Name: extraction and characterization of surfactants from atmospheric aerosols
Uploaded: 2017-04-21T13:00:00
Duration: 9 min 34 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Extraction and Characterization of Surfactants from Atmospheric Aerosols at JoVE.com

Este trabajo fue financiado por SONATA, un proyecto conjunto entre la Agence Nationale de la Recherche (ANR-13-IS08-0001) y la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos. Christine Baduel es financiado por la Agencia Nacional Francesa de Investigación (ANR) a través del proyecto ANR-16-ACHN-0026. Los autores también agradecen calurosamente Marija Marguš, Ana Cvitesic, Sanja Frka Milosavljević e Irena Ciglenecki, del Instituto Rudjer Boskovic de Zagreb, Croacia para la ayuda en la toma de muestras de aerosoles en Marina Frapa, Rogoznica, Croacia.

<ol>
	<li>K&#246;hler, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+nucleus+in+and+the+growth+of+hygroscopic+droplets.">The nucleus in and the growth of hygroscopic droplets.</a> Trans. Faraday Soc. 32, 1152-1161 (1936).</li><li>Noziere, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CLOUDS.+Don't+forget+the+surface.">CLOUDS. Don't forget the surface.</a> Science. 351, 1396-1397 (2016).</li><li>Onaizi, S. A., Nasser, M. S., Twaiq, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+and+thermodynamics+of+biosurfactant,+surfactin,+monolayers+at+the+air-buffered+liquid+interface.">Adsorption and thermodynamics of biosurfactant, surfactin, monolayers at the air-buffered liquid interface.</a> Colloid Polym Sci. 292, 1649-1656 (2014).</li><li>Ekstr&#246;m, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+possible+role+of+ground-based+microorganisms+on+cloud+formation+in+the+atmosphere.">A possible role of ground-based microorganisms on cloud formation in the atmosphere.</a> Biogeosci. 7, 387-394 (2010).</li><li>Baduel, C., Nozi&#232;re, B., Jaffrezo, J. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Summer/winter+variability+of+the+surfactants+in+aerosols+from+Grenoble,+France.">Summer/winter variability of the surfactants in aerosols from Grenoble, France.</a> Atmos. Environ. 47, 413-420 (2012).</li><li>G&#233;rard, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anionic,+Cationic,+and+Nonionic+Surfactants+in+Atmospheric+Aerosols+from+the+Baltic+Coast+at+Ask&#246;,+Sweden:+Implications+for+Cloud+Droplet+Activation.">Anionic, Cationic, and Nonionic Surfactants in Atmospheric Aerosols from the Baltic Coast at Ask&#246;, Sweden: Implications for Cloud Droplet Activation.</a> Environ. Sci. Technol. 50, 2974-2982 (2016).</li><li>Renard, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Screening+of+cloud+microorganisms+isolated+at+the+Puy+de+Dôme+(France)+station+for+the+production+of+biosurfactants.">Screening of cloud microorganisms isolated at the Puy de Dôme (France) station for the production of biosurfactants.</a> Atmos Chem Phys. 16, 12347-12358 (2016).</li><li>Nozi&#232;re, B., Baduel, C., Jaffrezo, J. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dynamic+surface+tension+of+atmospheric+aerosol+surfactants+reveals+new+aspects+of+cloud+activation.">The dynamic surface tension of atmospheric aerosol surfactants reveals new aspects of cloud activation.</a> Nature Comm. 5, 4335 (2014).</li><li>Ruehl, C. R., Davies, J. F., Wilson, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+interfacial+mechanism+for+cloud+droplet+formation+on+organic+aerosols.">An interfacial mechanism for cloud droplet formation on organic aerosols.</a> Science. 351, 1447-1450 (2016).</li><li>Jimenez, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+Organic+Aerosols+in+the+Atmosphere.">Evolution of Organic Aerosols in the Atmosphere.</a> Science. 326, 1525-1529 (2009).</li><li>Latif, M. T., Brimblecombe, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surfactants+in+Atmospheric+Aerosols.">Surfactants in Atmospheric Aerosols.</a> Environ. Sci. Technol. 38, 6501-6506 (2004).</li><li>Amirov, R. R., Skvortsova, E. A., Saprykova, Z. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexation+of+Cobalt(II)+with+Thiocyanate+Ions+in+Aqueous+Solutions+of+Nonionogenic+Surfactants.">Complexation of Cobalt(II) with Thiocyanate Ions in Aqueous Solutions of Nonionogenic Surfactants.</a> Russ. J. Coord. Chem. 29, 554-558 (2003).</li><li>Jaafar, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surfactants+in+the+sea-surface+microlayer+and+atmospheric+aerosol+around+the+southern+region+of+Peninsular+Malaysia.">Surfactants in the sea-surface microlayer and atmospheric aerosol around the southern region of Peninsular Malaysia.</a> Mar. Pollut. Bull. 84, 35-43 (2014).</li><li>Mustaffa, N., Latif, M., Ali, M., Khan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Source+apportionment+of+surfactants+in+marine+aerosols+at+different+locations+along+the+Malacca+Straits.">Source apportionment of surfactants in marine aerosols at different locations along the Malacca Straits.</a> Environ Sci Pollut Res. 21, 6590-6602 (2014).</li><li>Motomizu, S., Fujiwara, S., Fujiwara, A., Toei, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent+extraction-spectrophotometric+determination+of+anionic+surfactants+with+ethyl+violet.">Solvent extraction-spectrophotometric determination of anionic surfactants with ethyl violet.