Determination of cobalt in marine waters using flow injection with chemiluminescence detection

• Main Author: Zachhuber, Bernhard
• Other Authors: Friedbacher, Gernot, Worsfold, Paul, Lohan, Maeve
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: 2020
• Subjects: Kobalt; Chemolumineszenz; Fließinjektion; Meerwasser; Harz; 8-Hydroxychinolin; 8-HQ; Nitrilotriessigsäure; NTA; cobalt; chemiluminescence; flow injection; seawater; chelating resin; 8-hydroxyquinoline; nitrilotriacetic acid; North Atlantic
• Online Access: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-25199; https://hdl.handle.net/20.500.12708/12374

Zsfassung in engl. Sprache Ein mobiles, robustes und preisgünstiges System wurde entwickelt, das in der Lage ist, an Bord von Schiffen Kobaltkonzentrationen im Picomolbereich in Meerwasser zu bestimmen. Ein automatisiertes Fließinjektionssystem mit Chemilumineszenzdetektion wurde aufgebaut und optimiert. Die Richtigkeit der Methode wurde mittels zertifizierten Referenzmaterials NASS-5 (North Atlantic Surface Seawater) belegt. Niedrige Kobaltkonzentrationen in Meerwasser erzwangen den Einsatz komplexbildender Harze zur Kobaltanreicherung und Entfernung der Salzwassermatrix. Ein 8-Hydroxyquinolineharz (8-HQ) wurde mit einem kommerziell erhältlichen Nitrilotriacetic-Acid-Harz (NTA) verglichen. Bessere Empfindlichkeit und größere Kobalt-Aufnahmekapazität wurde für das NTA-Harz beobachtet. Der Einsatz des kommerziell erhältlichen NTA-Harzes ist außerdem durch das Wegfallen der aufwändigen Synthese des 8-HQ Harzes zu bevorzugen. In der Meerwasservergleichsprobe SAFe D2 65A wurde vorerst weniger Kobalt (13 ± 4 pM) als von anderen Chemikern gefunden (22-25 pM), die ICP MS verwendeten. Daher wurden die Proben vor der Analyse UV-bestrahlt, um organische Liganden mit hoher Kobaltaffinität zu entfernen. Diese Maßnahme führte zu einer besseren Übereinstimmung mit den Vergleichsdaten (18 ± 4 pM). Allerdings ergab die Messung der selben Probe drei Tage nach der Bestrahlung eine wesentlich höhere Kobaltkonzentration (41 ± 3 pM). Zwei andere Forschungseinrichtungen erhielten nach UV Bestrahlung der Probe ähnlich erhöhte Konzentrationen (38.5 und 41 ± 4 pM). Auf Grund dieser Ergebnisse haben unabhängige Forschungsgruppen die Untersuchung des Einflusses organischer Liganden auf die Bestimmung des Gesamtkobalts in Meerwasser aufgenommen. A portable, robust, low cost system feasible for on-board determination of picomolar cobalt concentrations in seawater was developed. An automated flow injection system with chemiluminescence detection was set up and optimised. The accuracy of the system was assessed by the analysis of the certified reference material NASS 5 (North Atlantic Surface Seawater). Low cobalt concentrations in seawater necessitated the use of a chelating resin for preconcentration and removal of seawater matrix ions. An 8-hydroxyquinoline (8-HQ) based chelating resin, made in-house, was compared to a commercially available nitrilotriacetic acid (NTA) resin. Higher sensitivity and chelating capacity were observed for the NTA resin rather than for the 8-HQ resin. In addition, the commercial availability makes the NTA resin preferable for use as it negates the complicated synthesis step for 8-HQ. Cobalt analysis of intercomparison seawater sample SAFe D2 56A led to results (13 ± 4 pM) lower than those found by other workers (22-25 pM) using ICP MS. Therefore samples were UV irradiated prior to analysis to remove strong cobalt-binding organic ligands. These measurements led to results closer to the comparison data (18 ± 4 pM). However, analysis of the same sample, three days after irradiation resulted in a much higher concentration (41 ± 3 pM). Two other workers from different laboratories also UV irradiated the samples and observed a similar increase in cobalt (38.5 and 41 ± 4 pM). Because of these results independent research groups have started further investigations to examine the impact of organic ligands on total dissolved cobalt determination in seawater. 45