillanatnyilag 5 pm-15 pm a felbontása a különböző készülékeknek.
ICPICP-AES spektrometria teljesítményjellemzői III Kimutatási határ, háttérekvivalens koncentráció Kimutatási határ: A vakértékhez közeli koncentrációjú oldat legalább 10 párhuzamos méréséből meghatározott szórás háromszoros értékének (3σ) megfelelő koncentráció. LOD=LD=3*SD*C/IN LOD=LD=limit of detection; kimutatási határ BEC=Background equivalent concentration; háttér ekvivalens koncentráció. Fenti példánál: Zn-nél: IB szórása 10 párhuzamos alapján: SD=5,6; IN=7870; C=100μg/l; LD=3*5,6*100/7870=0,21μg/l
Hüvelykujjszabály: Megfelelő stabil műszerparaméterek esetén az RSd=0,7rel%, ilyenkor a kimutatási határ kb. egyenlő a BEC/50-el. Ugyanis: SD=0,007, és 3*0,007*BEC=BEC/47,6.
A kimutatási határ környékén a szórás mintegy 50 rel%. 5-szörös kimutatási határnál 10%; 10-szeres határnál 5%; 25-30-szoros kimutatási határnál lecsökken 2 rel%-ra. Vagyis a mérés bizonytalansága mindig függ attól, milyen „messze vagyunk” a kimutatási határtól. Meghatározás alsó határa: 3*LD.
12
Kalibrálás ICP-AES spektrometriában •Egyszerű kalibrálás. Mátrix nélküli kalibrálók alkalmazása a plazma robusztus tartományában. Gyakori módszer, a mintát a gyakorlatilag mátrixmentes tartományba higítjuk. •Mátrix „matching” illesztés. A kalibráló oldatok hasonló összetételben tartalmazzák a mátrixot. Pl. fémek szennyezőinek meghatározásakor nagytisztaságú fémoldatokhoz adjuk (spike-oljuk) a kalibráló standardokat. •Standard addíció. Az atomabszorpciós technikából ismert eljárás, akkor alkalmazzuk ha nagyon változékony a mátrix, és viszonylag tömények az oldatok. Ilyenkor a mintához addícionálunk kalibráló oldatokat két vagy három lépésben, mintánként végzünk mátrix illesztést. •Belső standardok alkalmazása: Olyan ritka elemet (pl. Yttrium) adunk mind a mintához, mind a kalibráló standardokhoz ismert koncentrációban, melyek nem várhatók jelentős mennyiségben a mérendő mintákban. A kalibráció és a mérés során mindig az adott vonalra vonatkoztatott relatív intenzitásokat használjuk. IA/IR=SA/SR*CA/CR
ICP-MS spektrometria
13
ICP-MS spektrométer elvi ábrája
<10-2 Pa vákuum
4*10-4 Pa vákuum A folyamat 4 alapvető lépésből áll:
•Minta bejuttatása a plazmába és ionok előállítása •Ionfókuszálás •A mérendő ionok elválasztása kvadrupól tömegspektrométerrel •Iondetektálás
Az ICP-MS interface feladata
Merítő-Skimmer
Mintázó-Sampler
Ion Lens
Extraction Lens Növekvő vákuum
A plazmában létrehozott ionokat a tömegspektrométerbe juttatja az interface. El kell érni az atmoszférikus nyomásról a spektrométer munkanyomását, 4*10-4 Pa értéket. Ez két lépésben történik meg: 10-2 Pa-ig mechanikus pumpával, majd turbomolekuláris pumpákkal. Az átmeneti zónában az ionoptika kiszűri a nagyenergiájú fotonokat és semleges részecskéket, és az ionnyalábat a tömegspektrométerbe fókuszálja.
