Determination of some heavy metals in sea water by atomic absorption spectrophotometry

Summary Direct determination of trace metals in sea water by flame atomic absorption technique suffers from serious interferences caused by the high salt content. Separation of the metals from the matrix has been effected by chelation and extraction with ammonium pyrrolidine dithiocarbamate and methyl-isobutyl-ketone. Besides a separation preconcentration and increased sensitivity is achieved with this extraction. Organic substances and metal-organic complexes are destroyed with UV-radiation before extraction is carried out. Flameless atomic absorption has been tried using the Heated Graphite Furnace combined with a) a selective volatilization procedure, b) removing of sodium from the samples using hydrated antimon pentoxide (HAP). Both methods were used to remove the interfering substances (mainly sodium salt). All the techniques have been compared by analysing the same sea water samples, some of which were also analysed by other laboratories.

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Bestimmung einiger Schwermetalle in Meereswasser durch Atomabsorptions-Spektralphotometrie

Zusammenfassung Die direkte Bestimmung der Spurenmetalle in Meereswasser durch Flammen-Atomabsorption wird durch den hohen Salzgehalt behindert. Die Abtrennung der Metalle von der Matrix wurde durch Komplexierung und Extraktion mit Ammoniumpyrrolidindithiocarbamat und Methylisobutylketon erreicht, wodurch außerdem eine Anreicherung und Steigerung der Empfindlichkeit erzielt wird. Organische Substanzen und metallorganische Komplexe können durch UV-Bestrahlung vor der Extraktion zerstört werden. Die flammenlose Technik mit Hilfe des erhitzten Graphitrohres wurde in Kombination mit a) einer selektiven Verdampfungsmethode und b) der Entfernung des Natriums mit hydratisiertem Antimonpentoxid eingesetzt. Alle Verfahren wurden an Hand der gleichen Wasserproben verglichen. Tests wurden auch von anderen Laboratorien durchgeführt.

This work was made possible by substantial grants from International Atomic Energy Agencies (IAEA) and from the Royal Norwegian Council for Scientific and Industrial Research.     

Column separation and preconcentration of copper(II), lead(II) and zinc(II) from seawater

Summary The sample of seawater (51) is freed from solid particles, buffered at pH 5.6 and percolated through a column filled with ED₃A. After sample passage 15 ml 1 M hydrochloric acid solution are pumped through the column to dissolve the concentrated ions. The final measurement using flame atomic absorption is carried out in the hydrochloric acid solution. The total labour time is less than 15 min. The standard deviations (4 analyses) for the determination of Cu, Pb and Zn (in the normal concentration range of 2–6 g · l^–1) were 2–5%, 5% and 1–10%, the recoveries 100%, 102% and 104%, respectively. A concentration coefficient of 300–500 was obtained.On leave from Lisbon University, Portugal     

Determination of heavy metals in seawater and marine organisms by flameless atomic absorption spectrophotometry

Summary For the determination of cadmium in culture water from toxicological experiments with marine organisms direct flameless atomic absorption spectrophotometry seems to be an appropriate method, because it is less complicated than any combination with an extraction method. Unfortunately, it cannot be applied in the g·l^–1-range without modifications, because matrix effects lead to unacceptable variations in the results. It was found that these difficulties can be overcome by the addition of ammonium peroxodisulphate and sulphuric acid. A routine method basing on this effect has been developed.

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Bestimmung von Schwermetallen im Meerwasser und in marinen Organismen durch flammenlose Atomabsorptions-Spektralphotometrie. VI. Cadmiumbestimmung in Kulturwässern von toxikologischen Experimenten mit Meeresorganismen

Zusammenfassung Zur Cadmiumbestimmung in Kulturwasser von toxikologischen Versuchen mit marinen Organismen scheint die direkte flammenlose Atomabsorptions-Spektralphotometrie besonders geeignet zu sein, denn sie ist weniger umständlich als jede Kombination mit einer Extraktionsmethode. Ohne Modifikationen kann die Direktbestimmung jedoch im g/l-Bereich nicht eingesetzt werden, denn Matrixeffekte bewirken allzu starke Streuungen der Meßergebnisse. Es wird gezeigt, daß ein Zusatz von Ammoniumperoxodisulfat und Schwefelsäure zur Probenlösung eine deutliche Verbesserung bewirkt. Eine Routinemethode wurde entwickelt, bei der von diesem Effekt Gebrauch gemacht wird.

