Trace elements detection in soil samples from plain area using inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer (ICP-MS)
Keywords:
Inductively coupled plasma-mass spectrometer (ICP-MS), Soil, Elemental analysis, fingerprint of soilAbstract
This research focused on the identification of types and amounts of trace elements in soil (soil fingerprinting), using inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS). Soil samples were collected from flat areas at 30 locations in Khlong Luang district of Pathum Thani province then digested them with concentrated Nitric acid using microwave digestor in accordance with ASTM E2941 standard method. The data analysis was performed using SPSS One-Way ANOVA that eventually revealed the existence of 20 elements within including lithium (Li), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mg), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), zinc (Zn), arsenic (As), cesium (Cs), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), gadolinium (Gd) and lead (Pb). The results obtained from this study indicates that amounts of elements of which greater than 1000 milligrams/kilogram are Mg, Al, Ca and Fe whilst those with moderate amount or less than 1000 milligrams/kilogram are Zn, Li, V, Cr, Pb, Nd, Ce, La, As, Cu and Co. Meanwhile the amount of Sm, Gd, Pr and Cs presented in the soil samples are apparently low; less than 10 milligrams/kilogram, and also revealed different amount of trace elements in each samples to be statistically significant, p<0.05. The relationship between amounts of elements and the distances from the starting point were tested and provided that amounts of trace elements: Sm, Gd, Mg, Al, Cs, V, Cr, Mn, Co, As, Ca, Cu and Fe, detected in the soil samples are not significantly different (p>0.05) at 10 meters distance. This research can be concluded that the ICP-MS can be used to identify unique characteristics of soil in the study area including different types and amounts of trace elements. Data obtained from this method can be utilized to identify sources of soil and in the process of collecting soil samples for future forensic investigation purpose.
References
Saracoglu S, Soylak M, Cabuk D, Topalak Z, Karagozlu Y. Determination of some trace elements in food and soil samples by atomic absorption spectrometry after coprecipitation with holmium hydroxide. J AOAC Int. 2012;95(3):892-6.
Elsheikh MAA, Mahmoud MHH, Momen AA. Determination of selected toxic trace elements in agricultural soil and wells water samples by ICP-OES. Orient J Chem. 2017;33(5):doi: http:// dx.doi.org/10.13005/ojc/330514
Batanova VG, Sobolev AV, Magnin V. Trace element analysis by EPMA in geosciences: detection limit, precision and accuracy. IOP Conf Ser: Mater Sci Eng 2018;304:1-18.
Nebiker PW, Suter M, Synal HA. Vetterli D. Accelerator SIMS for trace element detection. Nucl Instrum Methods Phys Res (section B: beam interactions with materials and atoms) 1994;85:770-4.
Concheri G, Bertoldi D, Polone E, Otto S, Larcher R, Squartini A. Chemical elemental distribution and soil DNA fingerprints provide the critical evidence in murder case investigation. Plos one 2011;6(6): e20222.
Lorlyn RKB, Godfrey M, Cizdziel JV. Elemental fingerprinting of soils using ICP-MS and multivariate statistics: a study for and by forensic chemistry majors. Forensic Sci Int 2013;233(1-3):37-44.
ASTM International. Materials standard practices for extraction of elements from ores and related metallurgical materials by acid digestion. ASTM E2941-14; 2014.
Mars 6 Operation Manual. คู่มือวิธีใช้โปรแกรม Fertilizer-AOAC 2006. North Carolina: CEM Corporation Matthews; 2012.
CEM Corporation. คู่มือเครื่อง Microwave รุ่น Mars 6 และขั้นตอนการใช้งาน. North Carolina: CEM Corporation Matthews; 2019.