14
A kvadrupol, a tömegspektrométer tömegszűrője A kvadrupol az ionokat m/z szerint válogatja szét. Az alábbi egyenletnek megfelelő ionok jutnak a tömegszűrőre: m/z=kV/r2f2 m=tömegszám; z=töltések száma; k=konstans; V=feszültség; R=sugár; f=körfrekvencia
A kvadrupol 4 darab azonos hosszúságú és átmérőjű köralakú vagy hiperbolikus profilú rúdból áll. A szemközti rúdpárokat összekötik, és mindkét rúdpárra egyen, ill. váltófeszültséget kapcsolnak. Az egyenfeszültség (U) egyenlő nagyságú, de ellentétes előjelű. Egy adott feszültség értéknél egy adott tömegszámú ion halad át a rudak között, a többi iont nem engedi át a kvadrupol. A feszültség változtatásával a különböző tömegszámok detektálhatók. Az áteresztés alsó határát a radiofrekvenciás, a felső határát pedig az egyenfeszültség nagysága szabja meg.
A pozitív rudak a könnyű ionokat térítik el, és a nehéz ionokat engedik át, a negatív rudak fordítva. Ezek a hatások egymásra szuperpopnálódnak, és együtt határozzák meg a kvadrupol felbontását.
Mátrixhatások az ICP-MS spektrometriában Spektroszkópiai (spektrális) zavarások. Spektrális zavarást okoz bármely olyan egy vagy több atomból álló ion, amelynek tömeg/töltés hányadosa megegyezik a meghatározandó izotóp tömeg/töltés értékével, és így a tömegspektrumban átfedést okoz, megnövelve a mérendő csúcs intenzitását. Lehetnek többatomos zavarások-ezek számos forrásból származnak: ilyenek az alapvető háttér szpecieszek, amelyek a plazmát alkotó argonból, a mintaoldat víztartalmából, illetve a környező levegőből, pontosabban azok elemeiből képződnek, és izobár átfedések, melyeket a szomszédos elemek egybeeső (azonos tömegszámú) természetesen előforduló, stabil izotópjai okozzák, amelyek a tömegspektrumban azonos helyen, egymást átfedve jelennek meg. (Ez a zavarás analóg a színképvonal-egybeesésekkel az ICPAES-ben.)
15
Nemspektroszkópiai (nemspektrális) zavarások (mátrixhatások)
Minden egyéb típusú mátrixhatás. Lehetnek: transzportjelenséggel összefüggő hatások, savhatás, kónusz eldugulásából-mérés közbeni folyamatos szűküléséből származó jelcsökkenés, magas szárazanyag tartalom okozta hatások, ionizációs hatások stb. Ezeknek a zavarásoknak a legegyszerűbb kezelése a minta higítása, ill. a belső standardok használata. Többnyire külön célszerű belső standardot alkalmazni a könnyű, a közepes és a nehéz tömegszám tartományban.
Molekula ionok zavarások híg salétromsavas közegben Mivel a plazmában a leggyakoribb szpecieszek az Ar, O és H, ezért tipikusak az ezek között létrejövő reakciók, amelyek olyan ionokat hoznak létre, mint pl. az OH3+, ArO+, ArH+ és Ar2+. Fontos szerepet játszik a N is, amely a környező levegőből is bejuthat a plazmába, tehát akkor is jelen van ott, ha csak desztillált vizet porlasztunk be a plazmába. Jellegzetes zavaró ionok pl. az N2+, NO+ és NOH+. Ezek az ionok az alkotóelemeik izotópjainak összes lehetséges kombinációját mutatják.
16
Mátrix komponensek okozta molekula ion zavarások Az ionpopulációkhoz a következő jelentősebb hozzájárulás a minták előkészítéséhez használt savakból vagy oldószerekből származik. A fellépő spektrális zavarások miatt az ICP-MS-ben különös gondot kell fordítani a minta-előkészítésre, mivel nem mellékes, hogy milyen savval oldottuk vagy stabilizáltuk a mintát. A leggyakrabban használatos ásványi savak a salétromsav, sósav, foszforsav és kénsav. A salétromsavas közeg ideális az ICPMS elemzések számára, mivel ekkor semmilyen plusz új szpecieszt nem viszünk be az egyszerű vizes közeghez képest, hiszen a nitrogén a környező levegőből is bejuthat. A sósav (valamint a perklórsav) és a kénsav használatát viszont, ha csak lehet, célszerű elkerülni.
