Opracowanie metodyki oznaczania WWA w próbkach gleb z wykorzystaniem chromatografii cieczowej HPLC

• Autorzy: Wojtowicz Katarzyna

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2022.02.06

Warianty tytułu

EN

Development of a methodology for the determination of PAH in soil samples using HPLC

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawione zostały zagadnienia związane z opracowaniem metodyki chromatograficznego oznaczania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w próbkach gleb. Do tego celu stosowano chromatograf cieczowy serii Vanquish Core firmy Thermo Scientific wyposażony w detektor fluorescencyjny (FLD) i detektor UV-ViS. W ramach prowadzonych badań określono optymalne parametry pracy chromatografu, takie jak: objętość próbki, rodzaj eluentów, szybkość przepływu eluentów, gradient eluentów w trakcie analizy chromatograficznej i czas analizy, oraz dobrano kolumnę chromatograficzną umożliwiającą selektywny rozdział analitów. Następnie wykonano kalibrację układu chromatograficznego i walidację metody analitycznej oznaczania WWA, stosując roztwory kalibracyjne opracowane na podstawie roztworu wzorcowego PAH-Mix nr ref. 722393 firmy Macherey-Nagel. Walidacja metody analitycznej obejmowała wyznaczenie liniowości, odchylenia standardowego, względnego odchylenia standardowego, granicy wykrywalności (LOD) i granicy oznaczalności (LOQ) badanych WWA. Chromatograficzna metoda identyfikacji WWA w próbkach gleb wymaga przeprowadzenia analitów z matrycy stałej do matrycy ciekłej (etap izolacji), oczyszczenia próbki z substancji przeszkadzających oraz zagęszczenia ekstraktu (etap wzbogacania). W celu opracowania metody oznaczania WWA w próbkach gleb sprawdzono 3 metody przygotowania próbek do analizy chromatograficznej HPLC: metodę A (metoda QuEChERS), metodę B (ekstrakcja rozpuszczalnikiem w aparacie Soxhleta) i metodę C (ekstrakcja rozpuszczalnikiem wspomagana wytrząsaniem). Otrzymane ekstrakty były następnie oczyszczane na wybranym materiale sorpcyjnym: MgSO4 i PSA (metoda A), CN/SiOH (metoda B) i Al2O3 (metoda C). Do przetestowania wybranych metod przygotowania próbek gleby do analizy chromatograficznej HPLC wykorzystano glebę wzorcową PAHs by HPLC40g (SQC017-40G) firmy Sigma Aldrich, o znanych stężeniach analitów. Oczyszczone ekstrakty poddano analizie chromatograficznej HPLC, obejmującej identyfikację oraz ilościowe oznaczenie poszczególnych WWA, oraz obliczono stopnie odzysku analitów. Na podstawie analiz chromatograficznych i stopni odzysku wytypowano optymalną metodykę przygotowania próbek gleb do analizy chromatograficznej pod kątem oznaczania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Opracowaną metodykę oznaczania WWA w próbkach gleb przetestowano na rzeczywistych próbkach gruntu pobranych z 2 otworów badawczych zlokalizowanych na terenie kopalni ropy naftowej usytuowanej w południowo-wschodniej Polsce.