Agilent Technologies Incorporated. คู่มือการใช้ งานเครื่อง ICP-MS รุ่น Agilent 8800 Triple Quadrupole ICP-MS., 2015
กรมพัฒนาที่ดิน. คุณสมบัติทางเคมีที่สำคัญกลุ่มชุดดิน. สำนักสำรวจและวิจัยทรัพยากรดิน กรมพัฒนาที่ดิน กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ [อินเทอร์เน็ต]. 2561 [เข้า ถึงเมื่อ 2 ต.ค. 2561]. เข้าถึงได้จาก: http://www.ldd. go.th/thaisoils_museum/INDEX.HTM
Cheajesadagul P, Arnaudguilhem C, Shiowatana J, Siripinyanond A, Szpunar J. Discrimination of geographical origin of rice based on multi-element fingerprinting by high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry. Food Chem 2013;141(4):3504-9.
ธิติพัฒน์ หิรัญคำ. การวิเคราะห์ความเข้มข้นและจัดกลุ่ม โลหะหนักจากฝุ่นในพื้นที่จังหวัดนครราชสีมา. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขา วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม, บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัย เทคโนโลยีสุรนารี. นครราชสีมา; 2556.
De Blas BI, Sanz CR, Lopez RN, Tormo DC, Apraiz GD. Optimization of the trace element determination by ICP-MS in human blood serum. J Trace Elem Med Biol 2007;21Suppl1:14-7.
คณะครุศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, ศูนย์การเรียน รู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์ สำนักงานกองทุน สนับสนุนการวิจัย. ธาตุ (Element). [อินเทอร์เน็ต]. 2561 [เข้าถึงเมื่อ 11 ต.ค. 2561]. เข้าถึงได้จาก: http:// www.lesa.biz /earth/lithosphere
Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. 3rd ed. New York: CRC Press; 2001.
ธงชัย สุธีรศักดิ์. การปนเปื้อนของโลหะหนัก Al As Cu Cr Mn Ni Pb Sn Zn และ Fe ในดินตะกอนท้องน้ำคลอง บางใหญ่ จังหวัดภูเก็ต. วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. 2551;(4):765-79.
Zarcinas BA, Pongsakul P, McLaughlin MJ, Cozens G. Heavy metals in soils and crops in Southeast Asia. 2. Thailand. Environ Geochem Health 2004;26(4):359-71.
ธันวดี ศรีธาวิรัตน์, กาญจนา ธนนพคุณ. การปนเปื้อน โลหะหนักในดินอุทยานแห่งชาติภูหินร่องกล้า. ใน: เอกสารประกอบการประชุมสัมมนาวิชาการนำเสนอ ผลงานวิจัยระดับชาติ เครือข่ายบัณฑิตศึกษา มหาวิทยาลัย ราชภัฏภาคเหนือ ครั้งที่ 17 วันที่ 21 กรกฎาคม 2560. ศูนย์วัฒนธรรมภาคเหนือตอนล่าง วังจันทน์ริเวอร์วิว มหาวิทยาลัย ราชภัฏพิบูลสงคราม. จังหวัดพิษณุโลก; 2560. หน้า 2727.
อภิสิทธิ์ เอี่ยมหน่อ. ธรณีสัณฐานวิทยา. กรุงเทพฯ: บริษัท สำนักพิมพ์ ไทยวัฒนาพานิช จำกัด; 2530.
Stephens CG. Climate as a factor of soil formation through the quaternary. Soil Sci 1965;99(1):9-14.
ณัฐนันท์ ไกรเลิศรัตนชัย, ดาวจรัส เกตุโรจน์, วรชาติ วิศวพิพัฒน์. ชนิดและความเข้มข้นของโลหะหนักในดิน บริเวณริมถนนของประเทศไทย. ใน: เอกสารประกอบ การประชุมวิชาการ ครั้งที่ 55 วันที่ 31 มกราคม 2560 ถึงวันที่ 3 กุมภาพันธ์ 2560. มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. กรุงเทพฯ; 2560. หน้า 9-16.
Wisawapipat W, Kheoruenromne I, Suddhiprakarn A, Gilkes RJ. Trace elements in Thai oxisols on limestone in relation to rainfall. Procedia Soc Behav Sci 2012;40:673-80.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
บทความทุกบทความที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นลิขสิทธิ์ของ คณะวิทยาศาสตร์แฟละเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยหัวเฉียวเฉลิมพระเกียรติ