     

Bestimmung von Spuren Zink, Cadmium und Wismut in reinem Kupfer durch AAS

Ohne Zusammenfassung

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Determination of traces of zinc, cadmium and bismuth in pure copper by AAS

     

Comparison of digestion procedures for the determination of heavy metals (Cd, Cu, Pb) in blood by anodic stripping voltammetry

Summary The simultaneous determination of cadmium, lead and copper in whole blood by anodic stripping voltammetry is described. Different digestion procedures given in literature were examined. In addition, a sample pretreatment method which did not involve digestion was studied. Based on the experience with these methods two digestion procedures were developed. They utilize digestion with mixtures of nitric, perchloric and sulphuric acids, with and without pressure, respectively. Both methods are suitable for routine analysis of about 20 blood samples per day. Special attention was focussed on the completeness of the digestion, and the magnitude of the blank values. Low blank values and a high sensitivity allowed the determination of cadmium at the sub-ppb level with an electrolysis time of 5 min. The methods, which were controlled by recovery tests, were used to analyze blood samples from unexposed persons, and from workers suspected of exposure to cadmium.

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Vergleich von Aufschlußverfahren für die Bestimmung von Schwermetallen (Cd, Cu, Pb) in Blut durch Anodic Stripping Voltammetrie

Zusammenfassung Verschiedene in der Literatur beschriebene Aufschlußverfahren wurden untersucht und zusätzlich ein Probenvorbereitungsverfahren ohne Aufschluß geprüft. Aufgrund der mit diesen Methoden gewonnenen Erfahrungen wurden zwei Aufschlußverfahren entwickelt, bei denen Mischungen von Salpeter-, Perchlor- und Schwefelsäure mit und ohne Anwendung von Druck eingesetzt werden. Beide Methoden eignen sich für die Routineuntersuchung von etwa 20 Blutproben je Tag. Besondere Aufmerksamkeit wurde der Vollständigkeit des Aufschlusses und der Größe der Blindwerte gewidmet. Niedrige Blindwerte und hohe Empfindlichkeit erlaubten die Bestimmung von Cadmium im sub-ppb-Bereich mit einer Elektrolysezeit von 5 min. Die Methoden wurden durch Wiederauffindungstests geprüft und für die Blutuntersuchung von Personen, die der Einwirkung von Cd ausgesetzt waren, sowie solchen, bei denen dies nicht der Fall war, angewendet.

     

Determination of heavy metals in seawater and in marine organisms by flameless atomic absorption spectrophotometry

Summary The appicability of flameless AAS to direct cadmium determinations in seawater samples is limited to a level of about 2g l^–1 [22]. Thus, for lower concentrations, a combination with an extraction method has been tested. It has been shown that the extraction can well be carried out with ammonium pyrrolidine dithiocarbamate (APDC). However, several modifications of the well known APDC/MIBK-Method were necessary. The key for the method presented was the choice of an appropriate solvent (CCl₄, C₂Cl₄) for the reagent as well as for its Cd-complex. Then a simple, sensitive and miniaturized method has been developed, which has then been applied to a few natural seawater samples.

