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Prevention of contamination and other accuracy risks in voltammetric trace metal analysis of natural waters

Part III. Voltammetric ultratrace analysis with a multicell system designed for clean bench working

Vermeidung von Kontamination und anderen die Richtigkeit beeinflussenden Einwirkungen bei der voltammetrischen Spurenanalyse in natürlichen Gewässern

Teil III. Voltammetrische Ultraspurenanalyse mit einem Multizellensystem zum Einsatz unter einer clean bench

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Fresenius' Zeitschrift für analytische Chemie Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Für die Bestimmung und Untersuchung der Gehalte toxischer Metalle in natürlichen Gewässern stellt die geeignete Art der Voltammetrie eine außerordentlich zuverlässige Analysenmethode dar. Die Feststellung von Grundpegeln in den Ozeanen, nicht pollutierten Küsten- und Binnengewässern verlangt Bestimmungsmöglichkeiten bis zu 1 ng/kg. Dieser hohen Anforderung kann hinsichtlich der Simultanbestimmung von Cu, Bi, Pb, Cd und evtl. Zn zufriedenstellend entsprochen werden durch eine Version der differentiellen anodischen Pulsinversvoltammetrie (DPASV) an dem beschriebenen Typ der Quecksilberfilmelektrode (MFE). Die dargelegten erforderlichen Vorkehrungen zur Kontaminationsminimierung müssen berücksichtigt werden. Die erforderlichen instrumentellen Modifizierungen werden dargelegt und die Konstruktion und Behandlung der rotierenden Glaskohleelektrode wird detailliert beschrieben. Anschließend wird auf die Adaptierung dieser rotierenden Glaskohleelektrode für den kontaminationsfreien Einsatz in dem neuen Multizellensystem unter einer clean bench eingegangen. Weitere Abschnitte der Arbeit sind der Darlegung leistungsfähiger Probenvorbehandlungsmethoden mit ausgesprochen niedrigen Kontaminationsrisiken gewidmet. Hierbei handelt es sich einerseits um die UV-Bestrahlung unter verschiedenen Bedingungen zur photolytischen Zerlegung metallbindender Komponenten gelöster organischer Materie (DOM) und weiterhin um die Niedertemperaturveraschung im Sauerstoffplasma für den Aufschluß der abfiltrierten Schwebstoffe. Die anschließende Anwendung der im Detail beschriebenen voltammetrischen Bestimmung (DPASV) gewährt Bestimmungsgrenzen von 0,5 ng/kg für Pb und Cd und von 3 ng/kg für Cu und Bi bei einer RSD von 20%. Die Richtigkeit (accuracy) wurde im Ultraspurenbereich durch eine Vergleichsanalyse seitens verschiedener Laboratorien unter Einsatz völlig verschiedener instrumenteller Bestimmungsverfahren sichergestellt.

Summary

Suitable modes of voltammetry provide one of the most reliable analytical approaches for the determination of trace metal levels in natural waters. The establishment of base line values in the oceans, unpolluted coastal and inland waters requires determination potentialities down to 1 ng/kg. This substantial demand can be satisfactorily met for the simultaneous determination of Cu, Bi, Pb, Cd and eventually Zn by a version of differential pulse anodic stripping voltammetry (DPASV) at the described type of the mercury film electrode (MFE). Necessary provisions to minimize contamination risks have to be taken into account. The necessary optimalizing instrumental modifications are pointed out and the construction and treatment of a rotating glassy carbon mercury film electrode is described in detail. Subsequently the adaptation of this rotating electrode to contamination-free clean bench operation in a multicell system is pointed out. Further sections of the paper are devoted to the presentation of efficient pretreatment procedures with particularly low contamination risks, i.e. UV-irradiation under various conditions to decompose metal-binding components of dissolved organic matter (DOM) and the low temperature ashing (LTA) procedure to digest the filtered off suspended particulate matter. Applying the DPASV-procedure described in detail, determination limits of 0.5 ng/kg for Pb and Cd and 3 ng/kg for Cu and Bi are achieved with an RSD of 20%. The accuracy has been established at the ultratrace level by an interlaboratory comparison, applying completely different analytical procedures and instrumental determination methods.

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Authors and Affiliations

  1. Nuclear Research Center (KFA), Institute of Chemistry, Institute 4 Applied Physical Chemistry, P.O. B. 1913, D-5170, Jülich, Federal Republic of Germany

    L. Mart, H. W. Nürnberg & P. Valenta

Authors
  1. L. Mart
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  2. H. W. Nürnberg
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  3. P. Valenta
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Additional information

Taken in part from the Doctor Thesis of L. Mart, RWTH Aachen 1979. - Part I: Fresenius Z. Anal. Chem.296, 350 (1979); Part II: Fresenius Z. Anal. Chem.299, 97 (1979)

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Mart, L., Nürnberg, H.W. & Valenta, P. Prevention of contamination and other accuracy risks in voltammetric trace metal analysis of natural waters. Z. Anal. Chem. 300, 350–362 (1980). https://doi.org/10.1007/BF01154736

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01154736

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