Zavaró hatások kiküszöbölése •Nagyfelbontású készülékek alkalmazása. A kettős fókuszálású tömeganalizátorok használatával az ismert többatomos ionok általi zavarások nagy része kiküszöbölhető, anélkül, hogy megváltoztatnánk a plazma működési paramétereit (nincs szükség hideg plazma alkalmazására), illetve nem szükséges más hardver eszköz (pl. ütközési és/vagy reakció cella) használata. Ezekkel a nagyfelbontású eszközökkel jól mérhetővé válnak olyan elemek, mint a V, Fe és, Ti, mivel ezek fő izotópjait el tudjuk választani a zavaró ClO+, ArO+ és SO+ többatomos ionoktól. De van sok olyan átfedés, ahol még a nagyfelbontás sem elegendő.
•Ütközési és/vagy reakciócellák alkalmazása. Az ütközési és/vagy reakció cellák alkalmazásával számos többatomos zavarás valóban hatékonyan kiküszöbölhető, és a „problémás” elemekre is kiváló kimutatási határok érhetők el. Az ICP-ből származó ionok az interfészen a megszokott módon haladnak át, de azután az ütközési és/vagy reakció cellába jutnak, amelybe többnyire He vagy H2 áramlik, és ott ütköznek az ütközési és/vagy reakció gáz (többnyire He vagy H2) molekuláival. Ezek az ütközések lehetnek reaktív és nemreaktív ütközések. A cél az, hogy a spektrális zavarást okozó többatomos ionok szenvedjenek olyan kémiai változást, amely a tömegszámukat megváltoztatja, míg a meghatározandó elemek ionjai, amelyek egyatomos ionok, változatlanok maradjanak.
17
Ütközési cella (CCT-Collision Cell Technology) működése Isotope Interferant Isotope Interferant 6,7 Li Background 52Cr ArC, ClOH 23 Na Background 55Mn ClO, KO 28 56 Si N2, CO Fe ArO, CaO 31 59 P NOH Co ArNa, CaOH 32
O2
63
ArNa
39,40
ArH, Ar Ar SO ClO, ArC
66
ArMg ArCl, CaO2 Ar2, FeH2O Ar2H
S
K 40 Ca 48 Ti 51 V
Cu
Zn 75 As 80 Se 81 Br Fe Ar O He
A He ütközik pl. az ArO+ molekulainiokkal és „szétbombázza” azokat, megszűntetve a többatomos zavarást.
A fekete vonalak jelentik az ütközési cella alkalmazásakor kapott jeleket, a kék pedig a hagyományos üzemmódban felvett jeleket
18
Kalibrálás ICP-MS spektrometriában Egyszerű kalibrálás. Mátrix nélküli kalibrálók alkalmazása a plazma robusztus tartományában. Gyakori módszer, a mintát a gyakorlatilag mátrixmentes tartományba higítjuk. Mátrix „matching” illesztés. A kalibráló oldatok hasonló összetételben tartalmazzák a mátrixot. Pl. fémek szennyezőinek meghatározásakor nagytisztaságú fémoldatokhoz adjuk (spike-oljuk) a kalibráló standardokat. Standard addíció. Az atomabszorpciós technikából ismert eljárás, akkor alkalmazzuk ha nagyon változékony a mátrix, és viszonylag tömények az oldatok. Ilyenkor a mintához addícionálunk kalibráló oldatokat két vagy három lépésben, mintánként végzünk mátrix illesztést. Belső standardok alkalmazása: Olyan ritka elemet (pl. In) adunk mind a mintához, mind a kalibráló standardokhoz ismert koncentrációban, melyek nem várhatók jelentős mennyiségben a mérendő mintákban. A kalibráció és a mérés során mindig az adott izotópra vonatkoztatott relatív intenzitásokat használjuk. Előnye a módszernek, hogy a plazma ingadozásokat és a plazmaeredetű mátrixhatásokat is kiküszöböli, hátránya, hogy a spektrum különböző tartományaiban (könnyű, közepes és nehéz elemek) külön-külön izotópot kell használni.
