Analyse van metalen

Om de analyses van metalen uit te voeren worden de metalen met behulp van zuur (en warmte) opgelost uit het sediment of het biologisch materiaal (dit wordt destructie of ontsluiting genoemd).
Voor de analyse van de vrijgemaakte metalen wordt gebruik gemaakt van de atoomeigenschappen die deze elementen hebben. Door de electronenstructuur van elk metaalatoom kan het bepaalde kleuren licht opnemen (absorptie) of uitzenden (emissie). Elk metaalatoom heeft een eigen massa die ook voor de analyse gebruikt kan worden (massaspectrometrie).
In het mariene milieu is het analyseren van metalen lastig omdat er van bepaalde metalen (matrix-elementen Calcium, Chloride, Magnesium, Natrium) heel veel aanwezig is, wat storend werkt op de bepaling van de interessante metalen die ook nog slechts in zeer lage concentraties aanwezig zijn.

Organo-metalen

Bepaalde metalen zijn gebonden aan organische moleculen veel giftiger dan in ongebonden vorm. Voorbeelden hiervan zijn het methylkwik in vissen, dat een geeft een dodelijke zenuwaantasting veroorzaakt (Minamata syndroom) en bjiboorbeeld organotinverbindingen die geslachtsveranderingen in o.a. oesters veroorzaken die de voortplanting verhinderen.
Met de gebruikelijke voorbehandelingsmethoden worden deze organo-metaalverbindingen afgebroken, zodat niet is te bepalen hoeveel er van de organo-metalen aanwezig zijn. Met een andere (voorzichtiger) manier is het mogelijk de organo-metaalverbindingen uit de monsters te halen (derivatiseren en vervolgens scheiden) is wel te bepalen hoeveel van een metaal als organische verbinding in een monster zit.
Op het laboratorium van Rijkswaterstaat worden organotinverbindingen bepaald in water, sediment en zwevende stof en biota.

Atoomabsorptie spectrometrie (AAS)

Door de monsteroplossing te verhitten kan deze licht van bepaalde kleur (golflengte) opnemen.
Elk metaal heeft een beperkt aantal specifieke kleuren licht die het kan opnemen (absorberen). De hoeveelheid opgenomen licht is afhankelijk van de hoeveelheid metaal in de oplossing. Deze techniek wordt atoomabsorptiespectrometrie genoemd. De absorptie kan plaatsvinden na alleen gasdoorleiding bij kamertemperatuur (koude damp AAS), door verhitting in een gasvlam (vlam AAS) of door electrische verhitting in een grafietbuisje (grafietoven AAS). In de laatste gevallen ligt de temperatuur op zo'n 1000-3000 °C.

Kleuren van metaalzouten in een vlam. Van links naar rechts: Koper(I)chloride (blauw), Bariumchloraat (groen), Natriumchloride(=keukenzout) (geel/oranje), Strontiumsulfaat (rood).

Atoomemissie spectrometrie (ICP-AES)

Deze techniek maakt gebruik van de eigenschap dat bij hoge temperatuur metalen zelf licht geven (emitteren), afhankelijk van het soort metaal bij een beperkt aantal specifieke kleuren.
Het verhitten vindt plaats door in een gasstroom een grote hoeveelheid energie te brengen die onder bepaalde condities (inductief gekoppeld) een vlamachtige zone geioniseerd gas kan vormen (plasma genoemd) waarin de temperatuur tot zo'n tienduizend °C kan oplopen.
Deze techniek wordt "inductief gekoppeld plasma atoomemissie spectrometrie" genoemd (ICP-AES). Tot 2001 is deze techniek door het laboratorium van Rijkswaterstaat in Haren gebruikt voor de analyse van sedimenten en zwevende stof.

Massaspectrometrie (ICP-MS)

Massaspectrometrie maakt gebruik van de massa's van metalen als karakteristiek eigenschappen.
Elk metaal (element) kent slechts 1 of enkele massa's, waardoor het interpreteren van de meet-signalen eenvoudiger te interpreteren is dan bij ICP-AES. Een massaspectrometer is beter in staat kleinere hoeveelheid te detecteren dan een ICP-AES. Sinds 2001 is een ICP-MS bij het laboratorium van Rijkswaterstaat in Haren, in gebruik.