Ghent University Academic Bibliography

Advanced

Strategies for halogen determination and isotopic analysis via ICP-MS

Jefferson Santos de Gois (2016)
abstract
Dit werk presenteert nieuwe methodes voor de kwantitatieve bepaling van halogenen door middel van inductief gekoppeld plasma massaspectrometrie (ICP-MS) en voor de meting van isotopen verhoudingen gebruikmakend van multicollector (MC) ICP-MS. Vier methodes voor directe vastestofanalyse (SS) door middel van ICP-MS – drie met behulp van elektrothermische vervluchtiging (ETV) en één middels laser ablatie (LA) – en twee methodes voor de isotopenanalyse van Br en Cl in zeewater met MC-ICP-MS werden ontwikkeld. Deze methodes werden toegepast op stalen afkomstig uit concrete studies en geven als dusdanig relevante resultaten met betrekking tot milieuprocessen. In alle methodes waarin SS-ETV-ICP-MS toegepast werd, werden de vaste stalen direct afgewogen in grafietbuisjes en ingebracht in de grafietoven. De instrumentele parameters werden geoptimaliseerd voor het bekomen van een hoge gevoeligheid en efficiënte verwijdering van de matrix. Chloorbepaling in biologische stalen kon uitgevoerd worden via kalibratie tegenover waterige standaardoplossingen, in de aanwezigheid van vooraf gedroogde modifiers (Pd + Nd of Pd + Ca) of met gecertificeerde vaste referentiematerialen (CRMs), eveneens in de aanwezigheid van vooraf gedroogde modifiers of zonder gebruik te maken van modifiers, wat leidt tot een kwantificatielimiet (LOQ) van 5 µg g-1. Voor de bepaling van Br en Cl in steenkoolstalen werd Cl accuraat gemeten middels kalibratie met vaste standaarden, terwijl Br ook succesvol werd gekwantificeerd via kalibratie met waterige standaardoplossingen, in beide gevallen met vooraf gedroogde modifiers (Pd + Ca). Kwantificatielimieten van 0.03 µg g-1 en 7 µg g-1 werden bereikt voor respectievelijk Br en Cl. In een derde deel van dit werk werden F, Cl, Br en I bepaald in fijn stof (PM10). Fluor werd bepaald middels hoge resolutie moleculaire absorbtiespectrometrie (HR-CS MAS), waarbij de CaF molecule geobserveerd werd, terwijl Cl, Br en I bepaald werd door middel van SS-ETV-ICP-MS. De methode liet de kwantificatie van halogenen toe in 14 PM10-stalen verzameld in een noordoostelijke kuststad in Brazilië. De resultaten toonden variaties in halogeengehalte naargelang de meteorologische omstandigheden, in het bijzonder gerelateerd aan regenval, relatieve luchtvochtigheid en zonneschijn. In een vierde deel wordt de bepaling van broom in polymeerstalen met LA-ICP-MS behandeld. Onder geoptimaliseerde omstandigheden kon Br accuraat bepaald worden in vijf verschillende polymeerstandaarden (CRM) en vijf ‘echte’ polymeerstalen door externe calibratie tegenover verschillende CRMs en eveneens door externe calibratie tegenover slechts één CRM, mits gebruik van het 12C+ als interne standaard. De LOQ werd bepaald op 110 µg g-1 Br. Daarnaast werd aangetoond dat de accurate en precieze meting van broom- en chloorisotopen verhoudingen in zeewater via MC-ICP-MS mogelijk is mits het gebruik van hoge massaresolutie, en door toevoeging van 5 mmol L-1 NH4OH aan alle staal-, standaard- en wasoplossingen (voor analietconcentraties van ≥ 3 mg L-1 voor Br en ≥ 70 mg L-1 voor Cl). Het overgrote deel van de kationen in zeewater werd voorafgaand aan de analyse verwijderd door kationenuitwisselingschromatografie (Dowex 50WX8 hars). In het geval van Br liet het uitdampen van de stalen bij 90°C toe om de stalen op te concentreren zonder analietverlies of isotopische fractionatie. Voor beide elementen werd gecorrigeerd voor massadiscriminatie door externe correctie in een staal-standaard ‘bracketing’ benadering, en tevens werd ook nagegaan of Sr, Ge of Se kunnen aangewend worden als potentiële interne standaarden voor Br-isotopenanalyse. Vergelijking van de bekomen resultaten bij de analyse van CRMs met de referentiewaarden of waarden uit de literatuur, toonde aan dat beide methodes aanleiding geven tot precieze en accurate resultaten. Tot slot werden deze methodes toegepast als onderdeel van een milieustudie rond de aanwezigheid van Br en Cl in zeeijs verzameld op verschillende dieptes en locaties tijdens de Sea Ice Physics and Ecosystem eXperiment 2012 expeditie. De concentratie van deze elementen in de stalen bedroeg 700 tot 31000 µg L-1 Br en 200 tot 8000 mg L-1 Cl en er werd een relatie aangetoond tussen de Br en Cl concentraties in de stalen en de overeenkomstige δ81Br en δ37Cl waarden. De lagere concentraties en δ-waarden werden geobserveerd in diep zeeijs, wat waarschijnlijk verklaard kan worden door de optredende ontzoutingsprocessen.
