Opracowanie metodyki oznaczania polichlorowanych bifenyli w próbkach gleb

• Autorzy: Wojtowicz Katarzyna , Jakubowicz Piotr

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2019.07.06

Warianty tytułu

EN

Development of a methodology for the determination of polychlorinated biphenyls in soil samples

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawione zostały zagadnienia związane z opracowaniem metodyki chromatograficznego oznaczania polichlorowanych bifenyli w próbkach gleb. Do tego celu stosowano chromatograf gazowy wyposażony w detektor wychwytu elektronów (GC-ECD) firmy Perkin Elmer. W ramach prowadzonych badań określono optymalne parametry pracy chromatografu, takie jak: temperatura inżektora, temperatura detektora ECD, przebieg temperaturowy pieca w trakcie analizy chromatograficznej, czas analizy oraz dobrano kolumnę chromatograficzną umożliwiającą selektywny rozdział analitów. Następnie przeprowadzono kalibrację układu chromatograficznego i walidację metody analitycznej oznaczania polichlorowanych bifenyli, stosując roztwory wzorcowe firmy Supelco i Sigma-Aldrich o numerach odpowiednio 47330-U oraz 36989. Sporządzono krzywe kalibracyjne dla każdego z badanych kongenerów PCB (PCB-10, PCB-28, PCB-53, PCB-101, PCB-138, PCB-153, PCB-180, PCB-209) w dwóch zakresach stężeń. Walidacja metody analitycznej obejmowała wyznaczenie liniowości, odchylenia standardowego, względnego odchylenia standardowego, granicy wykrywalności (LOD) i granicy oznaczalności (LOQ) wyżej wymienionych kongenerów PCB. W tym celu opracowania metodyki przygotowania próbek gleb do analizy chromatograficznej przetestowano układ pod kątem doboru metody ekstrakcji (ekstrakcja rozpuszczalnikiem wspomagana wytrząsaniem, ekstrakcja z wykorzystaniem ultradźwięków i ekstrakcja w aparacie Soxhleta), doboru rozpuszczalnika/układu rozpuszczalników (n-heksan, mieszanina n-heksanu i dichlorometanu w stosunku 1:1) oraz doboru materiału sorpcyjnego w etapie ekstrakcji do fazy stałej SPE (kolumienki do zadań specjalnych oraz kolumienki z wypełnieniem Florisil). Do badań modelowych wykorzystano próbki gleb zanieczyszczone roztworem wzorcowym firmy Supelco o numerze 47330-U. Dla wszystkich kombinacji wyżej wymienionych warunków przygotowania próbki do analizy chromatograficznej obliczono stopień odzysku poszczególnych analitów. Na podstawie analiz chromatograficznych i stopni odzysku wytypowano najbardziej optymalną metodykę przygotowania próbek gleb do analizy chromatograficznej pod kątem oznaczania polichlorowanych bifenyli. Opracowaną metodykę oznaczania polichlorowanych bifenyli w próbkach gleb przetestowano na rzeczywistych próbkach gleb skażonych zestarzałym olejem transformatorowym pobranych z terenów południowo-wschodniej Polski. Procedura analityczna oznaczania PCB w próbkach gleby obejmowała: wstępne przygotowanie próbek (suszenie, mielenie i homogenizacja), izolację analitów z matrycy próbki (ekstrakcja rozpuszczalnikiem wspomagana wytrząsaniem z zastosowaniem mieszaniny rozpuszczalników n-heksan:dichlorometan w stosunku 1:1), oczyszczanie próbki z substancji przeszkadzających (zestaw dwóch kolumienek do ekstrakcji SPE: Silica gel nr 7086-03 i PCB-A nr 7511-04 firmy Bakerbond), analizę chromatograficzną. Zastosowanie wyżej wymienionych technik analitycznych pozwoliło na uzyskanie informacji na temat zawartości badanych kongenerów polichlorowanych bifenyli w próbkach gleb.