Lézerelpárologtatás ICP-MS spektrometria 213 nm-es New wave Nd-YAG lézer
Szilárd minta felületén kb. 50 Hz frekvenciájú rövid lézerimpulzus segítségével kis bombázzuk a mintát. A minta részben atomizálódik és az argonáramlással együtt a plazmába kerül.
19
Lézerablációs alkalmazások a geoanalitikában Porok, tabletták, szűrők, kőzetüvegek, olvadékok elemzése (bulk analysis) Egyedi ásványszemcsék elemzése Csiszolatokon zónássági vizsgálatok Folyadék zárványok vizsgálata Izotóparányok Régészeti leletek Orvosi alkalmazások
Előnyök:
Hátrányok:
Nem szükséges bonyolult mintaelőkészítés
Mennyiségi meghatározásoknál nem túl egyszerű a kalibráció (üveggé alakítás, száraz aeroszolok alkalmazása, vizes oldatok, vizes aeroszolok stb.)
A plazmát nem terheli az oldószer, sokkal kisebb számban vannak oxid és hidrid zavarások Nincs veszteség az illékony elemeknél Folyamatos, nagy gyakoriságú, rövid idejű lézerbelövésekkel kvázi folyamatos mintaáram juttatható a plazmába
Alkalmazási területek Paleontológia
Ásványtan
Foraminiferák
Fémek
Kagylók
Folyadékzárványok
Otolitok
Drágakövek Ásványkémia
Kőzettan
Korallok
Régészet Kerámiák Csontok
Fejlődéstörténet
Csontok
Biológia, orvoslás Fogak
Vesekövek
Metamorf átalakulások Kormeghatározás Mars Kőzetüvegek
Környezetszennyezés Üvegek Műanyagok
Évgyűrűk Csontok
Bőr Rovarok
20
ÁsványÁsvány-kőzettani alkalmazás
Counts per Second
250000
Folyadékzárványok nyomelemeloszlása
Ércteleptan
Genetika
200000 150000 100000 50000
12 0
89
97 10 4 11 2
57
65
73 81
34
42 49
2 10
0
18 26
Gránát zónásságból képződésének körülményei Mn
300000
Time / s Mg 24
Fe
K 39
Ca 44
100000
90000
80000
70000
Eu
60000
50000
40000
30000
20000
10000
6
4
2
0
8 10
11
11
12
0
97
93
10
10
73
77
81
85
89
65
69
49
53
57
61
34
38
46
42
18
22
30
26
2
6
10
0
14
Mg Vékonycsiszolatból (25x50 mm) nyomelem meghatározás (pl. RFF) Al
Counts per second
Time / s
La
Zn 64
Otolitok
21
Klinikai vizsgálatok
Toxikus elemkontamináció (pl. Pb) kimutatása fogakból
Vérből kivált ólom a szervetlen fázisokba, csontokba, fogakba épül be
A fog zománca a biogén ólom fő rezervoára
Pb
Vesekövek
P2O5
0,222
1,38
72,5
0,453
<0,15
<0,005
0,004
0,350
19,6
13,1
31,8
<0,15
<0,005
0,027
Na2O
K2O
<0,003
25,2
<0,15
0,175
<0,003
26,3
6,94
1,40
_
SO3
BaO
SrO
600000 500000
Uricit
Struvit
C5H4N4O3
MgNH4PO4*6H2O
Apatit Ca5(PO4)3(OH,Cl,F)
51
49
60
300000
40
halvany sarga
Dió Dió 200000
sotet sarga egyeb világos szürke
100000
Ba138
halvany sarga Pb208
Zn64
Cr52
Mn55
K39
Ca42
világos Ca44
P31
0
Sr88
Vesekő Vesekő 1
Whewellit
Ca(COO)2*H2O 400000
Rb85
Minta
Si28
<0,03
Izz. Izz. veszt.
