Analysis of Trace Oxygenates in Petroleum-Contaminated Wastewater, Using Purge-and-Trap GC-MS (U.S. EPA Methods 5030B & 8260)

Význam tématu

Benzín a deriváty ropy jsou zdrojem kontaminace podzemních a povrchových vod. Oxygenáty jako MTBE (methyl tertiary-butyl ether) a TBA (tert-butyl alcohol) se přidávají do paliv pro zvýšení oktanového čísla a snížení emisí, ale mohou pronikat do vodních zdrojů a ohrozit kvalitu pitné vody.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyhodnotit metodu purge-and-trap GC-MS podle U.S. EPA Methods 5030B a 8260 pro analýzu stopových hladin oxygenátů v odpadních a kontaminovaných vodách s komplexní matricí ropných látek. Testována byla nová stacionární fáze Rtx®-VMS a optimalizována pracovní podmínky tak, aby se zabránilo kritickým koelucím a falešným identifikacím.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorku: 10 mL vodného roztoku, purge při 40 °C (11 min, 38 mL/min), past #10 (Tenax®/silika gel/uhlík), desorpce při 190 °C, výpálení 210 °C.
• GC parametry: sloupec Rtx®-VMS (30 m × 0,25 mm ID, 1,4 µm); program: 35 °C (7 min) → 90 °C @4 °C/min → 220 °C @45 °C/min (hold 1 min).
• MS: Agilent 5971A, režim full scan (35–260 amu), ladění PFTBA/BFB.

Použitá instrumentace

• O.I. Analytical 4560 Purge-and-Trap koncentrátor s 4551A autosamplerem.
• Agilent 5890 Series II GC s detektorem 5971A GC-MS (electron multiplier).
• Sloupec Rtx®-VMS (Restek, kat. č. 19915).

Hlavní výsledky a diskuse

• Kolona Rtx-VMS zajistila dostatečné rozlišení MTBE a TBA, čímž se eliminovaly falešné pozitivní výsledky pozorované u jiných metod.
• System performance check compounds (SPCC) a calibration check compounds (CCC) splnily kritéria EPA (minimum RF >0,10; RSD <15 %). Naměřené RF byly 0,22–1,21 a RSD <12 %.
• Obnova oxygenátů při 5 ppb ve vzorku 1 ppm benzínu dosahovala 90–105 % pro většinu sloučenin; výjimkou byla acetone (~62 %).
• Interference iontu m/z 73 sdíleného mezi MTBE a interním standardem ovlivnila naměřené koncentrace MTBE o méně než 2 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda purge-and-trap GC-MS s Rtx-VMS poskytuje vysokou spolehlivost identifikace a kvantifikace stopových oxygenátů v komplexních matricích ropných látek. Je vhodná pro environmentální monitoring, kontrolu kvality vod, odstraňování kontaminantů a splnění přísných regulačních požadavků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Nasazení izotopově značených standardů (např. TBA-d9) pro přesnější kompenzaci odchylek purgingu.
• Využití vysoce rozlišené hmotnostní spektrometrie k dalšímu omezení koelucí.
• Automatizované moduly pro eliminaci vody (on-line water management) a statické headspace techniky pro nízkomolekulární sloučeniny.

Závěr

Purge-and-trap GC-MS podle EPA 5030B/8260 na kolóně Rtx-VMS se ukázala jako robustní a přesná pro stanovení stopových oxygenátů v ropných odpadních vodách. Klíčové je pečlivé nastavení extrakčních a chromatografických podmínek a volba vhodné stacionární fáze.

Reference

1. English C., Cox C., Dorman F., Patwardhan D. The Analysis of Gasoline Oxygenates Using a New Capillary Column Stationary Phase; Pittsburgh Conference 2001.
2. Happel A.M., Beckenbach E.H., Halden R.U. An Evaluation of MTBE Impacts to California Groundwater Resources; Lawrence Livermore National Laboratory, UCRL-AR-130897; 1988.
3. U.S. EPA Method 8260. Volatile Organic Compounds by GC/MS; Revision 0; July 1992.
4. U.S. EPA Method 8260B. Volatile Organic Compounds by GC/MS; Revision 2; December 1996.
5. English C.M., Dorman F.L., Stidsen G.B. The Analysis of Gasoline Oxygenates by EPA Method 8260B; Pittsburgh Conference 2003.