</a> Anal. Chem. 54, 392-397 (1982).</li><li>Yamamoto, K., Motomizu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent+extraction-spectrophotometric+determination+of+anionic+surfactants+in+sea+water.">Solvent extraction-spectrophotometric determination of anionic surfactants in sea water.</a> Analyst. 112, 1405-1408 (1987).</li><li>Schmitt, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Analysis of Surfactants (Surfactant Science). 96, 421-443 (2001).</li><li>Hummel, D. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Surfactant Analysis: Chemical, Physico-chemical and Physical Methods. , 203 (2000).</li><li>Pacheco e Silva, V., al, e. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+to+measure+surfactant+in+fluid.">Method to measure surfactant in fluid.</a> US patent. , (2013).</li><li>Bzdek, B. R., Power, R. M., Simpson, S. H., Reid, J. P., Royall, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precise,+contactless+measurements+of+the+surface+tension+of+picolitre+aerosol+droplets.">Precise, contactless measurements of the surface tension of picolitre aerosol droplets.</a> Chem Sci. 7, 274-285 (2016).</li><li>Desai, J. D., Banat, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+production+of+surfactants+and+their+commercial+potential.">Microbial production of surfactants and their commercial potential.</a> Microbiol. Mol. Biol. R. 61, 47-64 (1997).</li><li>Christofi, N., Ivshina, I. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+surfactants+and+their+use+in+field+studies+of+soil+remediation.">Microbial surfactants and their use in field studies of soil remediation.</a> J. Appl. Microbiol. 93, 915-929 (2002).</li><li>Facchini, M. C., Mircea, M., Fuzzi, S., Charlson, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cloud+albedo+enhancement+by+surface-active+organic+solutes+in+growing+droplets.">Cloud albedo enhancement by surface-active organic solutes in growing droplets.</a> Nature. 401, 257-259 (1999).</li><li>Mircea, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Importance+of+the+organic+aerosol+fraction+for+modeling+aerosol+hygroscopic+growth+and+activation:+a+case+study+in+the+Amazon+Basin.">Importance of the organic aerosol fraction for modeling aerosol hygroscopic growth and activation: a case study in the Amazon Basin.</a> Atmos. Chem. Phys. 5, 3111-3126 (2005).</li><li>Varga, B., Kiss, G., Ganszky, I., Gelencs&#233;r, A., Kriv&#225;csy, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+water-soluble+organic+matter+from+atmospheric+aerosol.">Isolation of water-soluble organic matter from atmospheric aerosol.</a> Talanta. 55, 561-572 (2001).</li><li>Kiss, G., Tomb&#225;cz, E., Hansson, H. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Tension+Effects+of+Humic-Like+Substances+in+the+Aqueous+Extract+of+Tropospheric+Fine+Aerosol.">Surface Tension Effects of Humic-Like Substances in the Aqueous Extract of Tropospheric Fine Aerosol.</a> J Atmos Chem. 50, 279-294 (2005).</li><li>Salma, I., Ocskay, R., Varga, I., Maenhaut, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+tension+of+atmospheric+humic-like+substances+in+connection+with+relaxation,+dilution,+and+solution+pH.">Surface tension of atmospheric humic-like substances in connection with relaxation, dilution, and solution pH.</a> J. Geophys. Res. 111, D23205 (2006).</li><li>Taraniuk, I., Graber, E. R., Kostinski, A., Rudich, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surfactant+properties+of+atmospheric+and+model+humic-like+substances+(HULIS).">Surfactant properties of atmospheric and model humic-like substances (HULIS).</a> Geophys. Res. Lett. 34, L16807 (2007).</li><li>Morris, H. S., Grassian, V. H., Tivanski, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Humidity-dependent+surface+tension+measurements+of+individual+inorganic+and+organic+submicrometre+liquid+particles.">Humidity-dependent surface tension measurements of individual inorganic and organic submicrometre liquid particles.</a> Chemical Science. 6, 3242-3247 (2015).</li><li>Roslan, R. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surfactants+in+the+sea-surface+microlayer+and+their+contribution+to+atmospheric+aerosols+around+coastal+areas+of+the+Malaysian+peninsula.">Surfactants in the sea-surface microlayer and their contribution to atmospheric aerosols around coastal areas of the Malaysian peninsula.</a> Mar. Pollut. Bull. 60, 1584-1590 (2010).</li><li>Orlovi&#263;-Leko, P., Kozarac, Z., &#262;osovi&#263;, B., Strme&#269;ki, S., Plav&#353;i&#263;, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+atmospheric+surfactants+in+the+bulk+precipitation+by+electrochemical+tools.">Characterization of atmospheric surfactants in the bulk precipitation by electrochemical tools.</a> J Atmos Chem. 66, 11-26 (2010).</li><li>Frka, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-active+substances+in+atmospheric+aerosol:+an+electrochemical+approach.">Surface-active substances in atmospheric aerosol: an electrochemical approach.</a> Tellus B. 64, 12 (2012).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