Please use this url to cite or link to this publication:
author
promoter
UGent
organization
year
type
dissertation
publication status
published
subject
keyword
Halogen in particulate matter, Halogen in sea ice, Halogen analysis, ICP-MS
pages
151 pages
publisher
Federal University of Santa Catarina ; Ghent University. Faculty of Sciences
place of publication
Florianópolis, SC, Brazil ; Ghent, Belgium
defense location
Florianopolis (Brazilië) : Federal University of Santa Catarina, R. Eng. Agronômico Andrei Cristian Ferreira (video conference)
defense date
2016-02-11 08:30
language
English
UGent publication?
yes
classification
D1
copyright statement
I have transferred the copyright for this publication to the publisher
id
7155012
handle
http://hdl.handle.net/1854/LU-7155012
date created
2016-03-20 21:36:04
date last changed
2017-01-16 10:50:48
@phdthesis{7155012,
  abstract     = {Dit werk presenteert nieuwe methodes voor de kwantitatieve bepaling van halogenen door middel van inductief gekoppeld plasma massaspectrometrie (ICP-MS)  en voor de meting van isotopen verhoudingen gebruikmakend van multicollector (MC) ICP-MS.  
Vier methodes voor directe vastestofanalyse (SS) door middel van ICP-MS -- drie met behulp van elektrothermische vervluchtiging (ETV) en {\'e}{\'e}n middels laser ablatie (LA) -- en twee methodes voor de isotopenanalyse van Br en Cl in zeewater met MC-ICP-MS werden ontwikkeld. Deze methodes werden toegepast op stalen afkomstig uit concrete studies en geven als dusdanig relevante resultaten met betrekking tot milieuprocessen. In alle methodes waarin SS-ETV-ICP-MS toegepast werd, werden de vaste stalen direct afgewogen in grafietbuisjes en ingebracht in de grafietoven. De instrumentele parameters werden geoptimaliseerd voor het bekomen van een hoge gevoeligheid en effici{\"e}nte verwijdering van de matrix. Chloorbepaling in biologische stalen kon uitgevoerd worden via kalibratie tegenover waterige standaardoplossingen, in de aanwezigheid van vooraf gedroogde modifiers (Pd + Nd of Pd + Ca) of met gecertificeerde vaste referentiematerialen (CRMs), eveneens in de aanwezigheid van vooraf gedroogde modifiers of zonder gebruik te maken van modifiers, wat leidt tot een kwantificatielimiet (LOQ) van 5 {\textmu}g g-1. Voor de bepaling van Br en Cl in steenkoolstalen werd Cl accuraat gemeten middels kalibratie met vaste standaarden, terwijl Br ook succesvol werd gekwantificeerd via kalibratie met waterige standaardoplossingen, in beide gevallen met vooraf gedroogde modifiers (Pd + Ca). Kwantificatielimieten van 0.03 {\textmu}g g-1 en 7 {\textmu}g g-1 werden bereikt voor respectievelijk Br en Cl. In een derde deel van dit werk werden F, Cl, Br en I bepaald in fijn stof (PM10). Fluor werd bepaald middels hoge resolutie moleculaire absorbtiespectrometrie (HR-CS MAS), waarbij de CaF molecule geobserveerd werd, terwijl Cl, Br en I bepaald werd door middel van SS-ETV-ICP-MS. De methode liet de kwantificatie van halogenen toe in 14 PM10-stalen verzameld in een noordoostelijke kuststad in Brazili{\"e}. De resultaten toonden variaties in halogeengehalte naargelang de meteorologische omstandigheden, in het bijzonder gerelateerd aan regenval, relatieve luchtvochtigheid en zonneschijn. In een vierde deel wordt de bepaling van broom in polymeerstalen met LA-ICP-MS behandeld. Onder geoptimaliseerde omstandigheden kon Br accuraat bepaald worden in vijf verschillende polymeerstandaarden (CRM) en vijf {\textquoteleft}echte{\textquoteright} polymeerstalen door externe calibratie tegenover verschillende CRMs en eveneens door externe calibratie tegenover slechts {\'e}{\'e}n CRM, mits gebruik van het 12C+ als interne standaard. De LOQ werd bepaald op 110 {\textmu}g g-1 Br. 
