FIA-menetelmän kehitys ja validointi ammoniummäärityksiin

Abstract

Kaasumainen ammoniakki (NH3) liukenee veteen ionimuodossa, muuttuen ammoniumiksi (NH4+). Ammoniumpitoisuudet ovat vesistöissä yleisesti hyvin pieniä, etenkin valtamerissä. Ammoniumin määritykseen käytetään vallitsevasti indofenolisiniseen perustuvaa spektrometristä menetelmää, joka ei välttämättä ole kuitenkaan herkkyydeltään riittävä.

Virtausinjektioanalysaattori (FIA) on käytetty menetelmä määrittäessä useita muita ravinteita, kuten fosfaattia ja nitriittiä. Automatiikkaa hyödyntävä FIA sekoittaa itse näyte- ja reagenssivirrat keskenään, jolloin analyysi yksinkertaistuu, nopeutuu ja lisäksi kontaminaatioriski vähenee. Eduistaan huolimatta ammoniumin analysointiin FIA ei ole vakiintunut yhtä suuressa mittakaavassa kuin muiden ravinteiden, vaikka julkaisuja on olemassa.

Työn tavoitteena oli kehittää, optimoida ja validoida ammoniumin määritykseen soveltuva fluorometrinen FIA-menetelmä ja vertailla näitä tuloksia spektrometrisen analyysin kanssa. Opinnäytetyö suoritettiin Suomen Ympäristökeskuksen (SYKE) Merikeskuksessa, meriekologian laboratoriossa.

Ammoniumin analysointiin soveltuva menetelmä onnistuttiin kehittämään ja optimoimaan, mutta määritysraja jäi varsin korkeaksi. Vaikka fluorometrinen FIA-menetelmä osoittautui herkemmäksi kuin käytössä ollut spektrofotometrinen analyysi, metodi ei ollut tarpeeksi tasainen ja siten mittausepävarmuus oli suuri. Toinen suuri ongelmakohta oli menetelmän häiriönkestävyys suolaiseen näytematriisiin, sillä yksiselitteistä korjauskerrointa ei saatu laskettua. Tulosten perusteella voidaan todeta, että menetelmä vaatii vielä lisäkehittelyä.

Gaseous ammonia (NH3) dissolves in water as ions, changing to ammonium (NH4+) form. The concentration of ammonium is usually quite small in water systems, especially in oceans. The spectrometric indophenol blue method is commonly used to determine ammonium, but the sensitivity of this analysis is not always sufficient enough.

Flow injection analysis (FIA) is a widely used method to determine several other nutrients such as phosphate and nitrite. FIA takes advantage of automatism by mixing sample and reagent lines. Because of this, the analysis becomes simpler, faster and the risk of contamination decreases. Despite its benefits and the numerous ammonium-related publications, FIA has not been able to establish its position in ammonium analyses as the spectrometric method has done.

The objective of the thesis was to improve, optimize and validate a fluorometric method that would be able to determinate ammonium and also to compare the results of the fluorometric FIA analysis to those of the spectrometric indophenol blue method. The thesis was performed in a marine research laboratory at the Finnish Environment Institute (SYKE).

The improvement and optimization of the ammonium method succeeded but however, the limit of quantification was still quite high. Even though the fluorometric FIA-method proved to be more sensitive than the formerly used spectrometric analysis, the method was not stable enough - thus, the measurement uncertainty was high. Another major problem was the method’s trouble with salt water and consequently the lack of an unequivocal correction factor. On the basis of the results, the method still needs more development.