En el protocolo, todos los pasos críticos se han detallado. Ellos incluyen la recogida de los aerosoles en los filtros, la extracción de los tensioactivos de ellos (usando una extracción doble: a extracción con agua seguido de una extracción SPE) y el análisis de los extractos (tensión superficial y las mediciones de concentración). Para todo el método, un control de calidad se ha hecho 1) por la aplicación del método de extracción y análisis sobre filtros en blanco (desviación &lt;5 mN m -1 en comparación con agua ultrapura en la tensión superficial y la absorbancia bajo el límite de detección para la colorimétrico método), 2) mediante la determinación de la eficacia de la extracción y sus incertidumbres, incluyendo la reproducibilidad / repetibilidad, el% de tensioactivos extraídos en un rango dado de concentración, 3) mediante la comprobación de los interferentes potenciales en el método colorimétrico, es decir, mediante la comprobación de que los detecta método sólo el tipo específico de tensioactivo (anionic, catiónicos y no iónicos) y no ver a los otros como totalmente detallada en las referencias 4, 6) mediante la comprobación de interferentes potenciales de los extractos de aerosol (sales inorgánicas, ácidos pequeñas) en el método colorimétrico como totalmente detallada en referencia 6. Para nuestro conocimiento, el método de extracción para los tensioactivos de muestras atmosféricas presentados en este artículo es actualmente el más selectivo en la química atmosférica. En particular, es mucho más selectiva que las extracciones de agua simples realizadas en el pasado para la investigación de estos compuestos. 11, 23, 24 La segunda etapa de extracción es importante ya que se ha demostrado para eliminar los componentes iónicos, tales como sales inorgánicas y ácidos orgánicos pequeños, que se encuentran en grandes concentraciones en las muestras de aerosol e interfieren con la measur concentraciónements. 6 Este método de extracción también se ha demostrado para eliminar todos los tensioactivos presentes en las muestras, en la superficie y en la masa. Los extractos resultantes se concentraron por lo tanto suficiente para permitir caracterizaciones precisas de estos compuestos. Sin embargo, además de los tensioactivos, es posible que otros compuestos no polares o ligeramente polares se extraen de los aerosoles atmosféricos. Por ejemplo, &quot;húmico-como Sustancias&quot; (Hulis), que normalmente se extraen por métodos similares 25 y, dependiendo de la región de muestreo, podrían estar presentes en los extractos. Estos compuestos son sólo ligeramente surfactante en comparación con los tensioactivos se caracterizan en nuestras muestras, 26, 27, 28 por lo tanto no debe contribuir significativamente a la tensión superficial o CMC medido. Sin embargo, son poliácidos y podrían interferir con la conce aniónico<html> mediciones ntration. En el futuro, tendrá que ser determinado su contribución a las concentraciones de tensioactivo (es decir, si o no reaccionan con violeta de etilo, el colorante utilizado para valorar tensioactivos aniónicos). Si su contribución es significativa, pasos adicionales podrían añadirse al método de extracción, para eliminar, por ejemplo, todos los compuestos que son activos en el UV-Vis o por fluorescencia, que incluiría Hulis pero no tensioactivos. Hasta ahora, ningún otro método para la medición de la tensión superficial de los aerosoles y de la curva de tensión superficial para los tensioactivos de aerosol que el presentado en este manuscrito está disponible. La técnica de gota colgante se recomienda para estas mediciones, ya que es el único que requieren volúmenes de muestra consistente con muestras atmosféricas. técnicas ópticos, de medida directamente la tensión superficial sobre las partículas de tamaño micrométrico sin ninguna extracción, se están desarrollando. 10,culo = &quot;xref&quot;&gt; 20, 29 Hasta el momento, sólo se aplican a las partículas producidas en el laboratorio, pero potencialmente podría algún día ser aplicado a las atmosféricas. El método colorimétrico presentado en este trabajo para la medición de la concentración de tensioactivo que se ha aplicado previamente a las muestras de aerosol atmosférico 11, 13, 14, 30, pero sólo para los extractos de agua y no duplicar extractos, como en nuestro método. Esta es una diferencia importante como, como se ha subrayado anteriormente, la segunda etapa de extracción elimina compuestos tales como sales inorgánicas y ácidos orgánicos pequeños, que interfieren con las mediciones de la concentración. 6 Una técnica electroquímica, desarrollado inicialmente para el agua de mar y las muestras acuosas más grandes, también se ha utilizado para medir la concentración de tensioactivos en atmosaerosoles atmosféri-. 31, 32 Este método es relativa, es decir, las concentraciones de tensioactivo obtenidos dependen de los compuestos de referencia escogidos y se supone que la sensibilidad de detección de todos los tensioactivos es idéntico. El límite de detección reportados para esta técnica es 0,02 mg L -1 utilizando tetra-octylphenolethoxylate como referencia, por tanto, 0,03 M, y comparable a la del límite de detección de aproximadamente 0,05 M para los tensioactivos aniónicos y catiónicos por el método colorimétrico. Pero debido a las incertidumbres en la determinación de las concentraciones de tensioactivo no iónicos y total con el método colorimétrico, sería interesante comparar los dos métodos (inter-calibración). Unos pocos puntos en los métodos presentados podrían mejorarse aún más. Otro colorante de tiocianato de cobalto que pueda detectar todos los tensioactivos no iónicos y el ingenio la misma sensibilidad sería muy USEFul y reducir la fuente principal de las incertidumbres en las mediciones de concentración de corriente. La eficacia de la extracción para los tensioactivos catiónicos, que actualmente se estima a 20%, también podría mejorarse, ya que estos compuestos están a menudo en el límite de detección en muestras atmosféricas. Esto podría hacerse, por ejemplo, mediante el uso de una columna específica SPE. Las extracciones y condiciones de valoración podrían mejorarse aún más. Por ejemplo, utilizando en paralelo tres SPE diferentes reglajes, cada uno optimizado para una clase de tensioactivos, podría mejorar la eficacia de la extracción, y mejorar la calidad del procedimiento (menos riesgos de contaminación). La densidad sorbente óptima del cartucho de SPE para la masa de la muestra a ser analizada también podría sido determinada. Las condiciones para las reacciones de titulación (pH, aditivos) también podrían optimizarse aún más, para mejorar aún más la sensibilidad de las mediciones de la concentración, es decir, disminuir los límites de detección. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; pruebas o medidas adicionales podrían añadirse al protocolo de extracción de excluir los compuestos no tensioactivos que podrían haber sido extraídos. Por ejemplo, la presencia potencial de Hulis en las muestras podría ser investigada mediante técnicas ópticas (UV-VIS o fluorescencia). Otras modificaciones, aunque no la mejora de la calidad de la propia análisis, traerían más información sobre agentes tensioactivos atmosféricos, tales como la aplicación del presente método a diferentes tamaño-fracciones (es decir, sub-poblaciones) del aerosol en lugar de en todas las partículas recogidas, como que aquí se presenta. Otros tipos de análisis también se podrían aplicar a los extractos tales como, LC / HR MS, MS en tándem, o RMN para determinar la estructura química de los agentes tensioactivos o UV-Vis absorbancia, fluorescencia, o polarimetría, para indicar la presencia de altamente compuestos conjugados o quirales en los extractos.

