ניתוח מתכות מזיקות

ניתוח עיקבות של מתכות מזיקות הוא תחום מחקר חיוני העוסק בזיהוי, כימות ואפיון של רמות עקבות של מתכות בדגימות שונות, כולל דגימות סביבתיות,

רקמות ביולוגיות ומוצרים תעשייתיים. נושא זה נחשב בעל חשיבות עצומה בשל הסיכונים הבריאותיים וההשלכות הסביבתיות הקשורות לזיהום מתכות.

ניתוח מתכות מאפשר להעריך את רמות הזיהום, לזהות מקורות ולהתחקות אחר ריכוזי מתכות במטריצות שונות.

בדיון על ניתוח מתכות, ניתן ללמוד על השיטות, הכלים והחידושים בתחום, התורמים להערכת סיכונים, עמידה ברגולציות ופיתוח אסטרטגיות להפחתת סיכונים הקשורים למתכות.

מהן מתכות מזיקות ?

שיירי מתכות מתייחסות בדרך כלל לתת-קבוצה של מתכות הנכללות תחת אלמנטים עקבות בעלי צפיפות של מעל 5 גרם/סמ"ק.

בשל תכונותיהן הכימיות, מתכות אלה קשות לפירוק ונוטות להצטבר במזון, קרקע, מים ובגוף האדם.

מתכות נפוצות המוסדרות על ידי תקנות מזון ותרופות כוללות ארסן (כולל ארסן אנאורגני), עופרת, קדמיום, כספית (כולל מתילכספית), בדיל, נחושת ואנטימון.

טכניקות לניתוח מתכות אלו

לפני ביצוע ניתוח המתכות, יש לעכל את הדגימות למולקולות קטנות ולאחר מכן לצפות בהן באמצעות מכשירים שנבחרו בהתאם לשיטה.

השיטות הנפוצות ביותר לקביעת מתכות כוללות:

• ספקטרוסקופיית ספיגה אטומית בלהבה (FAAS):
  מתאים במיוחד לצפייה בעופרת, קדמיום, נחושת, אנטימון, בדיל ואבץ.
• ספקטרוסקופיית ספיגה אטומית בתנור גרפיט (GFAAS):
  מתאים במיוחד לצפייה בעופרת, קדמיום, נחושת, אנטימון, ארסן, בדיל ואבץ.
• ספקטרוסקופיית פליטה אטומית בפלזמה מצומדת אינדוקטיבית (ICP-AES):
  מתאים במיוחד לצפייה בעופרת, קדמיום, נחושת, אנטימון, ארסן, כספית, בדיל ואבץ.
• ספקטרוסקופיית מסה בפלזמה מצומדת אינדוקטיבית (ICP-MS):
  מתאים במיוחד לצפייה בעופרת, קדמיום, נחושת, אנטימון, ארסן, כספית, בדיל ואבץ.

כדי להשיג תוצאות אמינות, יש לטפל בקפידה בתהליך המקדים, תוך התחשבות בחומרים ובכלים הספציפיים לשיטה שנבחרה.

שיטות עיכול חומצי בניתוח מתכות עקבות

הכנת דגימות לניתוח מתכות עקבות כוללת עיכול מתכות, שמטרתו להרוס את מטריצת הדגימה על ידי הוספת חומצה (מחמצן) וחימום.

תהליך זה מסיר רכיבים בלתי רצויים, משאיר את האנליט המטרה ומשיג הומוגניזציה וריכוז מקדים.
עם זאת, תהליך העיכול דורש זמן רב וכולל סיכונים לאנליסטים ולציוד בשל האדים המעכלים שנוצרים בעת חימום החומצה.

בנוסף, חימום ממושך עלול לגרום לאובדן אלמנטים ולהשפיע על אמינות התוצאות.

שיטות עיכול מתכות כוללות עיכול יבש ועיכול רטוב.

עיכול יבש:
השיטה כוללת שימוש בתנור חימום (Muffle Furnace) בטמפרטורות של 500-600°C להצתת חומרים אורגניים.

השאריות של האפר שנותר לאחר השריפה מומסות בתמיסות חומצה מדוללות.

עיכול רטוב:
לניתוח אלמנטים, העיכול הכימי של מטריצות דגימה נעשה בתמיסה, בדרך כלל בשילוב חומצות. השיטה יכולה להתבצע בכלים פתוחים (OVD) או כלים סגורים (CVD).

עיכול בכלים סגורים (CVD):
השיטה הנפוצה ביותר היא עיכול חומצה בסיוע מיקרוגל. השיטה כוללת חשיפת דגימה לחומצה חזקה בכלי סגור והעלאת לחץ וטמפרטורה באמצעות קרינת מיקרוגל.

מגבלות עיכול מיקרוגל:

• דורש כלי עיכול ייעודיים בעלי קיבולת קבועה.
• יש סיכון להתפוצצות או סדקים בכלים בשל הצטברות לחץ וטמפרטורה.
• לא ניתן לצפות בתהליך במהלך העיכול, אלא רק בסופו.
• הבקרה על הטמפרטורה מתאפשרת באמצעות סורק מובנה בלבד.
• יש להניח את כלי הדגימה בצורה סימטרית, והמטריצה חייבת להיות הומוגנית.

עיכול בכלים פתוחים (OVD):
שיטה זו, הידועה גם כעיכול חומצה, כוללת פירוק כימי של הדגימה בכלים פתוחים או בקבוקונים עם מכסה הברגה בלחץ נמוך, בדרך כלל על גבי פלטות חימום, בלוקים חמים או אמבטיות חול.
בין השיטות, עיכול באמצעות בלוקים חמים פופולרי במיוחד בשל בקרת הטמפרטורה היציבה והתפוקה הגבוהה.

תהליך עיכול בבלוק חם:
תהליך זה כולל: דיגום, הוספת חומצה, חימום, אידוי, רהקונסטרוקציה, דילול מבוקר וניתוח. עבור משקעים שאינם מסיסים, ניתן לטפל בהם באמצעות עיכול H2O2 או להסירם בעזרת סינון, צנטריפוגה או משקעים.