Simultaneous Extraction of PAHs and PCBs from Environmental Samples Using Accelerated Solvent Extraction

Význam tématu

Polyaromatické uhlovodíky (PAU) a polychlorované bifenyly (PCB) jsou vysoce perzistentní organické znečišťující látky s toxickými a karcinogenními vlastnostmi. Monitorování jejich obsahu v matrice jako jsou mořské organismy nebo kontaminovaná půda je klíčové pro ochranu životního prostředí, stanovení expozice populace a dodržování legislativních limitů. Efektivní a rychlá extrakce těchto látek přispívá ke zkrácení doby analýzy, snížení spotřeby organických rozpouštědel a usnadnění následných čisticích kroků.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo vyvinout univerzální metodu simultánní extrakce PAU a PCB z biologického materiálu (mušle) a půdy pomocí akcelerované extrakce rozpouštědlem (ASE). Studie byla rozdělena do dvou částí:

• Porovnání dvou optimálních extrakčních režimů (Metoda 1: 125 °C, Metoda 2: 100 °C).
• Aplikace vybraného postupu na standardní referenční materiál kontaminované půdy (CRM911-50G).

Použitá instrumentace

• Termo Scientific Dionex ASE 350 s 66 mL nerezovými extrakčními buňkami a možností in-cell čištění alu­minií.
• Skleněné vláknité filtry pro předfiltraci matrice.
• Analytická váha s přesností 0,001 g.
• Kapilární GC–ECD detektor pro stanovení PCB.
• Kapilární GC–MS pro analýzu PAU.
• Kapiláry: 40 m × 0,18 mm i.d. (df = 0,18 µm) pro ECD a 30 m × 0,25 mm i.d. (5 % diphenyl, df = 0,5 µm) pro MS.
• Dusíkový koncentrátor pro zjemnění extraktů.

Použitá metodika

Vzorky mušli a půdy byly odváženy po 5 g, obohaceny o standardní surrogáty PAU a PCB a promíchány s diatomitovou zemí. Buňky ASE byly připraveny s vrstvou skleněných vláknitých filtrů a kyselého alumina (předexponovaného při 350 °C) pro in-cell odstraňování lipidů a dalších interferencí. Extrakce probíhala s dichlormethanem při tlaku 10 MPa podle dvou nastavení:

• Metoda 1: 125 °C, 4 cykly (6 min statického času), 6 min ohřev, 60 % objemu buňky pro proplach, celkem 30 min.
• Metoda 2: 100 °C, 5 cyklů (4 min statického času), 5 min ohřev, 60 % buňky pro proplach, celkem 25 min.

Extrakt byl následně koncentrován na 5 mL, rozdělen na frakci pro PAU a výměnou do hexanu pro PCB; použita byla i pětinásobná ředicí etapa u půdního extraktu.

Hlavní výsledky a diskuse

Obě extrakční metody dosáhly průměrných procentuálních návratností všech analyzovaných sloučenin v rámci přípustných limitů EPA. Metoda 1 vykázala vyšší extrakční účinnost zejména pro vyšší molekulovou hmotnost, avšak chromatogramy obsahovaly více koextrahovaných interferencí, což zvyšuje potřebu údržby injekčního portu. Metoda 2 vedla k významnému snížení těchto rušících látek, ale u nejobtížněji extrahovatelných PAU a PCB byly mírně nižší návratnosti.
Využití alumina přímo v extrakční buňce nahradilo nutnost nákladných a časově náročných GPC čisticích kroků a efektivně zadrželo lipidy a sulfidové interferenty.

Přínosy a praktické využití metody

• Signifikantní úspora času (minuty oproti hodinám klasických metod) a organických rozpouštědel.
• Automatizovaná extrakce s integrovanou in-cell čistící fází šetří pracovní kroky a zvyšuje provozní efektivitu laboratoře.
• Universální přístup pro různé matrice (biotický materiál i půda) v jediné extrakci.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může směřovat k optimalizaci sorbentů (variabilní směsi oxidu hlinitého, silika gelu) pro selektivnější odstraňování interferencí a rozšíření metod pro novou generaci POPs. Kombinace ASE s vysoce selektivními kapilárními kolumnami a hmotnostní spektrometrií s vysokým rozlišením (HRMS) dále zvýší citlivost a specifitu detekce. Roste také poptávka po zelených rozpouštědlech a miniaturizaci postupů, které dovolí integrovat ASE do plně automatizovaných workflow s on-line čištěním.

Závěr

Předložená jednotná metoda ASE pro simultánní extrakci PAU a PCB z mussel tissue i půdy nabízí vysoké návratnosti v souladu s EPA, výrazné zkrácení analytického času a integrovanou in-cell čisticí fázi. Metoda poskytuje robustní, opakovatelný a ekonomicky výhodný přístup k monitoringu perzistentních organických polutantů ve složitých matrice.