Zware metalen aantonen

Er bestaan verscheidene technieken die in staat zijn om zware metalen te detecteren. Zware metalen zijn elementen en kunnen dus niet afgebroken worden, niet in het milieu, en niet bij de verwerking tot bijvoorbeeld voedsel, ook in het lichaam blijven ze onveranderd, maar ze kunnen wel door het lichaam uitgescheiden worden. Alle stoffen in water dus ook de zware metalen kunnen in het chemisch laboratorium met de conventionele kwantitatieve of kwalitatieve analyse bepaald worden, maar dat is tijdrovend en duur. Er zijn detectie methodes ontwikkeld speciaal voor de zware metalen in het milieu die in het veld kunnen worden uitgevoerd.

Zware metalen en gezondheid

Zware metalen en hun verbindingen kunnen door mens en dier ingenomen worden langs verschillende wegen.

• Planten nemen ze op uit de bodem en zo in de voedselketen.
• Door stofneerslag op grasland en planten.
• Tijdens de voedselbereiding.
• Vissen nemen ze op in vervuild water.
• Vee neemt zware metalen op bij het grazen. Bij dieren stapelen zware metalen zich vooral op in lever en nieren.

Bij te hoge dosis kunnen zware metalen schadelijk zijn. Alle elementen kunnen giftig zijn. De giftigheid hangt af van de dosis. Het gaat bij zware metalen om chronische risico's. Wanneer mens en dier gemiddeld over langere tijd een inname hebben boven de toxicologische grens worden ze ziek.

Men kan de aanwezigheid van zware metalen aantonen met de volgende testen:

• Heavy metal screentest (HMST) Kenmerk: Chemisch Dithizone reactie.
• Automatic trace metal system (ATMS) Kenmerk: Elektrisch, elektroden (principe elektrolyse).
• Dip(dompel)strook(Drexel university) Kenmerk: Dipstrook (principe lakmoes strookje)
• General heavy metal detector (GHM) Kenmerk: Chemisch, matchen met kleuren op kleurenkaart.
• XRF (X-ray fluorescentie) analyser Kenmerk: Röntgenstralen-spectraalanalyse

Heavy metal screentest (HMST)

Heavy Metal Screen Test voor het opsporen van vrije actieve metaalionen van zware metalen in een waterige oplossing. Deze paar minuten durende procedure is gebaseerd op de Dithizone reactie methode.

Dithizone (1,5-Diphenylthiocarbazone) is een reagens die verbindingen vormt met zware metalen. De Dithizone reagens bindt vrije metaalionen M+, dat zijn de ionen die reageren met lichaamsweefsel. De gevormde complexe verbindingen variëren in samenstelling en kleur. Met behulp van de calorimetrie worden aan de hand van de kleuren de aanwezige elementen onderscheiden.De vergelijkende colorimetrische evaluatie wordt uitgevoerd op basis van de Pantone(code) kleuren. De kleurcode is bijvoorbeeld PMS 200 (PMS=Pantone Matching System). De kleur uit de test wordt vergeleken met de Pantone referentie kleuren waarvan de achterliggende waarden bekend zijn.

In een lichaam, met een gezond ontgiftingssysteem, of bij ontbreken van zware metalen, is het aantal vrije metaalionen in de urine of water beperkt. Het type zwaar metaal is in deze test eigenlijk secundair, aangezien alle metaalionen (M+) toxisch zijn voor levensvormen, het zijn vrije radicalen.

Toepassingen van de HMST test

• Vaststellen concentratie zware metalen in het milieu algemeen en in water in het bijzonder.
• Vaststellen en bijhouden zware metalen in het lichaam via de urine.
• Vaststellen van de detoxificatie capaciteit (ontgiftingssnelheid).
• De vroege beoordeling van de concentratie van zware metalen dient als indicator voor eventuele metaalvergiftiging.
• Spuugtest op vrije kwik ionen in de mond in verband met amalgaam vullingen.
• Voedsel testen op zware metalen(engl)

Inhoud HMST kit

• 2 micro-tubes van de testoplossing
• 2 indicatorpapieren
• 2 reageerbuizen
• 2 pipetten (druppelaars)
• Instructieblad

Referentie stroken HMST kit

1. Geen metalen aanwezig
2. Lage concentratie
3. Medium concentratie
4. Hoge concentratie

Testprocedure HMST in 4 stappen

Stap 1
Open test-buis en voeg de inhoud van het kleine flesje (Testsol genoemd)) in de buis. Plaats het vierkant van indicatorpapier op de bodem van de reageerbuis en sluit hem af

Stap 2
Schud zachtjes gedurende 30 seconden - het reagens in de buis wordt groen.

Stap 3
Met de pipet voegt men de vloeibare oplossing (urine) tot de 3 ml lijn op de buis. Sluit de buis en schud het gedurende 15 seconden. Laat de test 2-3 minuten staan.

