Table of Contents

فهم المبيدات الحشرية في تحليل المياه

إن المقياس الكهربائي هو مجموعة من الأساليب التحليلية التي تقيس التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي والمسألة، وعندما يؤدي الإشعاع من أشعة غاما إلى تصاريح مرورية إذاعية أو ينعكس في عينة، فإن جزيئات العينة تستوعب أو تنبعث أو تبعث على موجات محددة، ويستخدم النمط الطيف الناتج كبصمة فريدة لكل مادة كيميائية.

والمبدأ الأساسي هو قانون بير - لامبرت للتقنيات القائمة على الاستيعاب: فالامتصاص يتناسب مع طول التركيز والمسار، غير أن العديد من أساليب التخمين الحديثة تعتمد على التأيين والتحليل الجماعي، وليس مجرد استيعاب الضوء، فهم الأساس المادي لكل تقنية أمر أساسي للتفسير الصحيح للنتائج وقضايا أدوات التشويش.

أساليب البرمجيات الرئيسية لوحدات المياه

ولا يمكن لأية مطياف أن يحدد جميع المواد الكيميائية غير المعروفة، فالمحللين يجمعون عادة بين تقنيات متعددة، وغالبا ما يربطون أساليب الفصل بالكشف، وتشمل النهج الأكثر شيوعا ما يلي:

مساحات الكيمياء المُعدية (MS) مُقترنة بتصوير الكرومات

أما مطياف الأشعة الحرارية، أو مطياف الكتلة الشمسية، أو مطياف الكتلة السائلة، فهي أقصر من استخدام أدوات الأشعة غير المحتوية على مواد كيميائية ذات طابع كيميائي، أو مركبات غير قابلة للاشتعال في المدار الثابت بالنسبة إلى مادة الأشعة (المقياس المغناطيسية) (الرقم القياسي للأشعة السينية) (الرقم الموحّد في المضاربة الكتلية)

Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS)

وبالنسبة للملوثات الأساسية )الفلزات الثقيلة، واللويدات المعدنية، وبعض غير المميتات(، يوفر نظام إدارة المقارنات الدولية حساسية استثنائية، وهذه العينة مجهزة بالذرة ومؤونة في بلازما أرجون عند ٠٠٠ ٦-٠٠٠ ١٠٧ كيلو غرام، ثم تُدخل الأيونيات في محلول كتلة رباعي أو في القطاع المغناطيسي.

Ultraviolet-Visible (UV-Vis) Spectroscopy

ويفيد نظام " UV-Vis " بالنسبة للملوثات التي تستوعب الضوء في نطاق 190-800 nm، بما في ذلك العديد من الأصابع العضوية، والناترات، والنيتريت، وبعض المجمعات المعدنية، فبينما لا يكون محدداً مثل MS، فإن الأشعة فوق البنفسجية سريعة التكلفة ويمكن استخدامها في الفرز الميداني، ويظهر طيف الاستيعاب عادةً نطاقات واسعة النطاق، وبالتالي يعتمد على تطابق الترددات في عمليات الاقتناء.

جهاز نسخ بالأشعة تحت الحمراء

ويُستخدم في كثير من الأحيان في عينات من العينات البكائية، حيث يُستخدم جهاز الاستنشاق بالأشعة تحت الحمراء من طراز " فوريير " ، ويُستحوذ الماء السائل بقوة في منطقة IR، مما يؤكد أن العينات المخففة من الإصبع تستخدم في عينات مائية، ويُعتبر هذا المقياس ذو قيمة خاصة لتحديد البوليمرات العضوية والزيوت وبعض الخانات غير العضوية.

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy

ورغم أن التحليل الروتيني للمياه أقل شيوعاً بسبب ارتفاع التكلفة وانخفاض الحساسية، فإن معدل وفيات الرضع يمكن أن يوفر توضيحاً هيكلياً نهائياً للملوثات العضوية غير المعروفة.() وتكشف بروتون (1H) والكربون 13 (13C) عن ترتيب ذرات الهيدروجين والكربون.() وتظهر التقنيات الهجينية مثل LC-NMR لكنها لم تُنتشر بعد.

النهج المنهجي لتحديد الملوثات غير المعروفة

ويتطلب تحديد مادة كيميائية غير معروفة في المياه تدفقاً منظماً للعمل، وتتوسع الخطوات التالية في الإجراءات الأساسية وتدمج أفضل الممارسات من الأساليب التنظيمية (مثلاً، الطريقة الأمريكية لوكالة حماية البيئة رقم 8270 لشبه فولاتي، ووكالة الحماية البيئية رقم 625 للدائرة العامة).