MgO
S32
<0,03
<0,1
H2O
CaO
Na23
<0,1
<0,02
MnO
Al27
<0,02
0,19
Fe2O3
Mg24
<0,05
Dió Dió
Al2O3
Li7
Vesekő Vesekő 1.
TiO2
B11
SiO2
C13
Minta
22
23
MÁFI Anyagvizsgálati Laboratóriuma
MSZ EN ISO/IEC 17025/2005 szerint NATNAT-1-13021302-/2008 számon akkreditált laboratórium
Az európai geológiai intézetek laboratóriumai között harmonizált analitikai módszerek
Az elmúlt 15 év műszerfejlesztései pályázatok útján (PHARE, OTKA, OMFB, OM KFHÁ, GVOP)
Az igények széles spektrumát kielégítő, sorozatmérésekre alkalmas, alapinformációkat szolgáltató műszerek
24
A laboratórium akkreditált részei
Vízkémia: - Vízminták rutinvizsgálata, nyomelemek és kémiai formák meghatározása
- Részvétel nemzetközi projektekben (PHARE, ENWAT, SUMANAS) - Monitoring vizsgálatok (Szigetköz és a Bátaapáti) Bátaapáti) - Kiváló munkakapcsolat a MÁFI vízföldtani és modellező csoportjával.
25
Kőzetanalitika: KőzetKőzet-, ércérc-, talajtalaj-, patakhordalék, ártéri üledékminták stb. kémiai vizsgálata - teljes elemtartalom ill. kioldható elemtartalmak (beleértve a szekvenciális kioldásokat is) - kőzetalkotó főkomponensek, nyomelemek (ritkaföldek és egyéb ritkaelemek vizsgálata is) - Részvétel nemzetközi projektekben (FOREGS Geochemical Baseline Programme) - Állami megrendelések (Bátaapáti (Bátaapáti,, Püspökszilágy) Püspökszilágy) - MÁFI belső projektjei - Egyetemi tanszékek és műhelyek (ELTE, Debreceni és Miskolci Egyetem stb.)
Az Osztály jelenlegi műszerparkja Készü szülék
Gyá Gyártó rtó
Típus
Beszerzé Beszerzés éve
Szí Színvonal
ICPICP-MS
PerkinPerkin-Elmer New Wave
ELAN DRCDRC-II
2005
vilá ilágszí gszínvonalú nvonalú
NewWave UP 213
2005
vilá ilágszí gszínvonalú nvonalú
Lézerablá zerabláció ciós felté feltét HPLC
PerkinPerkin-Elmer PEPE-200
2005
vilá ilágszí gszínvonalú nvonalú
ICPICP-OES
Jobin Yvon
ULTIMAULTIMA-2C szimultá szimultán-szekvens
2002
vilá világszí gszínvonalú nvonalú
AAS
Varian
SpectrAASpectrAA-10BQ
Alapké Alapkészü szülék lánggal: 1989 Grafitkemence: 1993 Hidrid: 1995
közepes szí színvonalú nvonalú, enyhé enyhén amortizá amortizálódott
HiganyHiganymeghatá meghatározó rozó
Altech (LECO)
AMAAMA-254
1997
közepes szí színvonalú nvonalú
Mikrohullá Mikrohullámú feltá feltáró
MILESTONE
MLSMLS-1200 MEGA
1993
közepes szí színvonalú nvonalú
26
Korszerű ICP készülékeink
JY ULTIMA 2 C ICP-OES készülék Felhasználási területek: - Felszíni és felszín alatti vizek főkomponenseinek és nyomelemeinek meghatározása, ivóvízkészletek minőségének monitorozása - Kőzetek, ércek, talaj-, patakhordalék-, ártéri üledék minták és szennyvíziszapok fő- és nyomelemeinek meghatározása
ELAN DRC-II ICP-MS készülék
Atomabszorpciós készülékeink
Varian SpectrAA-10BQ (Láng, grafitkemence, hidridfeltét)
AMA-254 advanced mercury analyser
27
INCO COPERNICUS project: Development of Analytical Procedures to Guarantee Quality Assurance in International Environmental Monitoring 1997-1999
A projekt célja az volt, hogy az európai geológiai intézetek analitikai módszereit harmonizáljuk A projektben 11 ország vett részt (holland, olland, angol, angol, finn, észt, észt, litván, litván, magyar, magyar, lengyel, lengyel, cseh, szlovák, román, orosz geológiai geológiai intézetek) intézetek) Tanulság: európai léptékű felméréseknél jobb, ha valamennyi minta azonos komponensét egyazon laboratóriumban elemezzük meg, különösen a geokémiai háttérértékek meghatározásakor.