Stap 4
De kleur van de band aan de bovenkant van de oplossing vergelijken met de referentie kleurenkaart. Blijft de kleur groen dan zijn geen zware metalen aanwezig. Bij verkleuring is er sprake van zware metalen. Hoeveel wordt afgelezen op de referentie kleurenkaart.

Automatic Trace Metal System (ATMS)

De ATMS is een meetinstrument waarmee de concentraties van zware metalen kunnen worden gemeten en deze resultaten zijn direct af te lezen. Het continue meetproces is geautomatiseerd en de resultaten van meerdere meetpunten worden "on line" naar het hoofdkantoor gestuurd.

Vanwege de lage concentratie van de metaalionen, is voltammetrie de geschikte meetmethode. Voltammetrie heeft een aantal voordelen ten opzichte van andere technieken. Voltammetrie is een verzamelnaam van enkele elektro-analytische methoden om de chemische samenstelling van stofmengsels te achterhalen aan de hand van het stroomverloop als functie van de spanning. De benaming volt-am-metrie is een samentrekking van volt en ampere en dat wijst erop dat de basis van deze techniek op de vorm van stroom-spannings-grafieken berust. Het instrument is relatief goedkoop, en de operationele kosten zijn laag. Het systeem werkt weken zonder onderhoud.

Principe van het meetsysteem ATMS

• Een watermonster wordt automatisch in het meetsysteem gepompt
• Ondersteuning elektrolytisch niet-toxische zouten worden toegevoegd
• Het watermonster wordt geanalyseerd met een systeem gebaseerd op de voltammetrie.
• De meetresultaten worden automatisch (via internet of alternatief netwerk)) voor onmiddellijke interpretatie verzonden naar het "hoofdkantoor".

Karakteristiek ATMS

• Detecteert mangaan, kobalt, zink, nikkel, ijzer, thallium, cadmium, lood, bismut, koper, kwik, arseen en aluminium.
• Automatische, continue metingen
• Gelijktijdige detectie van diverse belangrijke zware metalen
• Detectie hoe metalen gebonden zijn in het monster.
• Langdurige stabiliteit.
• Meettijd gemiddeld circa 3 minuten.
• Kleine werkmonstervolumes (30 ml)

Er wordt een monster genomen van het te onderzoeken water. Dit water komt in een monsterbeker waarin zich de detectie-elektroden bevinden. Deze elektroden meten de concentraties van de aanwezige metalen. Door dit proces te herhalen en de gegevens te verwerken in een grafiek kan men gedurende een bepaalde periode het verloop van het percentage zware metalen in het vervuilde water volgen. De resultaten van de analyse worden onmiddellijk weergegeven, en men kan bij incidenten gelijk in actie komen.
(Ned)

De eenvoudige Dipstrook om water verontreiniging aan te tonen

De optische dipstrook is vergelijkbaar met het gebruik van een pH teststrook om de zuurgraad van een vliestof te bepalen (lakmoes papier). Het is een detectie kit die verschillende metaalsoorten tegelijk kan detecteren en meten op een enkele Dipstrook. Onderzoekers van de Drexel University VS hebben een goedkope, snelle, op basis van kleur, "dipstrook" test ontwikkeld om de concentratie van zware metaalionen in water te bepalen. Het water testen thuis zit in meerdere landen in de lift. De optische dipstrook maakt het voor individuen mogelijk om de kwaliteit van hun persoonlijke drinkwatervoorziening te bewaken.

General heavy metal detector(GHM)

GHM-01 Detector waarmee snel en gemakkelijk zware metalen zijn op te sporen. De GHM detector kan worden gebruikt voor het testen van water of urine op aanwezigheid van zware metalen. De kleuren waarschuwen de gebruiker als een of meerdere van de volgende zware metalen aanwezig is: lood, thallium, kwik, cadmium, Kobalt, aluminium, ijzer, nikkel en zink. Met behulp van een referentie kleurenkaart worden de testresultaten geïnterpreteerd.

XRF (X-ray fluorescence)

Een niet-destructief onderzoek met de XRF-analyser om op de werkplek de concentratie van zware metalen te meten. Met Röntgenstralen worden de atomen van het te onderzoeken metaal aangeslagen en ontstaat er een secundaire straling. Door een spectraalanalyse van deze secundaire stralen wordt afgelezen om welke zware metalen het gaat.

Toepassingsgebieden: Waterschappen, Chemische industrie, Farmaceutische industrie, Biochemie, Afvalwater engineering, Drinkwater maatschappijen, Bodemonderzoek, Mijnbouw, Verfindustrie, Stortplaatsen, Kunst en Archeologie.

Lees verder

• Het aantonen van goud
• Het aantonen van zilver
• Hoe onderscheidt men messing van brons
• Hoe onderscheidt men roestvaststaal AISI T304 van AISI T316