EN

The article presents issues related to the development of a methodology for the chromatographic determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil samples. For this purpose, a Vanquish Core series liquid chromatograph by Thermo Scientific equipped with a fluores­cence detector (FLD) und UV-ViS detector was used. As part of the research, the optimal parameters of the chromatograph work were determined, such as sample volume, type of eluents, eluent flow rate, eluent gradient during the chromatographic analysis and analysis time, and the chromatographic column was selected to enable selective separation of analytes. Then, the chromatographic system was calibrated and the analytical method for PAH determination was validated using calibration solutions prepared on the basis of the PAH-Mix standard solution ref. 722393 from Macherey-Nagel. The validation of the analytical method included the determination of results linearity, standard deviation and relative standard deviation, as well as limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) of the tested method. The chromatographic method of identifying PAHs in soil samples requires the transfer analytes from a solid matrix to a liquid matrix (isolation stage), removal of interfering substances from the sample and concentration of extracts (enrichment stage). Soil samples were tested with 3 methods of sample preparation for HPLC analysis: method A (QuEChERS method), method B (solvent extraction in a Soxhlet apparatus), method C (solvent extraction with shaking). The obtained extracts were then purified on the selected sorption material: MgSO4 and PSA (method A), CN/SiOH (method B) and Al2O3 (method C). Standard soil PAHs by HPLC40g (SQCo17-40g) from Sigma Aldrich with known analyte concentrations was used to test selected methods of preparing soil samples for HPLC chromatographic analysis. The purified extracts were subjected to HPLC chromatographic analysis including identification and quantification of individual PAHs, and the recovery rates of the analytes were calculated. On the basis of chromatographic analyzes and degrees of recovery, the most optimal methodology for preparing soil samples for chromatographic analysis for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons was selected. The developed methodology for determination of PAHs in soil samples was tested on real soil samples collected from 2 boreholes located in an oil mine site in south-eastern Poland.

Słowa kluczowe

PL

chromatografia; HPLC; wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne; QuEChERS; ekstrakcja; faza stała; SPE

EN

high-performance liquid; chromatography; polycyclic aromatic hydrocarbons; QuEChERS; extraction; solid phase; SPE

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 78, nr 2
• Strony: 141--153
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Wojtowicz Katarzyna

