Analyses gazeuses

MISE EN GARDE : Nous N’ACCEPTONS PAS d’échantillons enrichis au carbone 14 (souvent utilisé comme traceur). L’assainissement à la suite d’une contamination par les matières enrichies au carbone 14 interdites, en quelque quantité que ce soit, peut coûter des milliers de dollars. Si vous soumettez des échantillons interdits au laboratoire, vous pourriez être tenu responsable.

Quantitatif - N2, O2+Ar, CO, CH4, CO2, C1-C5 [H2 / He] (seule ou dissous)

Exigences:

  • Environ 10 ml sont utilisé pour purgé le volume de 1 ml de l'instrument.
  • Bouteilles Wheaton ou autre contenant pré-approuvé de 500, 750 ou 1000 mL doivent avoir un septum épais de caoutchouc butyle pour l'extraction direct du gaz.
  • Le volume exact de la bouteille doit être connu.  Pour les Isoflasks, on a besoin des poids d'eaux ou les volumes.
  • Les bouteilles doivent être remplie, sans bulle d'air présente.
  • Les échantillons devraient être conservé à 4oC.
  • Consulter Paul avant d'échantillonner afin de vous assurer d'avoir le bon contenants, etc.

Méthodologie:

À la température de la pièce, un vide est créé dans la bouteille d'échantillonnage en déplaçant doucement une certaine quantité d'eau (typiquement 10% du volume total) et en la remplaçant par de l'hélium UHP. La bouteille est bien secouée pendant 5 minutes et équilibrée pendant 30 minutes.  L'espace vide du dessus de la bouteille est analysé pour le contenu gazeux à l'aide d'un GC SRI 8610C pour les pourcentages de N2, O2+Ar, CO2, CO, méthane, éthane, propane, butane et pentane; une courbe de calibration est établie avec des concentration de gaz connus avant l'analyse des échantillons. Nous ne pouvons analyser l'hydrogène ou l'hélium avec cette approche..

Des corrections sont appliquées pour le volume, la température et la solubilité du gaz utilisant la loi de Henry, selon la liste de trois références ici-bas.

Corrections:

TC = CAH + Coù:

  • TC = concentration totale de gaz dans l'échantillon aqueux d'origine 
  • CAH = concentration aqueuse dans l'espace vide du dessus de la bouteille suite à l'équilibre en mg/L = (55.5mol/L)*(pg/H)*MW(g/mol)*103mg/g
    où pg= pression partielle du gaz en atm selon l'analyse GC, H = la constante de la loi de Henry, MW = le poids moléculaire en g/mol
  • CA = concentration aqueuse dans l'eau suite à l'équilibre en mg/L
    = [(Vh/(Vb-Vh)]*Cg*(MW(g/mol)/(22.4L/mol))*[273K/(T+273K)]*103mg/g
    où Vh = volume de l'espace vide du dessus de la bouteille, Vb = volume de la bouteille, Cg = concentration du gaz (aussi égal à pg ), T = température en Kelvin

L'erreur attendue n'a pas été établi encore; nous croyons qu'elle se situe aux alentours de 10% de la valeur absolue.

Réferences:

  • Analysis of dissolved methane, ethane and ethylene in ground water by standard gas chromatographic technique, Journal of Chromatographic Science, Vol 36, May 1998.
  • Sample preparation and calculations for dissolved gas analysis in water samples using a GC head space equilibration technique, RSKSOP-175, revision No 2, May 2004.
  • Compilation of Henry’s Law Constants for Inorganic and Organic Species of Potential Importance in Environmental Chemistry. http://www.henrys-law.org/henry-3.0.pdf
  • SRI Chromatogragh Operating notes, Peak simple version 4.44

 

Isotopes de gaz - N2, CO, CH4, CO2, C1-C5 / H2 (seule ou dissous)
Isotopes de CO2 (seule, dans l'aire ou la respiration)
Isotopes de N2+O2+Ar
Isotopes de gaz en ampoules de Pyrex 6 mm

Exigences:

  • Les échantillons doivent être scellés dans des tubes de Pyrex de 1/4" de diamètre et 14 cm de long.
  • Les bouts doivent être droits et forts, pas de pointes fragiles!

Méthodologie:

Les ampoules sont placés dans des tubes flexibles individuels, attachés à un port individuel sur le spectromètre de masse, le vide est créé puis les valves fermées. Les tubes flexibles sont pliés, brisant l'ampoule et libérant le gas qui est maintenant prêt pour l'analyse en "dual inlet" avec un gas de référence calibré. Si la quantité de gaz est petite (moins de 20 micromoles), ce dernier est concentré dans un microvolume.

Précision du "dual inlet"

La précision analytique (2 sigma) pour les isotopes du carbone est de +/- 0,05 per mil.
La précision analytique (2 sigma) pour les isotopes de l'oxygène est de +/- 0,10 per mil.
La précision analytique (2 sigma) pour les isotopes de l'hydrogène est de +/- 2,0 per mil.
La précision analytique (2 sigma) pour les isotopes du soufre est de +/- 0,2 per mil.

NOTE: L'analyse en "dual inlet" offre la plus grande précision. Mais il est possible de transférer un échantillon en ampoule dans un exetainer pour une analyse en flux continu, la précision est moindre mais l'analyse est plus facile. Le gas est transférer dans un exetainer rempli d'hélium et est analysé comme un échantillon normal du GasBench avec notre DeltaPlus XP IRMS. Notre gaz de référence pour le "dual inlet" est transféré de la même façon avec les échantillons, permettant de calibrer le tout avec précision.

La précision analytique (2 sigma) pour les isotopes du carbone et de l'oxygène est de +/- 0,1 per mil.
La précision analytique (2 sigma) pour les isotopes de l'hydrogène est de +/- 2,0 per mil.

Références :

  • Instruction Manual pour le GasBench et pour le DeltaPlus XP IRMS
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