Udvikling og kombination af analysemetoder til bestemmelse af metalkoncentration og toksicitet i vandprøver fra mineområder

Kasper Larsen

Studenteropgave: Speciale

Abstrakt

Pga. minedrift og manglende spildevandshåndtering i lande som Bolivia, er adgangen til rent drikkevand begrænset, og det er derfor vigtigt for lokalbefolkningen at få et overordnet indblik i toksiciteten af deres vandressourcer, som ofte er overfladevand.
På nuværende tidspunkt er anvendelsen af 1,5-Diphenylthiocarbazone (dithizon) kombineret med kloroform og 4-(2-Pyridylazo)resorcinol (PAR) individuelt til detektering af bl.a. kobber (Cu), kviksølv (Hg) og zink (Zn) vha. spektrofotometri, samt bestemmelse af toksiske niveau i både vand- og sedimentprøver er allerede veldokumenteret. Dog er reagenser som kloroform vanskelige at håndtere, en miljøbelastning ved udledning i naturen og der stilles derfor krav til kostelige permanente laboratoriemæssige faciliteter.
Ved akutte toksicitetsanalyser hvor bl.a. koncentration med en dødelighed på 50% (LC50) bestemmes ved dosis-respons standard test med krebsdyret Daphnia Magna som testorganisme, bliver der allerede produceret kits med standardiseret analysemetoder.
I dette studie præsenteres en billig og håndterbar måde, at bestemme koncentration af udvalgte metaller i overfladevand vha. bærbart PDA spektrofotometer (med laptop) og vha. en akut dosis-respons standard toksicitetstest, at få et indblik i vandets toksicitetsniveau i forbindelse indsamling af selve prøverne.
Ved udvikling af multivariate analysemodeller ud fra spektrofotometriske absorptionsspektre af fortyndinger med koncentrationskombinationer med henholdsvis Cu2+, Hg2+ og Zn2+, er det muligt at måle koncentrationer på op til tre forskellige metaller ved én analyse. Ved at anvende en kombination af dithizon (kombineret med Triton X-100) og PAR, er det muligt at udnytte begge chelaters affinitet overfor forskellige metaller, og herved optimere analysemetoden.
Der er fremstillet spektrofotometriske multivariate analysemodeller med en nedre detektionsgrænse på henholdsvis 18 µg/L for Cu, 21 µg/L Hg og 20 µg/L Zn ved pH 8,7, samt detektering af 70 µg/L Cu ved pH 2,5. Desuden er der ved akut toksicitetsanalyse indeholdende enkelte metalkoncentrationer, bestemt LC50-værdier for CuSO4 på henholdsvis 71 µg/L (efter 24 t), 42 µg/L (efter 48 t) og 35 µg/L (efter 72 t), samt for ZnCl2 på henholdsvis 232 µg/L (efter 24 t), 100 µg/L (efter 48 t) og 95 µg/L (efter 72 t).
Hvor den spektrofotometriske analyse fokuserer på koncentrationen af specifikke udvalgte metaller, kan den akutte toksicitetsanalyse anvendes som standard test med et bredere perspektiv, da der her fokuseres på vandprøvens overordnede toksiske niveau.
Ved at kombinere analysemetoderne er det muligt både at bestemme udvalgte metalkoncentrationer og få et overblik ift. toksicitetsniveau, der bl.a. kan detektere Cu2+- og Zn2+-koncentrationer, der er lavere end anbefalede kvalitetsstandarder for drikkevand ifølge United States Environmental Protection Agency (USEPA) og World Health Organization (WHO), hvilket betyder, at metoden kan anvendes som retningslinje ift. de officielle drikkevandsstandarder.

UddannelserKemi, (Bachelor/kandidatuddannelse) KandidatAlmen Biologi, (Bachelor/kandidatuddannelse) Kandidat
SprogDansk
Udgivelsesdato9 dec. 2019
Antal sider73
VejledereAmalie Thit Jensen, Poul Erik Hansen & John Mortensen

Emneord

  • Dithizon
  • PAR
  • Akut toksicitetstest
  • Daphnia Magna
  • PDA spektrofotometer
  • Multivariat analyse
  • Tungmetaller
  • spektrofotometri