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Bestimmung von Schwermetallen im Meerwasser und in marinen Organismen durch flammenlose AtomabsorptionsspektralphotometrieVII. Ein einfaches Extraktionsverfahren zur Bestimmung extrem niedriger Cadmiumgehalte in kleinen Seewasserproben

Zusammenfassung Die direkte Bestimmung von Cadmium im Meerwasser durch flammenlose AAS stößt unterhalb einer Konzentration von 2g l^–1 auf beträchtliche Schwierigkeiten [22]. Deshalb wurde eine kombinierte Methode erprobt, bei welcher das Metall zunächst extrahiert und dann mittels flammenloser AAS bestimmt wird. Es zeigte sich, daß die Extraktion gut mit Ammoniumpyrrolidindithiocarbamat (APDC) ausgeführt werden kann. Es wurden jedoch erhebliche Abwandlungen der wohlbekannten APDC-MIBK-Extraktionsmethode erforderlich. Erst als es gelang, ein geeignetes Solvens (CCl₄, C₂Cl₄) sowohl für das APDC als auch für seinen Cd-Komplex zu finden, konnte eine einfache, empfindliche und miniaturisierte Bestimmungsmethode entwickelt werden, mit deren Hilfe dann der Cd-Gehalt einiger Meerwasserproben bestimmt wurde.

     

Studies on automated flameless atomic absorption spectrometry

Summary A new device for automated sample injection in flameless AAS with graphite tubes had been investigated. Using solutions of Cd, Pb, Cu, and Ni the attainable precision, the carry-over factor by additional experiments with ⁸⁹Sr, the lifetime of commercially available graphite tubes as well as the influence of some selected matrix types and a pyrolytic coating on the surface of the graphite tubes upon measured values had been studied. The results of these studies together with the hereby resulting advantages of the system and possible future applications are discussed.

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Untersuchungen zur automatisierten flammenlosen Atomabsorptionsspektrometrie

Zusammenfassung Ein neuartiges Gerät zur automatischen Probendosierung bei der flammenlosen AAS mit Graphitrohren wurde untersucht. Mit Lösungen von Cd, Pb, Cu und Ni wurde die erreichbare Reproduzierbarkeit, der Verschleppungsfaktor durch zusätzliche Experimente mit ⁸⁹Sr, die Lebensdauer kommerziell erhältlicher Graphitrohre, der Einfluß einiger ausgewählter Matrices sowie einer pyrolytischen Beschichtung der Oberfläche der Graphitrohre auf die Meßwerte ermittelt. Die Ergebnisse der Studien, die hieraus ersichtlichen Vorteile des Systems sowie zukünftige Einsatzmöglichkeiten werden diskutiert.

Presented at the 6th Annual Symposium on Recent Advances in the Analytical Chemistry of Pollutants, April 21–23, 1976; Vienna, Austria.     

Determination of iron in ultrapure water by atomic absorption spectroscopy

Summary Beside ionic impurities, DI water contains non-ionic compounds, which mainly consist of the oxyhydrates of the elements Fe, Ti, and Si present as colloids. This paper describes an analytical method for Fe, which is based on a simple enrichment by evaporation and the subsequent determination by flameless AAS. It is demonstrated that DI water systems, which are mainly based on coprecipitation and ion exchange, remove the Fe from the main water only to a small extent. The Fe content in DI water shows significant variations.

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Bestimmung von Eisen in hochreinem Wasser durch Atomabsorptionsspektroskopie

Zusammenfassung Neben ionischen Bestandteilen enthält selbst hochreines Wasser auch nicht-ionische Komponenten, hauptsächlich Oxidhydrate der Elemente Ti, Fe und Si, die als Kolloide vorliegen. Die analytische Bestimmung des Eisens durch Eindampfen in einer einfachen Anordnung mit anschließender flammenloser AAS wird beschrieben. Es wird gezeigt, daß DI-Wasseranlagen, die heute zumeist noch nach dem Prinzip der Mitfällung und anschließendem Ionenaustausch arbeiten, nur begrenzt kolloidal vorliegendes Eisen entfernen und daß das Reinstwasser in seinem Fe-Gehalt stärkeren Schwankungen unterworfen ist.