Las nubes son esenciales en la atmósfera de la Tierra, para la hidrología de la mayoría de los ambientes y ecosistemas, y para el sistema climático. Sin embargo, algunos aspectos de sus mecanismos de formación aún no se comprenden, en particular, las contribuciones de los compuestos químicos presentes en las partículas de aerosol que actúan como núcleos de condensación. Teoría 1 predice que los compuestos tensioactivos, o agentes tensioactivos, presentes en las partículas de aerosol deben mejorar fuertemente la formación de gota de nube mediante la reducción de su tensión superficial, por lo tanto su energía formación. Sin embargo, estos efectos han sido difícil de alcanzar a observación durante décadas y el papel de los tensioactivos en la formación de nubes Actualmente es negado por una gran parte de la comunidad atmosférica e ignorado en todas las investigaciones de las nubes y los modelos atmosféricos y climáticos. Una razón de la falta de comprensión del papel de los tensioactivos de aerosol en la formación de nubes ha sido la ausencia de método para isotarde y caracterizarlos. A diferencia de muestras de otros entornos, el análisis de muestras atmosféricas enfrenta desafíos recurrentes 2 como el volumen de muestra muy pequeña y la masa (en este caso, típicamente entre 10 y 100 mg) y la complejidad química (mezclas de sales, minerales, y numerosos compuestos orgánicos). Para superar estos desafíos y mejorar la comprensión de aerosol tensioactivos algunos métodos se han desarrollado recientemente por nuestro grupo a 1) Extracto específicamente estos compuestos a partir de muestras de aerosoles atmosféricos, 2) determinar sus concentraciones absolutas en la fase de aerosol y 3) determinar sus curvas de tensión superficial en agua, incluyendo su concentración micelar crítica (CMC), la concentración a la que los agentes tensioactivos están saturados en la superficie y comienzan a formar micelas en la mayor parte. Las últimas versiones de estos métodos se presentan en este documento. Otras mejoras y otros tipos de caracterizaciones, que podrían ser utilizados en loslement a los presentados, será discutido. Las aplicaciones recientes de estos métodos ya han mostrado cómo este tipo de análisis pueden mejorar la comprensión del papel de los tensioactivos en la formación de nubes, por evidenciando este papel en sí, 3 la determinación de las concentraciones de tensioactivo en los aerosoles atmosféricos 3, 4, 5, 6 y modo de acción en formación de la nube de gotas, 3, 6 evidenciando su origen biogénico, 3, 4, 7 y explicar su falta de observación por instrumentos clásicos. 8, 9, 10