Daarnaast werd aangetoond dat de accurate en precieze meting van broom- en chloorisotopen verhoudingen in zeewater via MC-ICP-MS mogelijk is mits het gebruik van hoge massaresolutie, en door toevoeging van 5 mmol L-1 NH4OH aan alle staal-, standaard- en wasoplossingen (voor analietconcentraties van \ensuremath{\geq} 3 mg L-1 voor Br en \ensuremath{\geq} 70 mg L-1 voor Cl). Het overgrote deel van de kationen in zeewater werd voorafgaand aan de analyse verwijderd door kationenuitwisselingschromatografie (Dowex 50WX8 hars). In het geval van Br liet het uitdampen van de stalen bij 90{\textdegree}C toe om de stalen op te concentreren zonder analietverlies of isotopische fractionatie. Voor beide elementen werd gecorrigeerd voor massadiscriminatie door externe correctie in een staal-standaard {\textquoteleft}bracketing{\textquoteright} benadering, en tevens werd ook nagegaan of Sr, Ge of Se kunnen aangewend worden als potenti{\"e}le interne standaarden voor Br-isotopenanalyse. Vergelijking van de bekomen resultaten bij de analyse van CRMs met de referentiewaarden of waarden uit de literatuur, toonde aan dat beide methodes aanleiding geven tot precieze en accurate resultaten. Tot slot werden deze methodes toegepast als onderdeel van een milieustudie rond de aanwezigheid van Br en Cl in zeeijs verzameld op verschillende dieptes en locaties tijdens de Sea Ice Physics and Ecosystem eXperiment 2012 expeditie. De concentratie van deze elementen in de stalen bedroeg 700 tot 31000 {\textmu}g L-1 Br en 200 tot 8000 mg L-1 Cl en er werd een relatie aangetoond tussen de Br en Cl concentraties in de stalen en de overeenkomstige \ensuremath{\delta}81Br en \ensuremath{\delta}37Cl waarden. De lagere concentraties en \ensuremath{\delta}-waarden werden geobserveerd in diep zeeijs, wat waarschijnlijk verklaard kan worden door de optredende ontzoutingsprocessen.},
  author       = {Santos de Gois, Jefferson},
  keyword      = {Halogen in particulate matter,Halogen in sea ice,Halogen analysis,ICP-MS},
  language     = {eng},
  pages        = {151},
  publisher    = {Federal University of Santa Catarina ; Ghent University. Faculty of Sciences},
  school       = {Ghent University},
  title        = {Strategies for halogen determination and isotopic analysis via ICP-MS},
  year         = {2016},
}

Chicago
Santos de Gois, Jefferson. 2016. “Strategies for Halogen Determination and Isotopic Analysis via ICP-MS”. Florianópolis, SC, Brazil ; Ghent, Belgium: Federal University of Santa Catarina ; Ghent University. Faculty of Sciences.
APA
Santos de Gois, J. (2016). Strategies for halogen determination and isotopic analysis via ICP-MS. Federal University of Santa Catarina ; Ghent University. Faculty of Sciences, Florianópolis, SC, Brazil ; Ghent, Belgium.
Vancouver
1.
Santos de Gois J. Strategies for halogen determination and isotopic analysis via ICP-MS. [Florianópolis, SC, Brazil ; Ghent, Belgium]: Federal University of Santa Catarina ; Ghent University. Faculty of Sciences; 2016.
MLA
Santos de Gois, Jefferson. “Strategies for Halogen Determination and Isotopic Analysis via ICP-MS.” 2016 : n. pag. Print.