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Baker M.M., El-Kafrawy D.S., Bela T.S., 2017. Validated stability-indicating HPLC-DAD method for determination of the recently approved hepatitis C antiviral agent daclatasvir. Annales Pharmaceutiques Françaises, 75(3): 176–184. DOI: 10.1016/j.pharma.2016.12.005.
• Bishnoi N., Mehta U., Pandit G.G., 2006. Quantification of polycyclic aromatic hydrocarbons in fruits and vegetables using high performance liquid chromatography. Indian Journal of Chemical Technology, 13: 30–35.
• Cruz-Angeles J., Martinez L.M., Videa M., Rodriguez-Rodriguez J., Martinez-Jimenez C., 2021. Development and Validation of a Rapid Analytical Method for the Simultaneous Quantification of Metabolic Syndrome Drugs by HPLC-DAD Chromatography. Scientia Pharmaceutica, 89(1). DOI: 10.3390/scipharm89010008.
• Dong M., 2019. HPLC Applications in Food, Environmental, Chemical, and Life Sciences Analysis. [W:] Dong M. HPLC and UHPLC for Practicing Scientists, Second Edition. Wiley Online Library. DOI: 10.1002/9781119313786.ch13.
• Fernandez P., Lafuente N., Bermejo A.M., Lopez-Rivadulla M., Cruz A., 1996. HPLC Determination of Cocaine and Benzoylecgonine in Plasma and Urine from Drug Abuser. Journal of Analytical Toxicology, 20: 224–228.
• Kalbe U., Lehnik-Habrink P., Bandow N., Sauer A., 2019. Validation of European horizontal methods for the analysis of PAH, PCB and dioxins in sludge, treated biowaste and soil. Environmental Sciences Europe, 31(29): 1–10. DOI: 10.1186/s12302-019-0211-3.
• 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, 67(11): 812–824.
• Khan A.I., 2014. Analysis of 18 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Soil Using the QuEChERS Method. Thermo Fisher Scientific, Runcorn, Cheshire, UK.
• Kolaric L., Simko P., 2020. Determination of Cholesterol Content in Butter by HPLC: Up-to-Date Optimization, and In-House Validation Using Reference Materials. Foods, 9: 1–11. DOI: 10.3390/foods9101378.
• Locatelli M., Tinari N., Grassadonia A., Tartaglia A., Macerola D., Piccolantonio S., Sperandio E., D’Ovidio C., Carradori S., Ulusoy H.I.,
• Furton K.G., Kabir A., 2018. FPSE-HPLC-DAD method for the quantification of anticancer drugs in human whole blood, plasma, and urine. Journal of Chromatography B, 1095: 204–213. DOI: 10.1016/j.jchromb.2018.07.042.
• Odumosu P., Dayol A.D., 2015. Determination of the sugar content in fruit flavoured drinks by HPLC. Journal of Pharmacy & Bioresources, 12: 144–149. DOI: 10.4314/jpb.v12i2.9.
• Opeolu B.O., Fatoki O.S., Odendaal J., 2010. Development of a solid-phase extraction method followed by HPLC-UV detection for the determination of phenols in water. International Journal of Physical Sciences, 5(5): 576–581.
• Pinder N., Brenner T., Swoboda S., Weigand M., Hoppe-Tichy T., 2017. Therapeutic drug monitoring of beta-lactam antibiotics – Influence of sample stability on the analysis of piperacillin, meropenem, ceftazidime and flucloxacillin by HPLC-UV. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 143: 86–93. DOI: 10.1016/j.jpba.2017.05.037.
• Pirsaheb M., Fattahi N., 2018. Development of a liquid-phase microextraction based on the freezing of a deep eutectic solvent followed by HPLC-UV for sensitive determination of common pesticides in environmental water samples. Royal Society of Chemistry, 8:11412–11418. DOI: 10.1039/C8RA00912K.
• Rehm S., Rentsch K.M., 2020. A 2D HPLC-MS/MS method for several antibiotics in blood plasma, plasma water, and diverse tissue samples. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 412: 715–725. DOI: 10.1007/s00216-019-02285-0.
• Sankar R., Snehalatha K.S., Firdose S.T., Babu P.S., 2019. Applications in HPLC in pharmaceutical analysis. International Journal of Pharmaceutical Sciences Review and Research, 59: 117–124.
• Steliga T., Kluk D., 2017. Ocena składu zanieczyszczeń gleb skażonych TPH i WWA pod kątem opracowania technologii ich bioremediacji. Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, 215: 1–212. DOI: 10.18668/PN2017.2015 .
• Stolk L.M.L., Hoogtanders K., 1999. Detection of laxative abuse by urine analysis with HPLC and diode array detection. Pharmacy World and Science, 21: 40–43.
• Szlęk M., Król A., 2013. Opracowanie metody analitycznej oznaczania siloksanów w biogazie. Nafta-Gaz, 69(11): 851–857.
• Tanaselia C., Becze A., Cadar O., Roman M., Simedru D., 2017. Evaluation of metals and PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons) contamination level from Cluj-Napoca soil. Agriculture – Science and Practice, 101(1–2): 37–42.
• Tfouni S.A.V., Reis R.M., Kamikata K., Gomes F.M.L., Morgano M.A., Furlani R.P.Z., 2018. Polycyclic aromatic hydrocarbons in teas using QuEChERS and HPLC-FLD. Food Additives & Contaminants, Part B, 11(2): 146–152. DOI: 10.1080/19393210.2018.1440638.
• Vinkovic K., Galic N., Schmid M.G., 2018. Micro-HPLC–UV analysis of cocaine and its adulterants in illicit cocaine samples seized by Austrian police from 2012 to 2017. Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies, 41(1): 6–13. DOI: 10.1080/10826076.2017.1409237.
• Witkiewicz Z., 1995. Podstawy chromatografii. WNT, Warszawa.
• Wojtowicz K., 2018. Ocena możliwości zastosowania chromatografii gazowej z detektorem ECD do oznaczania PCB w próbkach gleby. Praca statutowa INiG – PIB, nr zlec. 005/KE/2018, Archiwum Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, Kraków.
• Wojtowicz K., Jakubowicz P., 2019. Opracowanie metodyki oznaczania polichlorowanych bifenyli w próbkach gleb. Nafta-Gaz, 75(7):420–429. DOI: 10.18668/NG.2019.07.06.
• Akty prawne i dokumenty normatywne
• PN-ISO 13877:2004 Jakość gleby. Oznaczanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Metoda z zastosowaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej.
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 września 2016 r. w sprawie sposobu prowadzenia oceny zanieczyszczenia powierzchni ziemi (Dz.U. z 2016 r. poz. 1395).