     

Extraction-flame atomic absorption determination of microtraces of copper, zinc, nickel, cobalt, manganese and iron in some alkali salts

Summary The microtrace content of Cu, Zn, Ni, Co, Mn and Fe in NaClO₄, KCl, KOH and KAl(SO₄)₂ · 12 H₂O is determined by flame atomic absorption spectrometry after preceding preconcentration of the traces using the extraction system PMBP/MIBK. It is proved that the salt matrix does not affect the quantitative extraction of the traces. The method permits the determination of the traces in the concentration range of 10^–3–10^–6% with good precision (variation coefficient 2–8%) and accuracy.

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Extraktions-Flammenatomabsorptions-Bestimmung von Mikrospuren von Cu, Zn, Ni, Co, Mn und Fe in Alkali-Salzen

Zusammenfassung Der Mikrospurengehalt von Cu, Zn, Ni, Co, Mn und Fe in NaClO₄, KCl, KOH, und KAl(SO₄)₂ · 12H₂O wurde durch Flammenatomabsorption nach Extraktionsanreicherung mit einer 1-Phenyl-3-methyl-4-benzoylpyrazolon-5 (PMBP)-Lösung in MIBK bestimmt. Die Salz-Matrix weist keinen störenden Einflu\ auf die quantitative Extraktion der Elementspuren auf. Die Bestimmung der Spuren im Konzentrationsgebiet von 10^–3–10^–6% erfolgt mit guter PrÄzision (Variationskoeffizient 2–8%) und Richtigkeit.

     

Determination of organosilicon compounds in water by atomic absorption spectroscopy

Summary An extraction technique is described for the determination of ppm concentrations of both hydrophobic and hydrophilic methylsiloxane compounds in water, based on a single extraction with a mixed solvent of (11) l-pentanol and methyl isobutyl ketone followed by the determination of the silicone compounds extracted into the mixed solvent by atomic absorption spectroscopy. The method is applicable over the concentration range 0.3–30 ppm Si. Standard deviation in the case of 10 ppm Si is 0.313.

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Bestimmung von siliciumorganischen Verbindungen in Wasser mit Hilfe der Atomabsorptions-Spektralphotometrie

Zusammenfassung Zur Bestimmung von ppm-Konzentrationen an hydrophoben und hydrophilen Methylsiloxanverbindungen im Wasser wird ein Extraktionsverfahren beschrieben. Hierbei wird nach einfacher Extraktion mit l-Pentanol/Methylisobutylketon (11) das Silicium im Extrakt mit Hilfe der AAS bestimmt. Der erfaßbare Konzentrationsbereich liegt bei 0,3–30 ppm Si. Die Standardabweichung beträgt bei 10 ppm Si 0,313.

     

The substoichiometric extraction system MIBK/APDC and its application to the direct determination of Pb and Cd in wine

Summary The insolubility of sugars and fruit acids in MIBK allows the direct extraction of heavy metals by APDC from wine and similar products. With special precautions an accuracy of /+-5% can be obtained for Pb and Cd in the concentration range from 0.1–1 ppm and 1–10 ppb, respectively. Together with our experiences a brief survey of the most recent literature is also presented.

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Das substöchiometrische Extraktionssystem MIBK/APDC und seine Anwendung auf die Direktbestimmung von Pb und Cd in Wein

Zusammenfassung Die Unlöslichkeit der Zucker und Fruchtsäuren in MIBK erlaubt die Direktextraktion von Schwermetallionen mittels APDC aus Wein und ähnlichen Produkten. Unter Beachtung besonderer Vorsichtsmaßnahmen wird für Pb im Bereich von 0,1–1 ppm und für Cd im Bereich 1–10 ppb eine Genauigkeit von ± 5% erhalten. Gleichzeitig wird zusammen mit unseren Erfahrungen ein kurzer Überblick über die neueste Literatur gegeben.

