Measurement of TOC and TN in Marine Water Algae Culture Solution

Význam tématu

Analýza celkového organického uhlíku (TOC) a celkového dusíku (TN) v mořské vodě obohacené mikrořasami je klíčová pro sledování kvality kultivačního media, optimalizaci růstových podmínek a hodnocení biomasy. Přesné stanovení TOC a TN umožňuje vyhodnotit nutriční stav mikrořas a efektivitu jejich růstu, což je důležité pro biotechnologické aplikace, produkci bio-paliv, potravinových doplňků nebo odstraňování CO2.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo demonstrovat schopnost analyzátoru Shimadzu TOC-L série ve spojení s TNM-L jednotkou provádět simultánní měření TOC a TN ve vzorcích mořské vody obsahujících přibližně 3 % NaCl bez nutnosti ředění. Studie ukazuje lineární závislost naměřených hodnot na koncentracích přidaných standardních látek a ověřuje přesnost i při vysokém obsahu soli.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky mořské vody odebrané u pobřeží prefektury Fukui (Japonsko) byly očkovány známými koncentracemi karbamidových sloučenin:

• Potassium hydrogen phthalate (KHP) jako TOC spike: 0, 25, 50, 100, 150 mgC/L
• Potassium nitrate jako TN spike: 0, 25, 50, 100, 150 mgN/L

Simultánní měření bylo prováděno bez předchozí filtrace nebo ředění díky spalovací metodě s katalyzátorem TOC/TN. Kalibrace probíhala na jedno­bodové křivce pomocí roztoků 150 mgC/L a 150 mgN/L.

Použitá instrumentace

• Analyzátor: Shimadzu TOC-LCPH pro měření biomasy mikrořas
• Jednotka: TNM-L pro simultánní stanovení celkového dusíku
• Katalyzátor: speciální TOC/TN katalyzátor pro spalovací oxidační proces
• Objem vzorku: 10–20 mL čisté mořské vody bez předchozího zředění

Hlavní výsledky a diskuse

Naměřené hodnoty pro vzorky s různou koncentrací spike ukázaly vynikající shodu s očekávanými hodnotami:

• TOC: lineární závislost R = 0,9999
• TN: lineární závislost R = 0,9999
• Minimální odchylky mezi přidanou a naměřenou hodnotou (do 2 %) dokládají vysokou přesnost metody

Vysoký obsah soli neměl žádný negativní vliv na přesnost ani reprodukovatelnost měření. Měření v režimu acidifikace a odsávání účinně odstraňuje rušivé CO2 a umožňuje čistý odhad organického uhlíku.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a přímá analýza bez náročné přípravy vzorků (rozpuštění, filtrace, ředění)
• Možnost sledovat změny poměru C/N v kultivačním roztoku v reálném čase
• Vhodné pro laboratorní i pilotní provozy zaměřené na produkci mikrořas
• Podpora rozhodování při optimalizaci výživy a růstových podmínek

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj se očekává v oblasti online monitoringu a automatizace měření TOC/TN během kultivace mikrořas, integraci s bioreaktory a vývoji miniaturizovaných jednorázových senzorů pro rychlá in situ měření. Rozšíření aplikací na jiné druhy vodních matrix – sladkovodní, odpadní vody – dále zvýší univerzálnost metody.

Závěr

Simultánní měření TOC a TN ve vysoce slaných vzorcích mořské vody pomocí Shimadzu TOC-LCPH + TNM-L jednotky prokázalo vysokou přesnost, lineární závislost a odolnost vůči rušivým účinkům soli. Metoda představuje efektivní nástroj pro vědecký výzkum i průmyslovou aplikaci v oblasti kultivace mikrořas a monitoringu kvality vodního prostředí.