BaSO4 sollte so schnell wie möglich aus natürlichen Gewässern (Grundwasser und/oder Oberflächengewässer) ausgefällt werden, vorzugsweise im Feld kurz nach der Sammlung/Filtration. Durch die Erfassung als BaSO4 (ppt) wird die Unsicherheit über den Verlust des Sulfat-Ions durch Lagerung und Transport vermieden. Außerdem können Sie als Versuchsleiter die Menge des erfassten BaSO4 (ppt) visuell beobachten und beurteilen, ob mehr Wasser gesammelt werden muss.
Gehen Sie wie folgt vor:
- Filtern Sie 1L Wasser durch einen Glasfaserfilter (~0,7 um Porengröße). Hinweis: Die Menge der benötigten Wasserprobe hängt von der Konzentration an gelöstem Sulfat ab (was oft noch nicht bekannt ist). Zwei Möglichkeiten: 1) Testen Sie ein kleineres Volumen des Probenwassers mit dem unten beschriebenen Verfahren. Wenn der Niederschlag deutlich sichtbar ist, können Sie Ihr Volumen entsprechend anpassen. 2) wenn die Konzentration an gelöstem Sulfat bereits bekannt ist (frühere Studie oder historische Daten), passen Sie Ihr Volumen entsprechend an. Hinweis: 1L Wasser ist eine konservative Menge und reicht in der Regel aus, um genügend BaSO4 ppt zu erhalten.
- Säuern Sie das Wasser auf einen Wert knapp unter pH 2 an, indem Sie ~5mL 3N umweltfreundliche HCl zugeben (dies kann je nach Alkalinität der Proben angepasst werden). Warten Sie ~10 Minuten, um sicherzustellen, dass das DIC aus der Lösung getrieben wird (rühren oder schwenken Sie es zur Unterstützung).
- Geben Sie 5mL gesättigte BaCl2-Lösung hinzu.
- Lassen Sie den BaSO4-Niederschlag absetzen (reines BaSO4 ist ein sauberer, weißer Niederschlag).
- Gewinnen Sie den Niederschlag auf Membranen vom Typ 0,45um MCE (Mixed Cellulose Ester). Wir verwenden Millipore HAWP02500 oder HAWP04700, da sie aschefrei sind.
- Während sich der Filter noch in der Filterapparatur befindet, spülen Sie den Niederschlag mit mindestens 500 ml destilliertem Wasser (idealerweise warm), um alle BaCl2-Reste zu entfernen.
- Setzen Sie den Filter in eine Szintillationsphiole oder ein Uhrglas und trocknen Sie ihn in einem Exsikkator.
- Wenn Sie „viel“ BaSO4 aufgefangen haben, kratzen Sie es vorsichtig in eine klare Borosilikatglasphiole mit einem hochwertigen Deckel. Sichern Sie den Deckel mit etwas Parafilm.
- Achten Sie darauf, alles gut zu verpacken! (Es ist bekannt, dass schlecht gepolsterte Szintillationsfläschchen beim Transport zerbrechen)
Durch Ansäuern der Proben vor der Zugabe von BaCl2 sollte sich kein BaCO3 bilden. Außerdem wird jegliches detritale CaCO3 gelöst worden sein.
Die BaSO4-Proben werden auf MCE-Typ-Membranen aufgefangen, so dass, wenn die Menge des Niederschlags sehr gering ist, das Filterpapier geschmolzen werden kann (Muffelofen @ 800 ºC ~1Stunde). In solchen Fällen ist es am besten, die Probe zu trocknen, das Filterpapier mit der Probe sorgfältig zu falten und alles in einem verschlossenen Szintillationsfläschchen an das ISL-UofC zu schicken. Wir werden die Fixierung durchführen. Es muss darauf geachtet werden, dass keine Probe während der Fixierung verloren geht.
Wie wenig BaSO4-Niederschlag kann gemessen werden?
Kurze Antwort: „Idealerweise“ freuen wir uns über ~20mg loses, sauberes, trockenes, homogenisiertes BaSO4 in kleinen Klarglas-Schraubdeckelgläsern.
Lange Antwort: <5mg BaSO4 ist möglich zu messen, aber aus mehreren Gründen schwierig:
- Wenn die Konzentrationen niedrig sind (<1ppm), werden 1 -2 L (filtrierte) Probe benötigt, um genügend BaSO4 zu erhalten (mehr Arbeit/Kosten/Zeitaufwand für das Sammeln und Filtrieren im Feld)
- In solchen Fällen empfehlen wir, wie oben erwähnt, das BaSO4 auf dem Filterpapier zu belassen (immer MCE-Membranen verwenden). Denken Sie bei der Berechnung von Konzentrationen auch daran, dass ~5 bis 10 % des Niederschlags in den Poren des Filterpapiers zurückgehalten werden
- Nach dem Erhalt im ISL schaben wir die BaSO4 vorsichtig mit einem Edelstahlspatel vom Filterpapier ab und wiegen sie in Sn/Ag-Becher für EA-IRMS. Hinweis: Während des Abschabens geht oft ein Teil des Niederschlags durch „Wegfliegen“ verloren, das durch statische Aufladung verursacht wird. (Calgary ist hoch und trocken und statische Aufladung ist ein großes Problem im Labor)
- Schließlich verursacht das Abschaben des Filterpapiers auch Probleme, weil sich Zellulosefasern lösen und unerwünschtes O zur EA-IRMS-Messung hinzufügen
Im Endeffekt benötigen wir 0,5 mg für jede d34S- und d18O-Messung. Während also theoretisch das absolute Minimum 1 mg (von zugänglichem BaSO4) ist, können wir in der Praxis nicht wirklich mit weniger als 2 – 3 mg arbeiten. Wir ziehen es vor, mehr als weniger zu erhalten. ~20mg ist ideal, aber >50mg ist Overkill. Wie oben erwähnt, empfehlen wir, dass Sie als prinicpal investigator die Fällung von BaSO4 ASAP (im Feld oder kurz danach) durchführen. Wir empfehlen auch, dass Sie nach dem Filtrieren die Oberfläche des Filters sehr genau betrachten, um sicher zu sein, dass Sie die BaSO4 ppt sehen. Das ist nicht einfach, aber wenn nicht einmal ein dünner Film des Niederschlags sichtbar ist, haben Sie wahrscheinlich nicht genug. Außerdem hilft die Verwendung der kleineren 25-mm-Membran anstelle der 47-mm-Membran, den Niederschlag auf eine kleinere Oberfläche zu konzentrieren.