     

Determination of heavy metals in sea water and in marine organisms by flameless atomic absorption spectrophotometry

Summary In natural waters, heavy metals such as Cd may be present in bound form. It is, therefore, important to consider chemical speciation, especially at low concentrations of the metal where a significant part can be bound by other trace constituents so tightly that it escapes several forms of its determination. It has been demonstrated that even the very strong complexant APDC is unable to leach out all of the heavy metal present in several coastal water samples from the German Bight.This paper describes a new micro method for the determination of total Cd in natural waters. First a small sample is dried in a polypropylene vial. Then the salt residue is heated to 90° C with a mixture of sulphuric and nitric acid for digestion of organic trace constituents (and oxidation of sulphides if present). After dilution subsamples are neutralized using an excess of NaHCO₃ buffer solution. Extraction results are then independent from the possible slight variations of pH. The extractant, a solution of APDC in CCl₄ is stable for weeks, and even the extract is stable for at least 16h. Precision is in the range of 7% at a concentration of 0.066 g Cd l^–1; the detection limit is below 0.002 g l^–1 and can be lowered, if necessary, by enlargement of the original sample. According to the sensitivity of the method the typical blank of 0.022 g Cd l^–1 is high, but it is rather constant (mean variation from the mean: 0.0024 g l^–1).Teil XI: Fresenius Z. Anal. Chem. 299, 206–207 (1979)     

Analysis of dissolved Cr3+ and Cr6+ in water by APDC-MIBK extraction and atomic absorption spectrometry

Summary With the well-known APDC-MIBK extraction of dissolved trace metals from aqueous solutions for AAS analysis only Cr⁶⁺ is determined, whereas practically no Cr³⁺ is extracted. This technique was therefore modified (PHP-buffer; pH 4.7–5.5; 80° C; 20 min reaction time) so that hexavalent and trivalent chromium can be extracted simultaneously into the organic phase, thus allowing determination of the percentage of each of these ionic species in water (hexavalent chromium being determined separately). A procedure for the modified extraction is described.

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Analyse von gelöstem Cr³⁺ und Cr⁶⁺ in Wasser durch APDC-MIBK-Extraktion und Atomabsorptionsspektrometrie

Zusammenfassung Mit der bekannten APDC-MIBK-Extraktion gelöster Spurenmetalle aus wäßrigen Lösungen für die AAS-Analyse wird nur Cr⁶⁺ erfaßt, während Cr³⁺ praktisch nicht extrahiert wird. Die bisherige Methode wurde deshalb so modifiziert (PHP-Puffer; pH 4,7–5,5; 80° C; 20 min Reaktionszeit), daß mit dem sechswertigen auch das dreiwertige Chrom in die organische Phase extrahiert wird und so der Anteil beider lonenarten bestimmt werden kann (nach getrennter Bestimmung des Cr⁶⁺). Eine Arbeitsvorschrift wird angegeben.

     

Determination of heavy metals in sea water and in marine organisms by flameless atomic absorption spectrophotometry

Summary This paper presents results of an intercalibration of cadmium determination by means of flameless AAS in biological materials from toxicological experiments. Furthermore, the philosophy of this kind of investigation is discussed in some detail. The goal and the result of this investigation was a correspondence of the measurement results within an acceptable range. Contamination during further handling has been identified as the main reason for severe deviations. The authors made measurements in the labs of several colleagues. The equipment itself did not produce individual variations. Repeated intercomparison after elimination of identified systematic errors showed sufficient correspondence of the results.Teil XII: Fresenius Z. Anal. Chem.301, 294–299 (1980)     

Inversvoltammetrische Bestimmungen von Blei, Cadmium, Kupfer und Zink in Grundwasser und Leitungswasser

Zusammenfassung Die inverse Voltammetrie ist für Schwermetallbestimmungen in Grund- und Leitungswasser geeignet. Das wird durch die Qualitätskriterien der Werte und den Vergleich mit atomabsorptionsspektrometrischen Messungen gezeigt. Beim Grundwasser tritt die Art der Probenahme als wichtige Einflußgröße hervor. Stagniertes Wasser in Hausinstallationen zeigt bis zu 10fache Konzentrationen, verglichen mit den durch kräftiges Abfließen erreichbaren Minimalwerten. Die Wassertemperatur ist hierfür eine gute Beurteilungshilfe.