EN

The article presents issues related to the development of the chromatographic methodology for determining polychlorinated biphenyls in soil samples. For this purpose, a gas chromatograph equipped with an electron capture detector (GC-ECD) from Perkin Elmer was used. As part of the research, optimal chromatograph parameters were determined, such as injector temperature, ECD detector temperature, oven temperature course during chromatographic analysis, time of analysis and a chromatographic column allowing selective separation of analytes. Then, the chromatographic system was calibrated and the analytical method for polychlorinated biphenyls determination was validated, based on the Supelco and Sigma-Aldrich reference solutions with numbers 47330-U and 36989, respectively. Calibration curves for each of the congeners tested were PCB (PCB-10, PCB-28, PCB-53, PCB-101, PCB-138, PCB-153, PCB-180, PCB-209) in two concentration ranges. The validation of the analytical method included the determination of linearity, standard deviation, relative standard deviation, detection limit (LOD) and limit of quantification (LOQ) of the above PCB congeners. To this end, the development of the methodology for preparing soil samples for chromatographic analysis has been tested for the selection of the extraction method (extraction with solvent assisted by shaking, extraction with ultrasonic assisted solvent, solvent extraction in a Soxhlet apparatus), solvent/solvent system selection (n- hexane, a mixture of n-hexane and dichloromethane in a 1:1 ratio) and selection of sorption material in the SPE solid phase extraction stage (columns for special tasks, Florisil packed columns). Model samples used soil contaminated with the Supelco standard solution number 47330-U. For all the combinations of the above-mentioned conditions of preparing the sample for chromatographic analysis, the recovery rate of individual analytes was calculated. On the basis of chromatographic analyses and recovery levels, the most optimal methodology for preparing soil samples for chromatographic analysis was selected for the determination of polychlorinated biphenyls. The developed methodology for the determination of polychlorinated biphenyls in soil samples was tested on real samples of soils contaminated with aged transformer oil taken from the areas of south-eastern Poland. The analytical procedure for the determination of PCBs in soil samples included: initial sample preparation (drying, milling, homogenization), isolation of analytes from the sample matrix (solvent extraction assisted by shaking with a 1:1 mixture of solvents n-hexane: dichloromethane), sample purification from disturbing substances (a set of two columns for SPE extraction: Silica gel No. 7086-03 and PCB-A No. 7511-04 from Bakerbond), chromatographic analysis. The application of the above-mentioned analytical techniques allowed to obtain information on the content of polychlorinated biphenyls investigated in soils samples.

Słowa kluczowe

PL

polichlorowane bifenyle; chromatografia gazowa; detektor wychwytu elektonów (ECD); ekstrakcja; ekstrakcja do fazy stałej (SPE)

EN

polychlorinated biphenyls; gas chromatography; electron capture detector (ECD); extraction; solid-phase extraction (SPE)

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 75, nr 7
• Strony: 420--429
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.

