Trace elements detection in soil samples from plain area using inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer (ICP-MS)

การตรวจวิเคราะห์ชนิดและปริมาณธาตุในตัวอย่างดินจากพื้นที่ราบโดยเครื่อง Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer (ICP-MS)

  • Seksun samosornsuk 99 Muu18 Department of Medical Technology, Faculty of Allied HealthSciences, Thammasat University, Pratumtanii province 12120
  • Apinya Khamkhai
  • Worada Samosornsuk
  • Wannee Srinuttrakul
  • Ekdanai Timachai
Keywords: Inductively coupled plasma-mass spectrometer (ICP-MS), soil, Elemental analysis, fingerprint of soil

Abstract

 

Abstract

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.

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้วิเคราะห์หาชนิดและปริมาณธาตุในดิน เพื่อศึกษาลักษณะจำเพาะที่เป็นเอกลักษณ์ของดิน (soil fingerprinting) โดยใช้เทคนิค Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS) จากตัวอย่างดินในพื้นที่ราบ อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี จำนวน 30 ตัวอย่าง และนำมาวิเคราะห์ด้วยสถิติ One Way ANOVA ด้วยโปรแกรม SPSS จากผลการศึกษาพบธาตุที่สามารถนำมาวิเคราะห์ผลได้ทั้งหมด 20 ธาตุ ได้แก่ ธาตุ ลิเทียม (Li), แมกนีเซียม (Mg), อะลูมิเนียม (Al), แคลเซียม (Ca), วาเนเนียม (V), โครเมียม (Cr), แมงกานีส (Mn), เหล็ก (Fe), โคบอลต์ (Co), ทองแดง (Cu), สังกะสี (Zn), สารหนู (As), ซีเซียม (Cs), แลนทานัม (La), ซีเรียม (Ce), เพรซิโอดิเนียม (Pr), นีโอดิเมียม (Nd), ซามาเรียม (Sm), กาโดลินเนียม (Gd) และตะกั่ว (Pb)  โดยพบว่าธาตุที่มีปริมาณธาตุสูงมากกว่า 1000 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม ได้แก่ ธาตุ Mg,  Al,  Ca และ Fe กลุ่มที่มีปริมาณธาตุปานกลาง อยู่ระหว่าง 10-1000 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม ได้แก่ ธาตุ Zn,  Li,  V, Cr,  Pb,  Nd,  Ce,  La,  As,  Cu และ Co กลุ่มที่มีปริมาณน้อยกว่า 10 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม ได้แก่ ธาตุ Sm,  Gd,  Pr  และ Cs  โดยปริมาณธาตุของ  แต่ละตัวอย่างมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p<0.05)  และเมื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์ของชนิดและปริมาณธาตุ พบว่า ธาตุ Sm,  Gd,  Mg,  Al,  Cs,  V, Cr,  Mn,  Co,  As,  Ca  และ Cu มีปริมาณที่ไม่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p>0.05) จากจุดศูนย์กลางในรัศมีวงกลม 10 เมตร  จากผลการวิจัยสรุปได้ว่าเทคนิค ICP-MS สามารถนำไปตรวจชนิดและวัดปริมาณธาตุในดิน และสามารถนำไปประยุกต์ใช้เป็นแนวทางในการบอกแหล่งที่มาของดิน และกำหนดระยะอ้างอิงในการเก็บตัวอย่างดินในพื้นที่เกิดเหตุเพื่อใช้ประโยชน์ในทางนิติวิทยาศาสตร์ได้

 

Published
2019-12-30