Analysis of Wastewater Samples using Disk Solid Phase Extraction (SPE) following US EPA Method 608.3

Význam tématu

Automatizovaná extrakce pesticidů z odpadních vod je klíčová pro monitorování ekologické bezpečnosti a zajištění souladu s environmentálními normami. Metoda využívající diskovou pevnou fázi (SPE) podle US EPA 608.3 nabízí spolehlivou alternativu k tradičnímu extrakci kapalina–kapalina, s vyšší reproducibilitou, nižší spotřebou rozpouštědel a lepší integrací do laboratorního workflow.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo demonstrovat použití automatizovaného systému SPE-DEX 5000 pro extrakci organochlorovaných pesticidů a PCB z různých vodních matic podle revize metody EPA 608.3. Studie porovnává dva postupy elučního rozpouštědla – metylenchlorid s následnou výměnou na hexan a přímou eluci hexanem – a hodnotí kvalitu extrakce na vzorcích reagentní vody, syntetické odpadní vody a reálné vody z kanalizace (POTW influent).

Použitá metodika a instrumentace

Extrahovaly se 1 l vzorky reagentní vody, syntetické odpadní vody (ASTM D5905) a influent odpadní vody. Postup probíhal v krocích:

• Příprava a kondicionování Atlantik C18 disků (methylchlorid, acetone, methanol, voda)
• Nanášení vzorku a promytí lahve vodou
• Sušení disku vzduchem a eluce dvěma způsoby (metylenchlorid/hexan vs. přímý hexan)
• Sušení extraktů membránou DryDisk-R a koncentrace do 1 mL, výměna na hexan a doplnění na 10 mL
• Analýza GC-ECD (Agilent 6890, duální mikro ECD, kolony RTX-CLP a RTX-CLPII, program teplot 120 °C až 330 °C)

Hlavní přístroje:

• SPE-DEX 5000 Automatický diskový extrakční systém
• Atlantic C18 disky a Fast Flow držák s 1 µm a 5 µm předfiltry
• DryVap In-line Drying and Evaporation System a DryDisk-R
• GC 6890 s duálním mikro ECD detektorem

Hlavní výsledky a diskuse

Průměrné procento zpětných zisků pestici­dů ve všech maticích (reagentní voda, syntetická voda, reálná odpadní voda) se pohybovalo většinou mezi 70 % a 120 % s RPD pod 15 %, což splňuje QC limity metody 608.3. Přímá eluce hexanem vykázala srovnatelnou účinnost oproti konvenční eluci metylenchloridem s výměnou rozpouštědel, přičemž zjednodušila pracovní postup a eliminovala krok solvent‐exchange. U složitější matice se ukázala nižší obnova surrogátu decachlorobifenylu v reagentní vodě, zatímco v syntetické a reálné matici byla přijatelná. Problém s trans-chlordanem v jednom vzorku fungoval spíše jako matrikový efekt způsobený rozdílným množstvím a barvou částic na předfiltru.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace procesu extrakce diskovými SPE disky zvyšuje opakovatelnost, snižuje manuální zásahy a spotřebu toxických rozpouštědel. Přímá eluce hexanem zkracuje dobu přípravy vzorku a eliminuje nutnost dodatečného kroku výměny rozpouštědla před ECD detekcí. Metoda je vhodná pro rutinní monitorování odpadních vod, kontrolu provozních parametrů čistíren a ochranu přítoků do povrchových a pitných vod.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření diskové SPE pro online propojení s GC/MS a LC/MS technikami, miniaturizace formátu disků pro úsporu vzorku, vývoj selektivních sorbentů pro cílenou extrakci nových kontaminantů (např. pesticidy s nízkou polaritou) a integrace do automatizovaných laboratorních řetězců s digitalizovaným sledováním QC parametrů.

Závěr

Studie potvrdila, že automatizované SPE disky podle US EPA 608.3 poskytují robustní a efektivní extrakci organochlorovaných pesticidů z odpadních vod ve třech typech matic. Přímá eluce hexanem je plně srovnatelná s tradiční elucí metylenchloridem a zlepší provozní efektivitu laboratoře bez kompromisu na kvalitě analýzy.

Reference

1. North Carolina State University. Some pesticides linked to respiratory wheeze in farmers. ScienceDaily, 3 August 2016.
2. EPA Method 608 ATP 3M0222, Alternative test procedure for organochlorine pesticides and PCBs in wastewater. Federal Register, Vol. 60, No. 148, August 2 1995.
3. ASTM D5905, Standard Practice for the Preparation of Substitute Wastewater, reapproved 2013.