מים נקיים למעבדות איכות סביבה

בפוסט הזה בחרתי להתמקד במים למעבדות העוסקות בתחום חשוב וקרוב לליבי - איכות הסביבה ובפרט השפעת הסביבה על איכות מי השתייה. מי השתייה הם מצרך יקר ערך, במיוחד בארצנו שבה שנות בצורת נפוצות ואיכות מי השתייה בסכנה מתמדת לזיהום מפעילות האדם בתעשייה ובחקלאות.
אתם, החוקרים בתחום איכות הסביבה, מנטרים ומוודאים את איכות המים שלנו, באמצעות טכנולוגיות שונות, ביניהן השיטות הדורשות מים נקיים למיהולים ובלנקים כמו TOC, BOD ואנליזת אלמנטים (AA).
שלושת השיטות האלו, דורשות ריאגנטים ברמת ניקיון גבוהה כדי להבטיח דיוק והדירות בתוצאות. מקור אפשרי לזיהום הבדיקות הוא מקור המים המשמש למיהולים, סטנדרטים והכנת דוגמאות. המים בהם אתם משתמשים בשלבים האלו, אמורים להיות נקיים מחומרים שאותם אתם בודקים (חומרים אורגנים, חיידקים, אלמנטים כימים) וגם מאלמנטים וחומרים שעשויים להגיב עם החומרים שמשמשים לבדיקות (הפרעה לתגובה).
במחלקת המו"פ של MERCK ערכו מחקר בנושא השפעת המים על שיטות אנליטיות ואני רוצה לשתף אתכם בתוצאות:
לפני שנתחיל לבחון בתוצאות, חשוב לי להסביר את תהליך טיהור המים, של המים בהם השתמשו במחקר עבור כל שלושת השיטות האנליטיות. האיור הראשון מראה סכמה של מערכת טיהור מים המשלבת מספר טכנולוגיות טיהור: אוסמוזה הפוכה, חילוף יונים, פחם פעיל, פוטואוקסידציה בUV, וסינון מיקרוני. כלומר מערכת טיהור המים מבוססת על שילוב טכנולוגיות

מדידת TOC
קשה למדוד TOC במים בהם רמת החומר האורגני נמוכה, מאחר ושיירי פחמן נמצאים בכל מקום במעבדה. לדוגמא פחמן דו חמצני מהאוויר, ואי ניקיונות בכלים בהם משתמשים עלולים לזהם את הדוגמא ולכן המים המשמשים לשטוף את המיכלים, להכין את הבלנקים והסטנדרטים צריכים להיות ברמת ניקיון הטובה ביותר.
הניסוי בוצע על מכשיר Shimadzu TOC Vwp. המכשיר מבצע אוקסידציה בשלוש שיטות: חום, UV, ואוקסידציה כימית עם פרסולפט.                בניסוי נמדדו ערכי TOC במים משלושה סוגים: מי ברז, מים ממערכת טיהור מסוג ®Direct-Q וכן מים מבקבוקים בדרגת שימוש של ריאגנטים.  בטבלה להלן ניתן לראות את ערכי ה-TOC בשלוש נקודות זמן, בכל אחד מסוגי המים:

בטבלה ניתן לראות בקלות, כי מים ממכשיר טיהור ®Direct-Q הם בעלי רמת TOC נמוכה וקבועה ומתאימים ליצירת עקומת כיול לאנלייזר הTOC (עקומת הכיול באיור מספר 2) וזאת בניגוד למים מבקבוקים בהם ערכי הTOC עולים עם הזמן.

מדידת BOD
בדיקות BOD הן למעשה מדידת כמות החמצן, מבוטא בחלקיקים למיליון ppm או mg/L אשר הבקטריה צורכת מהמים בזמן חימצון חומר אורגני. המים המשמשים להכנת בלנקים ולמיהול דוגמאות חייבים להיות נטולי חומר אורגני וכן חומרים שעשויים להיות טוקסיים (רעילים) לבקטריה (כלורין, מתכות כבדות ועוד). לפי הרגולציה, לבלנקים של BOD אמורים להיות ערכי BOD נמוכים מ- 0.2 mg/L על מנת שהבדיקה תחשב ולידית.