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Determination of lead, cadmium, copper and zinc in ground water and tap water by anodic stripping voltammetry

Summary Heavy metals in ground water and tap water can be determined by differential pulse anodic stripping voltammetry (DPASV). This is shown by the quality criteria of the results and by comparison with AAS values. Concentrations down to 0.1 g/l are detectable. The way of sampling turns out to be quite important for ground water results. Heavy metal content in tap water is influenced by the retention time in the domestic pipes. Stagnation values are up to ten times the minimum concentration measured after heavy discharge. Water temperature is shown to be a good criterion for heavy metal concentration in that case.

Diese Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt.     

Extraktion von Sb(III) aus sauren L?sungen und Extraktions-Atomabsorptionsbestimmung von Sb in Kupfer, Blei, Zink und Cadmium

Ohne Zusammenfassung

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Extraction of Sb(III) from strongly acid media and determination of Sb in copper, lead, zinc and cadmium by means of extraction/atomic-absorption spectrophotometry

     

Direct AAS determination of Co, Cr, Cu, Mn and Ni in U3O8 by electrothermal atomization

Summary An atomic absorption spectrometric method has been developed for the determination of chromium, cobalt, copper, manganese and nickel in U₃O₈ by electrothermal atomization of 5 mg powder samples. Nanogram amounts of all the elements can be estimated with a precision ranging between 7–12%. The non-specific absorption due to U₃O₈ for these measurements is negligible. The use of graphite powder with U₃O₈ in equal or double the sample amount improves sensitivity for the analyte element and prolongs the life of the atomizer.

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Direkte AAS-Bestimmung von Co, Cr, Cu, Mn und Ni in U₃O₈ durch elektrothermische Atomisierung

Zusammenfassung Das entwickelte AAS-Verfahren geht von pulverförmigen 5mg-Proben aus. Nanogramm-Mengen der genannten Elemente können mit einer Genauigkeit im Bereich von 7–12% bestimmt werden. Die durch U₃O₈ verursachte unspezifische Absorption ist zu vernachlässigen. Durch Graphitzusatz (in der gleichen oder doppelten Menge der Probe) wird die Empfindlichkeit der Bestimmung verbessert und die Lebensdauer des Atomizers verlängert.

     

Use of blotting-paper collectors for the separation and X-ray fluorescent determination of traces of heavy metals (Cu, Hg, Ag) in water and waste water

Summary Traces of Hg, Ag and Cu were separated in the range of 0.5–500 g with blotting-paper collectors and were subsequently determined directly with energy dispersive X-ray fluorescence. For comparison, spectrophotometric determinations were carried out as well. The results were in good agreement. The collectors contained 0.2 mM ZnS, in case of Ag a thioureide collector was also employed. Limits of detection were 0.2 g Hg, 0.4 g Cu and 0.15 g Ag for the ZnS collector and 0.13 g Ag for the thioureide collector.

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Verwendung von Flie\papier-Kollektoren zur Abtrennung und röntgenfluorescenzspektrometrischen Bestimmung von Schwermetallspuren (Cu, Hg, Ag) in Wasser und Abwasser

Zusammenfassung Hg, Ag und Cu im Bereich von 0,5–500 g wurden auf Flie\papier-Kollektoren abgetrennt und direkt durch energiedispersive Röntgenfluorescenzanalyse bestimmt. Die Ergebnisse wurden durch Spektralphotometrie überprüft. Die Kollektoren enthielten 0,2 mM ZnS, für Ag statt dessen auch Thioureid. Alle Ergebnisse waren in guter übereinstimmung. Die Nachweisgrenzen für den ZnS-Kollektor betrugen 0,2 g Hg, 0,4 g Cu, 0,15 g Ag; für den Thioureid-Kollektor 0,13 g Ag.