Twórcy

autor

Wojtowicz Katarzyna

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Jakubowicz Piotr

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Erickson M.D., 1997. Analytical Chemistry of PCBs. Second Edition. Lewis Publishers.
• Faroon O., Ruiz P., 2016. Polychlorinated biphenyls: New evidence from the last decade. Toxicology and Industrial Health, 32(11): 1825–1847. DOI: 10.1177/0748233715587849.
• Ficek A., Czupioł J., 2018. PCB – szkodliwe ksenobiotyki w środowisku. Środowisko, 5: 28–31.
• Grochowalski A., 2003. Praktyczne aspekty rozwiązywania problemów oznaczania ultraśladowych, szkodliwych związków organicznych na przykładzie dioksyn. http://www.dioksyny.pl/wp-content/uploads/Dioksyny_oznaczanie_2003.pdf (dostęp: 21.08.2018).
• Halfadji A., Touabet A., Badjah-Hadj-Ahmed A., Comparison of Soxhlet Extraction, Microwave-Assisted Extraction and Ultrasonic Extraction for the Determination of Pcbs Congeners in Spiked Soils by Transformer Oil (ASKAREL). International Journal of Advances in Engineering & Technology, 2013, 5(2): 63–75.
• Kania M., Janiga M., 2011. Elementy walidacji metody analitycznej oznaczania w mieszaninie gazowej związków węglowodorowych oraz N2, O2, CO i CO2 za pomocą dwukanałowego, zaworowego chromatografu gazowego AGILENT 7890A. Nafta-Gaz, 11: 812–824.
• Kania-Korwel I., Lehmler H.J., 2016. Toxicokinetics of chiral polychlorinated biphenyls across different species – a review. Environmental Science and Pollution Research, 23(3): 2058–2080. DOI: 10.1007/s11356-015-4383-0.
• Kluk D., Steliga T., 2017. Efektywna metoda identyfikacji zanieczyszczeń ropopochodnych (TPH) i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w glebach. Nafta-Gaz, 7: 488–495. DOI: 10.18668/NG.2017.07.06.
• Kruszewska M., 2018. Walidacja metod analitycznych w formacji. http://laborant.pl/index.php/walidacja-metod-analitycznych-w-farmacji (dostęp: 9.10.2018).
• Lászlova K., Dudášová H., Olejniková P., Horváthová G., Velická Z., Horváthová H., Dercová K., 2018. The Appliction of Biosurfactants in Bioremediation of the Aged Sediment Contaminated Biphenyls. Water Air Soil Pollut, 229: 219. DOI 10.1007/s11270-018-3872-4.
• Lehmler H.J., Harrad S.J., Huhnerfuss H., Kania-Korwel I., Lee C.M., Lu Z., Wong C.S., 2010. Chiral polychlorinated biphenyl transport, metabolism, and distribution: a review. Environ Sci. Technol., 44: 2757–2766. DOI: 10.1021/es902208u.
• Lehmler H.-J., Robertson L.W., 2001. Atropisomers of PCBs, w PCBs: recent advances in environmental toxicology and health effects. W: Robertson L.W., Hansen L.G. (red.): 61–65. The University Press of Kentucky.
• Oznaczanie polichlorowanych difenyli (PCB), 2018. http://www.polymer-carbon.ch.pwr.edu.pl/instrukcje/CGAnalizaPCB.pdf (dostęp: 9.10.2018).
• Pohl A., Czupioł J., Michalski R., 2016. Wpływ metod ekstrahowania polichlorowanych bifenyli z próbek środowiskowych na miarodajność uzyskiwanych wyników analitycznych, Chem. Environ. Biotechnol., 19: 73–77. DOI: 10.16926/cebj.2016.19.09.
• Saija E., Mangano V., Casale KE.., La Torre G.L., Dugo G., Salvo A., 2016. Determination and quantification of PCBs, POCs and PAHs in Thunnus thynnus from the Straits of Messina (Italy). Data in Brief, 7: 129–134. DOI: 10.1016/j.dib.2016.02.027.
• Stella T., Covinoa S., Burianová E., Filipová A., Křesinová Z., Voříšková J., Větrovský T., Baldrian P., Cajthaml T., 2015. Chemical and microbiological characterization of an aged PCB-contaminated soil. Science of the Total Environment, 533: 177–186. DOI:10.1016/j.scitotenv.2015.06.019.
• Szlęk M., Król A., 2013. Opracowanie metody analitycznej oznaczania siloksanów w biogazie. Nafta-Gaz, 11: 851–857.
• Śliwka I., 2014. Detektor wychwytu elektronów (ECD). Podstwy teoretyczne i przykłady zastosowań. Wydawnictwo Bezkresy Wiedzy.
• Ševĉík J., 1976. The Electron Capture Detector (ECD). Journal of Chromatography Library, 4: 72–86. DOI: 10.1016/S0301-4770 (08)60432-7.
• Tian L., Han F., Cai Y., Kong C., Shi Y., Wang Y., Yang G., Zhan Q., Huang D., 2016. Determination of 7 Indictor Polychlorinated Biphenyls (PCBs) Residues in Porphyra by Ultrasonic Extraction and Gas Chromatography (GC). Journal of Agricultural Chemistry and Environment, 5: 1–5. DOI: 10.4236/jacen.2016.51B001.
• Vane C.H., Kim A.W., Beriro D.J., Cave M.R., Knights K., Moss-Hayes V., Nathanail P.C., 2014. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and polychlorinated biphenyls (PCB) in urban soils of Greater London, UK. Applied Geochemistry, 51: 303–314. DOI:10.1016/j.apgeochem.2014.09.013.
• Vazquez-Roig P., Pico Y., 2015. Pressurized liquid extraction of organic contaminants in environmental and food samples. Trends in Analytical Chemistry, 71: 55–64. DOI: 10.1016/j.trac.2015.04.014.
• Witkiewicz Z., 2005. Podstawy chromatografii. WNT, Warszawa. ISBN: 83-204-3089-5.
• Wojtowicz K. 2018. Opracowanie metodyki oznaczania BTEX w próbkach gleb z wykorzystaniem chromatografii gazowej z przystawką headspace. Nafta-Gaz, 3: 201–207. DOI: 10.18668/NG.2018.03.03.
• Zhang X., Li F., Liu T., Peng C., Duan D., Xu C., Zhu S., Shi J., 2013. The Influence of Polychlorinated Biphenyls Contamination on Soil Protein Expression. Hindawi Publishing Corporation ISRN Soil Science, 2013: 6. DOI: 10.1155/2013/126391.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).