الخطوة 1: جمع العينات وحفظها

ويجب جمع عينات المياه في حاويات نظيفة ومناسبة - كؤوس من الخشب للعضوية (لمنع التحلل الضوئي)، وبلاستيكية للمعادن (مثبتة في الفقرة 2 من المادة 22) كما أن المواد الحافظة مثل حمض الأسكوربيك من أجل إزالة الكلور أو سلفات الصوديوم من أجل المطهر المتبقي قد تكون ضرورية، كما أن سلسلة وثائق الاحتجاز حرجة إذا استخدمت في الإجراء القانوني أو التنظيمي.

الخطوة 2: التركيز المسبق والتنظيف

وكثيرا ما توجد ملوثات للتعقب بتركيزات منخفضة جدا للتحليل المباشر، ويمكن أن تركز التحليلات بواسطة عوامل تتراوح بين 100 و1000، مثلا، استخدام مادة السائل السائلة، أو استخراج القاع الصلبة، أو الخلاصات الدقيقة من القاع الصلبة، أو مكونات الرشاقة النظيف، أو مكونات الرشاقة المضغوطة، أو الرشاقة المضغوطة.

الخطوة 3: اقتناء المقاطع

(ب) تشغيل العينة المعدة على المطياف المناسب: بالنسبة لنظام الإدارة العامة، حقن الحقن غير المقسم أو غير المستعمل؛ وبالنسبة لدائرة إدارة الأراضي، اختيار عمود ومرحلة متنقلة توفر الاحتفاظ الجيد والفصل، وتحصل على المطياف الكتلي (وليس فقط رصد المؤون الانتقائي) لالتقاط كامل نمط التجزؤ، أما بالنسبة لأجهزة التسجيل أو أجهزة المسح الضوئي، فتكفل اقتناء جميع أنواع المعلومات الأساسية (القابلية).

الخطوة 4: تجهيز البيانات والبحث عن المكتبات

(ب) أن تكون العينات المتطورة مجهزة بسحب المعلومات الأساسية، وسلاسة، وإلغاء للثورة (بسبب الذروة الكروماتية التي تتداخل) وتنتج البرمجيات المتماثلة التي تستخدمها الشبكة (المعيار المائي) مثل مطابقتها مع الأرقام القياسية (Sailent MassHunter) أو البرمجيات المتحركة غير المعروفة، كما أن البرمجيات غير المعروفة باسم " SODS " (D) تُبحث عن المكتبات التجارية.

الخطوة 5: التأكيد والتكييف

ولا تثبت مطابقة المكتبة الهوية، فالتأكيد يتطلب على الأقل طريقة مستقلة أو أدلة إضافية، وتشمل الاستراتيجيات المشتركة ما يلي:

  • مقارنة وقت الاحتفاظ وطيف المجهول إلى معيار نقي يجري تحليله في ظروف متطابقة.
  • (ب) اقتناء طيف MS/MS أو MSn وتطابقه مع الإشارة.
  • (أ) استخدام تقنية ثانية للمطياف الضوئي (مثلاً، FTIR) لفحص من الفئة الفنية).
  • التحقق من الصيغة الجزيئية قياس الكتلة الدقيقة والنمط الأيزوتيكي.
  • :: تحديد كمية الملوث باستخدام منحنى معايرة (إذا توافرت المعايير)، ثم إعادة التحقق من الهوية بطريقة مختلفة للتحلل أو التأيين.

ترجمة شفوية

وينتج كل نوع من أنواع المضاربة بيانات ذاتية يجب فهمها لتحديد هوية موثوقة.

الترجمة الشفوية للكهرباء

ويظهر الطيف الجماهيري سلسلة من الذروات في قيم مختلفة من الزنز، حيث أن أعلى مستوى من الذروة ليس دائماً هو الإيون الجزيئي (يمكن أن يسبب التفتيت الإيوني الإليكترونية) ويبحث عن النسيج الجزيئي M+، ويعترف بأنماط النسيج من التكتلات النظائرية (مثل نسبة 3 إلى 1 في مركبات تحتوي على الكلور من 35Cl و37Cl؛ 1 في شكل ميسر

الترجمة الشفوية

ويظهر طيف من طراز UV-Vis مجموعة واسعة من الطرق المقابلة للتحولات الإلكترونية، إذ إن موجة أقصى امتصاص (Komax) وشكل الفرقة يمكن أن يشيرا إلى نظم أرضية أو سندات مزدوجة مزوّدة، مثلاً، أن طيف البنزين يحتوي على مقياس مقياس 254 نانو متراً؛ ويوحي التحول إلى الأطول الموجات البديلة، ويشير وجود كتافات إلى وجود أنواع رئيسية متماثلة.