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1448">
	<tbody>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:828px;">Quartz filters</td>
			<td style="width:219px;">Fioroni</td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td style="width:167px;">for example &#216;47mm or &#216;150mm, Grammage 85g/m2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Aluminium foils or glass Petri dishes</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td>backed in oven (773 K, 6h)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Tweezers, scissors</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Desiccator</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">SPE (Solid Phase Extraction) set-up</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">SPE vacuum manifold Ac-Elut</td>
			<td style="width:219px;">Varian&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Pump Laboxat</td>
			<td style="width:219px;">Knf LAB</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Nitrogen dryer set-up</td>
			<td style="width:219px;">hand-made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Compressed Nirogen 4.5 in bottle B50, 200 bar at 15&#176;C</td>
			<td style="width:219px;">Linde</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Tensiometer</td>
			<td>Dataphysics&#160;</td>
			<td style="width:235px;">&#160;OCA 15EC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:828px;">Software</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;">SCA software for OCA version 4-4.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">UV-Vis spectrometer</td>
			<td>Agilent</td>
			<td style="width:235px;">8453</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Stir-plates</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Glassware</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Glass Petri dishes</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td>for the water extraction step</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Beakers</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">15 mL, 30 mL, 60 mL glass bottles with corks</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tubes for SPE</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Magnetic stirring bars</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Ultrasound bath</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td>for glassware washing</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Micropipettes (0.5 - 5 mL, 0.100 - 1mL, 10 - 100 &#956;L)</td>
			<td style="width:219px;">Rainin Pipette-Life XLS</td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Disposable small&#160; equipment</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Syringe filters 0.40&#956;m PVDF</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">SPE C18 cartridges Strata C18-E cartridges 500 mg / 3 mL&#160;</td>
			<td style="width:219px;">Phenomenex</td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Plastic syringes</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Needles</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">4 mL-vials</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pasteur glass pipettes</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Micropipette tips</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:828px;">Chemicals</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium dodecyl sulfate (SDS) &#8805; 98.5 % Bioreagent</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">L3771</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dioctyl sulfosuccinate sodium salt (AOT) &#8805; 97%</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">323586</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Benzyltetradecyldimethylammonium (zephiramine)&#160; &#8805; 99.0 % anhydrous Fluka</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">13401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cetyltrimethylammonium chloride solution (CTAC) 25 wt % in H2O</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">292737</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl-polyethylene glycol (Triton X114) laboratory grade</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">X114</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polyethylene glycol dodecyl ether (Brij35) Fluka Bio Chemika</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">858366</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">L-&#945;-phosphatidylcholine from egg yolk type XVI-E&#160; lyophilized powder &#8805; 99 %</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">P3556</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Surfactin from Bacillus subtilis &#8805; 98 %</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">S3523</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">R-95Dd rhamnolipid (95 % dirhamnolipid, 5 % monorhamnolipid)&#160;</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">L510025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethyl violet cationic triarylmethane dye</td>
			<td>Sigma- Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">228842</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Patent Blue VF dye content 50 %</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">198218</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ammonium thiocyanate &#8805; 99 % puriss. p.a.,&#160; ACS reagent</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">31120</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cobalt(II) nitrate hexahydrate &#8805; 98 % ACS reagent</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">239267</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acetic anhydride &#8805; 99 % ReagentPlus</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">320102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium acetate &#8805; 99.0 % anhydrous Reagent Plus</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">S8750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethylenediaminetetraacetic acid 99.4&#8722; 100.6 % ACS reagent powder</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">E9884</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium sulfate anhydrous &#8805; 99.0 % granulated puriss. p.a. ACS reagent Fluka</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">71960</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethanol puriss. p.a. ACS Reagent&#160; reag. Ph. Eur. 96% (v/v)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:235px;">32294</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Acetonitrile&#160; &#8805; 99.9 % HiPerSolv CHROMANORM Reag. Ph. Eur. (European Pharmacopoeia Reagent) grade gradient for HPLC</td>
			<td>VWR BDH Prolabo</td>
			<td>20060.32</td>
			<td style="width:167px;">to be manipulated under hood</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Chloroform 99 % stable with 0.8&#8722;1 % ethanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td style="width:235px;">L13200-0F</td>
			<td style="width:167px;">to be manipulated under hood</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Toluene &#62; 99 %</td>
			<td>Chimie Plus</td>
			<td style="width:235px;">24053</td>
			<td style="width:167px;">to be manipulated under hood</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Denatured ethanol for washing</td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:828px;">Ultra-Pure water</td>
			<td style="width:219px;">Ultrapure water system Purelab Classic, Elga</td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