European Geochemical Baseline Atlas FOREGS Geochemical Working Group
26 európai geológiai intézet ill. geológiai tanszék vett részt a projektben
28
Hg tartalom eloszlása patakhordalék mintákban
AMA-254 szilárdmintás higany analizátor
A talajvizek vízminőségi állapotának felmérése (Survey of the Chemical Status of Groundwaters) EUROPEAID/114956/D/SV/HU2002-000-180-04-01-02-03
29
A projekt célja •Az Európai Unió 200/60 EC Víz Keretirányelve (The Water Framework Directive) előírja a tagországok részére, hogy 2015-ig „jó” állapotba hozzák felszíni és felszín alatti víztesteiket.
•A munka elvégzésére kiírt pályázatot a Finn Földtani Intézet által vezetett konzorcium nyerte el, a konzorciumot alkotó tagok: a MÁFI, a Smaragd Kft, az Elgoscar Kft, a francia BRGM és a német HGN Hydrogeologie GmbH voltak.
•A MÁFI Laboratóriuma elismerést vívott ki a vízelemzésekkel foglalkozó hazai és nemzetközi laboratóriumok körében.
30
A MÁFI Laboratóriumának részvételével megvalósult további nemzetközi projektek Interreg Projekt: MagyarMagyar-Szlovák határmenti közös felszín alatti víztestek környezetállapota és fenntartható használata (ENWAT) Szerződés száma: HUHU-SKSK-UA/05/02/166 A déldél-magyarországi arzénarzén-tartalmú talajvizek fenntartható kezelése (SUMANAS) : LIFE05 ENV/H/000418 Kétoldalú TéT együttműködések (magyar(magyar-finn, magyarmagyarvietnami, magyarmagyar-mexikói)
A talajvíz nagy arzéntartalmának eredete fiatal medencékben (OTKA pályázat 2007-től) Analitikai feladat: Különböző arzén módosulatok analitikájának vizsgálata HPLC-ICP-MS módszerrel, és ennek segítségével terepi tartósítási módszerek kidolgozása 50-50 µg/l kevert kalibráló oldat kromatogramja Csúcsok sorrendje: As3+; DMA; MA; As5+
5000
P u l s e
4000
3000
i n t e 2000 n s i t y 1000
0 0
100
200
300
Analyte : As 75
400
500
600
700
800
900
T im e , s
31
Mintaelőkészítés
Feltárás Pt tégelyben LiBO2-al
Királyvizes kioldások
Feltárás mikrohállámú bombában
Szekvenciális kioldások
Sorozatos (szekvenciális) kioldások 100%
80%
60%
ug/g As hidrogénfluorid ug/g As ammónium acetát ug/g As hidroxil amin hidroklorid
40%
ug/g As Na acetát ug/g As Mg klorid
20%
0% 08307 08307 08307 08307 08307 08307 08307 08307 1 3 5 7 9 11 13 15
32
Glaukonit minták kondritra normált RFF eloszlásai. Oldatos ICP-MS és LA-ICP-MS technikák összehasonlítása
33
