Trace Analysis of PAH´s and PCB´s in Soil through On-Line Direct Thermal Desorption

Význam tématu

Analýza stopových organických kontaminant v půdě je klíčová pro hodnocení rizika znečištěných průmyslových lokalit
a pro rychlé environmentální screeningy. Metody umožňující přímé uvolnění a detekci polutantů bez rozsáhlé
přípravy vzorku zkracují dobu analýzy a minimalizují riziko ztráty těkavých látek.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo vyvinout a otestovat plně automatizovaný systém pro přímou termickou desorpci půdních vzorků s následujícím
kryofokusováním ve vstřikovací jednotce a analýzou na GC/MS. Metoda se zaměřuje na stanovení těkavých a polo­těkavých
kontaminant (PAH a PCB) v širokém rozmezí bodů varu, zachovává vlhkost vzorku a minimalizuje přípravu.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorek pouze rozdrcen do zrna <4 mm, bez extrakce ani sušení

• Termodesorpční jednotka TDS 2 (Gerstel)
• Cooled Injection System CIS 3 (Gerstel) s cryofokusací při –150 °C
• Gas chromatograph HP 5890 II (Hewlett-Packard)
• Mass selective detector HP 5972 (Hewlett-Packard)
• Kolona DB-5, 50 m × 0,25 mm × 0,25 μm
• Program teplot:
  ‒ TDS: –50 °C → 350 °C při 60 °C/min
  ‒ CIS: –150 °C → 400 °C při 12 °C/s
  ‒ Pece GC: 60 °C → 250 °C při 10 °C/min → 320 °C při 5 °C/min
• Pneumatika: helium 210 kPa, split 1:100 pro ochranu cryotrapu

Hlavní výsledky a diskuse

Umělé vzorky (křemenný písek) ukázaly obnovu 80–105 % pro všechny 16 EPA PAH, včetně vysokobodových
sloučenin (Dibenzo[a,h]anthracene).
Reálné půdní vzorky vykázaly:

• PAH: průměrná obnova 17–113 %, detekce až u nízkých mg/kg
• PCB: obnova 21–50 % v závislosti na vzorku, detekční limity ~0,05 mg/kg
• Možnost stanovit kontaminanty bez sušení vzorku díky split režimu TDS

Celkové iontové chromatogramy prokázaly potřebu MS detekce, extrahované a selektivní iontové chromatogramy
zajistily selektivitu pro PAH a PCB ve složité matrici půdy.

Přínosy a praktické využití metody

Zásadní výhody spočívají v rychlosti (cca 30 min desorpce), automatizaci a minimální manipulaci se vzorkem.
Metoda je vhodná pro screening kontaminací v laboratořích environmentální analýzy, QA/QC a průmyslové monitorování.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další skupiny polutantů (pesticidy, NPEO, dioxiny)
• Vylepšení kryofokusace a rozšíření teplotního rozsahu pro těžší sloučeniny
• Integrace s robotizovanou přípravou vzorků a online reportováním výsledků
• Vývoj přenosných termodesorpčních modulů pro polní analýzy

Závěr

Přímá termodesorpční metoda s cryofokusací v CIS 3 je spolehlivý a relativně rychlý postup pro semi­kvantitativní analýzu těkavých
a polo­těkavých organických polutantů v půdách. Metoda nabízí detekční limity a přesnost srovnatelné se standardními
extrakčními technikami, přičemž vyžaduje jen minimální přípravu vzorku.

Reference

1. I Blankenhorn, D Meijer, RJ van Delft, Fresenius Journal of Analytical Chemistry 343 (1992) 497–504
2. Analysenverfahren PAK, LMU RdErl. IIIA5-567, 25.3.1988
3. DIONEX Application Note (1992)
4. J Bundt, R Stegmann, GIT Spezial Chromatographie 2/1993, 64–69
5. W Püttmann, CB Eckardt, RG Schäfer, Chromatographia 25 (1988) 279–287
6. W Püttmann, W Goßel, Wissenschaft und Umwelt 3 (1988) 123–130
7. EPA Method 610, Part VIII, Vol 49, No 209 (1984)
8. VDI Richtlinie 3872 Blatt 2
9. LMW Schriftenreihe Abfallwirtschaft Nr 13 (1987)
10. Klärschlammverordnung Anhang 1, Bundesgesetzblatt 21/1992