extraction and characterization of surfactants from atmospheric aerosols

Se espera que los compuestos de superficie activa, o tensioactivos, presentes en los aerosoles atmosféricos para jugar papeles importantes en la formación de nubes de agua líquida en la atmósfera de la Tierra, un proceso central en la meteorología, la hidrología, y para el sistema climático. Pero debido a la extracción y caracterización específica de estos compuestos han faltado durante décadas, se sabe muy poco sobre su identidad, propiedades y modo de acción y orígenes, lo que impide la plena comprensión de la formación de nubes y sus posibles vínculos con los ecosistemas de la Tierra. En este trabajo se presentan recientemente desarrollado métodos para 1) la extracción selectiva de todos los agentes tensioactivos a partir de muestras de aerosoles atmosféricos y para la determinación de 2) sus concentraciones absolutas en la fase de aerosol y 3) sus curvas de tensión superficial estática en el agua, incluyendo su crítico concentración micelar (CMC). Estos métodos se han validado con 9 Referencias tensioactivos, ianiónico ncluding, catiónicos y los no iónicos. Ejemplos de resultados se presentan para los tensioactivos que se encuentran en partículas de aerosol finas (diámetro &lt;1 M) recogidas en un sitio costero de Croacia y sugerencias para futuras mejoras y otras caracterizaciones que las presentadas se discuten.