الترجمة الشفوية تحت الحمراء

- إن مجموعات الاستيعاب تحت الحمراء على موجات محددة (من طراز Cm-1) تتطابق مع الاهتزازات بالسندات، والمناطق الرئيسية: 3600-3200 cm-1 (O-H, N-H extensioning), 3000-2800 cm — 1 (C-H stretching), 1800-1650 cm — 1 (C=O extensioning), 1650 cm-

التحديات في مجال تحديد الهوية

التداخل بين المثلثات

أما المادة العضوية الطبيعية وأملاحها وأحمضها المهزّة ومواد الجسيمات، فيمكنها قمع التأيين في الأشعة المقطعية، أو إحداث انجراف خطي في الأشعة فوق البنفسجية، أو إنتاج فرق متداخلة في الترددات، كما أن التنظيف العيني، كما هو مبيّن أعلاه، أمر أساسي، وبالنسبة للأشعة المغنطية، فإن المعايير الداخلية (مثلاً، الأنارق) تساعد على تصحيح العزل.

Isobaric and Isomeric Interference

والكثير من المركبات لها نفس الكتلة الاسمية (الحواجز) أو نفس الصيغة الجزيئية ولكن هياكل مختلفة (الأيزومرات) ولا يمكن أن تميزها أجهزة الاستبانة المنخفضة؛ ولا بد من وجود فترة استبقاء عالية الاستبانة أو MS/MS. ويمكن أن تفصل فترات الاستبقاء المزمن (يستخدم عمودا غير القطبي مثلا) أيزومرات، وعندما لا تحتوي المكتبات على الاسطوانات الدقيقة، فإن الترجمة الشفوية اليدوية تستند إلى أنماط التجزئة والبيانات التكميلية المطلوبة

غير معروف (سبيكترا) ليس في المكتبات

وقد لا يكون للمحلل الجديد أو النادرة مواصفات مرجعية، وفي هذه الحالات، يجب أن يرسم الهيكل من السمات الطيفية، والتكوين الأولي (من نظام رصد الموارد البشرية)، وكيمياء الرد المعروفة، ويمكن أن يقترح برنامجي لتركيب الهيكل بمساعدة الحاسوب مثل ACD/Labs أو اللغم من أجل التعليم الهيكلي قيودا على المرشحين تتناسب مع جميع الجوانب.

ضمان الجودة/مراقبة الجودة (QA/QC)

وينبغي أن يقترن كل تعريف بتدابير تحديد الجودة/المركز الاستشاري: صافرات (الخامسة، الحقل فارغ) للتحقق من التلوث؛ عينات مراقبة المختبرات ذات تحليلات معروفة؛ ومضاعفات لتقييم الدقة؛ ومصاعد مصفوفة لتقييم الانتعاش؛ وينبغي الإبلاغ فقط عن البيانات من عمليات QC التي لا توجد فيها معايير مرجعية، ويجب أن يُذكر بوضوح مستوى الثقة (مثلاً).

Exctical Example: Identifying an Unknown Peak in GC-MS

أما بالنسبة لحجم المياه الجوفية، فإن كمية المياه التي تبلغ ذروتها في وقت الاحتفاظ بها 12 - 34 دقيقة، وتظهر الطيف الكتلي ذروة القاعدة عند مستوى 149 متراً، ونسبة التراكم الجزيئية 278 (الوزن المنخفض)، وتصل ذروة النظائر إلى عدم وجود الكلور أو برومين، وتعود عمليات التفتيش التي تقوم بها المكتبة إلى درجة عالية من الارتفاع في الدي إيثيل فاثا، غير معروف.

تقنيات تحليل البيانات المتقدمة

وتولد المطياف الحديث كميات كبيرة من البيانات، كما أن التحليلات الإحصائية - المتعددة المؤشرات لاستخراج أنماط ذات مغزى، ويمكن للشركة وللتحليل الجزئي الأقل تمييزاً أن تكون غير معروفة على أساس السمات الطيفية، أو تصنيف المعاونة.

المعايير التنظيمية والمنهجية

وتُتبع برامج رصد نوعية المياه في كثير من الأحيان أساليب موحدة من منظمات مثل U.S. EPA]، ]ASTM International ، و) أساليب ثابتة لفحص المياه ومياه النفايات . (الطرائق المحددة لإعداد العينات)

الاتجاهات المستقبلية في تحليل المياه البرمجية

The field is moving toward faster, more portable, and more comprehensive analysis. Portable GC-MS and FTIR instruments allow on-site identification. Direct injection mass spectrometry (DIMS) and ambient ionization (e.g., DESI, DART) reduce sample preparation time. High-resolution mass spectrometers are becoming more affordable, enabling non-targeted screening to discover unknown opentaminants.

ولا يزال قياس المبيدات هو أقوى مجموعة من الأدوات لتحديد الملوثات الكيميائية غير المعروفة في المياه، ومن خلال استخلاص المبادئ الأساسية، واعتماد تدفقات عمل منهجية، والاستفادة من تحليل البيانات المتطورة، وبقية المحللين على علم بالقيود، يمكن أن يقدموا المعلومات الموثوقة اللازمة لحماية موارد المياه والصحة العامة.