שלושה סוגי מים נבדקו כבלנקים עבור הליך BOD סטנדרטי: מי ברז, מים מקולונת חילוף יונים (DI) ומים ברמת ultrapure                                ממכשיר Direct-Q: מדידת החמצן המומס בזמן תחילת הניסוי, וכן לאחר חמישה ימים בבקבוקים אטומים, בחושך ב20°C.                                    חזרו על הניסוי שש פעמים כדי לוודא חזרתיות.

ציור מספר 3 מתאר את ערכי הבלנק משלושת סוגי המים. שלא כמו מי ברז או מי DI, מי התוצר של Direct Q נמוכים באופן עקבי. סטיית התקן שהתקבלה נמוכה משמעותית בהשוואה לתוצאות בשני סוגי המים האחרים. כלומר, תוצאות של בדיקות BOD אשר בוצעו עם מים ברמת Ultrapure כבלנק ומיהולים, יהיו באופן עקבי בגבולות אשר נקבעו ע"י הרגולטור.

אנליזת אלמנטים AA
התקדמות הטכנולוגית בעשורים האחרונים מאפשרת לגלות אלמנטים שונים ברמות נמוכות מאוד גם במטריצות מורכבות כמו דוגמאות ביולוגיות או גיאולוגיות, בעזרת מכשור דוגמת AA. ככל שהמכשור רגיש יותר, דרושים מים נקיים יותר על מנת שלא יהיו רעשי רקע.
תמונה מספר 4 מפשטת סכמה של הבסיס למערכת בליעה אטומית (AA).

לבדיקת התאמה של מי ה-Direct Q3UV נבדקו הפרמטרים הבאים: As, Cd, Cr, Pb and Se. בעזרת מכשירי GFAA משני דגמים PerkinElmer® AAnalyst® 600 ו- AAnalyst® 800.
כל האנלמנטים שנבדקו נמצאו מתחת לסף הדטקציה. (טבלה 2) ולכן ניתן לראות כי מים ממכשיר Direct Q3UV מתאימים לשימוש בטכנולוגיית AA, ללא חשש מחוסר דיוק, שעלול לנבוע מזיהום המגיע מהמים.

לסיכום, מים ממכשיר ®Direct-Q מתאימים למגוון רחב של שימושי מעבדות איכות סביבה, כפי שראינו באנליזות TOC, BOD ו-AA, וזאת כיוון שאין חשש לתכולת חומר אורגני או אי אורגני, ניתן להיות רגועים לגבי דיוק ועקיבות תוצאות המעבדה.

הפוסט מתבסס על עבודה שבוצעה ע"י חוקרי המו"פ של חברת MERCK ושל חוקרי המו"פ של פרקין אלמר.

תכלת קובצ'י רבינוביץ,

מנהלת תחום מערכות מים למעבדות במרקורי
052-3632489
[email protected]

מחברת המאמר תכלת קובצ'י רבינוביץ בוגרת תואר ראשון B.Sc. ושני M.Cs בהנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון.
• במסגרת עבודת המחקר לתואר השני, הכירה ועבדה במגוון של טכנולוגיות מתחומי הכימיה והביולוגיה. מתחומי הכימיה, בעיקר סינתזת פפטידים solid phase peptide synthesis, HPLC אנליטי וסמי פרפרטיבי, כולל LCMS; מתחומי הביולוגיה עבודה עם חיידקים, MIC ובדיקת פיתוח עמידות לחומרים אנטי מיקרוביאלים, ומעט עבודה עם תרביות תאים.
• תכלת עובדת במרקורי מ 2009 ומכירה היטב את צרכי הלקוחות בתחומים השונים, על פי אופי העבודה במעבדות השונות החל ממעבדות פארמה ועד למעבדות אקדמיה. בשנים 2009-2012 כמנהלת מכירות לתחומי הכימיה, בהמשך מ 2012 עד 2015 כמנהלת מכירות למוצרי מדעי החיים והחל מ - 2015 כ - Product specialist לתחום מערכות המים.
• במהלך השנים כמנהלת מכירות השתלמה תכלת במגוון נושאים מקצועיים בתוך מרקורי, וכן מ - 2016 ועד היום משתלמת תכלת בקורסים מקצועיים המועברים במטה Merck Millipore בצרפת, בתחום המים למעבדות.בהשתלמויות אלו משתתפים מנהלי מוצרים מתחום המים למעבדות מכל העולם, תכלת אחראית להבאת הידע העדכני והרלוונטי ביותר ללקוחות בארץ.