Nota: Antes de ser aplicado a muestras atmosféricas, todos los protocolos presentados en esta sección se han probado con 9 tensioactivos de referencia y las curvas de la tensión superficial, tensiones superficiales mínimas, y CMC obtenidos estaban en excelente acuerdo con la literatura. 21, 22 1. concentraciones aerosoles Bellas (&lt;1 m de diámetro, o &quot;PM1&quot;) se recogieron muestras en filtros de fibra de cuarzo en el lugar costero de Rogoznica, Croacia, en febrero de 2015. Estas muestras se manejaron y se extrajeron como se describe en las secciones 2 y 3, respectivamente, de este manuscrito. Las concentraciones para tensioactivos aniónicos, tensioactivos catiónicos y no iónicos y la concentración total de tensioactivo en el volumen de muestra aerosol, C resaca, p (M), se midieron de acuerdo a la Sección 4. Tque los resultados se presentan en la Figura 1, y la evidencia el predominio de los tensioactivos aniónicos y no iónicos Entre los tensioactivos medidos. 2. tensión superficial de la muestra y la superficie de la curva de tensión para extraídos Surfactants La combinación de mediciones de tensión superficial como se describe en la Sección 5, y las mediciones de concentración, dio lugar a curvas de tensión superficial absolutos para las mismas muestras, como se muestra en la Figura 2. Estas curvas indican la concentración de tensioactivo en la muestra de aerosol y la tensión superficial de estas muestras ( &quot;σ min&quot;) y permiten determinar gráficamente los valores de CMC (Figura 2). <img alt="Figura 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55622/55622fig1.jpg" /> Figura1: Las concentraciones de tensioactivo en aerosoles finos (PM1) recogidos en Rogoznica, Croacia. Las concentraciones para aniónico (en azul), catiónicos (en rojo), tensioactivos no iónicos (en verde) y la concentración total de tensioactivo en la fase de aerosol (suma de cada concentraciones de tensioactivo), C resaca, p (M), medida con el colorimétrico método en (&lt;1 M) los aerosoles atmosféricos finos recogidos en el lugar costero de Rogoznica, Croacia, en febrero de 2015. los resultados muestran claramente el predominio de los tensioactivos aniónicos y no iónicos. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55622/55622fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55622/55622fig2.jpg" /> Figura 2: curva de tensión superficial típica y CMC para los tensioactivos en aerosoles a partir deRogoznica, Croacia. curva de la tensión superficial absoluta para los tensioactivos en la muestra de 02.03.2015 obtenido mediante la combinación de las mediciones de tensión y concentración superficial. Los puntos negros representan la tensión superficial medido de la extracto de surfactante. El punto de color naranja al final de las curvas representa la concentración calculada en la muestra de aerosol (etapa 4.4.6), y su tensión superficial &quot;σ min&quot;. La determinación gráfica de la CMC se ilustra. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55622/55622fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Extraction and Characterization of Surfactants from Atmospheric Aerosols at JoVE.com

Extraction and Characterization of Surfactants from Atmospheric Aerosols (Video) | JoVE

Métodos se presentan para la extracción selectiva de tensioactivos presentes en los aerosoles atmosféricos y la determinación de sus concentraciones absolutas y las curvas de tensión superficial en el agua, incluyendo su concentración micelar crítica (CMC).

Extracción y caracterización de los agentes tensioactivos de los aerosoles atmosféricos

Surface-active compounds, or surfactants, present in atmospheric aerosols are expected to play important roles in the formation of liquid water clouds in ...

Research

JoVE Journal

Environment

Extraction and Characterization of Surfactants from Atmospheric Aerosols

Exploring the Effects of Atmospheric Forcings on Evaporation: Experimental Integration of the Atmospheric Boundary Layer and Shallow Subsurface

Exploring the Effects of Atmospheric Forcings on Evaporation: Experimental Integration of the Atmospheric Boundary Layer and Shallow Subsurface (Video) | JoVE

La exploración de los efectos de los forzamientos atmosféricos de evaporación: Integración experimental de la capa límite atmosférica y superficial del subsuelo

Evaporation is directly influenced by the interactions between the atmosphere, land surface and soil subsurface. This work aims to experimentally study ...

Investigación

Medio ambiente

Simultaneous DNA-RNA Extraction from Coastal Sediments and Quantification of 16S rRNA Genes and Transcripts by Real-time PCR

Simultaneous DNA-RNA Extraction from Coastal Sediments and Quantification of 16S rRNA Genes and Transcripts by Real-time PCR (Video) | JoVE

ADN-ARN simultánea extracción de los sedimentos costeros y cuantificación de 16S rRNA genes y las transcripciones de PCR en tiempo real

Real Time Polymerase Chain Reaction also known as quantitative PCR (q-PCR) is a widely used tool in microbial ecology to quantify gene abundances of ...

Laboratory Simulation of an Iron(II)-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

Laboratory Simulation of an IronII-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria (Video) | JoVE

Simulación de un laboratorio de hierro (II) ricos sistema de afloramiento Precámbrico marina para explorar el crecimiento de bacterias fotosintéticas

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling ...

Extraction of Structural Extracellular Polymeric Substances from Aerobic Granular Sludge

Extraction of Structural Extracellular Polymeric Substances from Aerobic Granular Sludge (Video) | JoVE

La extracción de sustancias poliméricas extracelulares estructural de lodo granular aerobio

To evaluate and develop methodologies for the extraction of gel-forming extracellular polymeric substances (EPS), EPS from aerobic granular sludge (AGS) ...

Biofilm Removal Using Carbon Dioxide Aerosols without Nitrogen Purge

Biofilm Removal Using Carbon Dioxide Aerosols without Nitrogen Purge (Video) | JoVE

La eliminación del biofilm El uso de aerosoles de dióxido de carbono sin purga de nitrógeno

Biofilms can cause serious concerns in many applications. Not only can they cause economic losses, but they can also present a public health hazard. ...

Extraction of Organochlorine Pesticides from Plastic Pellets and Plastic Type Analysis

Extraction of Organochlorine Pesticides from Plastic Pellets and Plastic Type Analysis (Video) | JoVE

Extracción de plaguicidas organoclorados de pellets de plástico y análisis de tipos de plástico

Plastic resin pellets, categorized as microplastics (&#8804;5 mm in diameter), are small granules that can be unintentionally released to the environment ...

Experimental Methods of Dust Charging and Mobilization on Surfaces with Exposure to Ultraviolet Radiation or Plasmas

Experimental Methods of Dust Charging and Mobilization on Surfaces with Exposure to Ultraviolet Radiation or Plasmas (Video) | JoVE

Métodos experimentales de polvo de carga y la movilización en las superficies con la exposición a la radiación ultravioleta o Plasmas

Electrostatic dust transport has been hypothesized to explain a number of observations of unusual planetary phenomena. Here, it is demonstrated using ...

In Situ Hybridization Techniques for Paraffin-Embedded Adult Coral Samples

In Situ Hybridization Techniques for Paraffin-Embedded Adult Coral Samples (Video) | JoVE

In Situ Técnicas de hibridación para muestras de corales adultos parafinadas

Corals are important ocean invertebrates that are critical for overall ocean health as well as human health. However, due to human impacts such as rising ...

Sampling, Sorting, and Characterizing Microplastics in Aquatic Environments with High Suspended Sediment Loads and Large Floating Debris

Sampling, Sorting, and Characterizing Microplastics in Aquatic Environments with High Suspended Sediment Loads and Large Floating Debris (Video) | JoVE

Muestreo, clasificación y caracterización de Microplastics en ambientes acuáticos con cargas de sedimento en suspensión alta y basura flotante grande

The ubiquitous presence of plastic debris in the ocean is widely recognized by the public, scientific communities, and government agencies. However, only ...

Design and Use of an Apparatus for Quantifying Bivalve Suspension Feeding at Sea

Design and Use of an Apparatus for Quantifying Bivalve Suspension Feeding at Sea (Video) | JoVE

Diseño y uso de un aparato para cuantificar bivalvo suspensión de alimentación en el mar

As shellfish aquaculture moves from coastal embayments and estuaries to offshore locations, the need to quantify ecosystem interactions of farmed bivalves ...