Evaluation of Total Petroleum Hydrocarbon in Soil Using LC with Fraction Collectorand GC/MS

Význam tématu

Kontaminace půdy ropnými uhlovodíky je celosvětovým problémem vyžadujícím přesné a spolehlivé stanovení zdroje a rozsahu znečištění. Vlivy počasí, oxidace a biologické procesy mění složení ropných látek v čase, což komplikuje identifikaci a posouzení environmentální škody.

Cíle a přehled studie

Cílem studie je představit kombinaci normálněfázové HPLC s frakčním kolektorem a kapilární GC/MS pro separaci, frakcionaci a identifikaci parafinů a aromatických uhlovodíků v půdě kontaminované surovou ropou. Metoda nahrazuje složité online rozhraní LC–GC jednoduchým sběrem frakcí.

Použitá metodika

Vzorek připraven smísením 1 g surové ropy s neskontaminovanou půdou, sedimentací 2 dny, extrakcí 50 mL hexanem v ultrazvuku, filtrací a koncentrací pod dusíkem na 1 mL. Následovala frakcionace na normálněfázovém sloupci ZORBAX NH2 (4,6×250 mm, 5 µm) v isokratickém módu (hexan, 0,8 mL/min, 35 °C). Provozní čas 30 min; prvních 3 min odpad, poté frakce sbírány každých 0,5 min. Po dosažení 15 min došlo k zpětnému proplachu kolony. Každá frakce byla injektována na GC/MS (HP-5ms, EI, 45–450 amu, 50–300 °C při 30 °C/min).

Použitá instrumentace

• Agilent 1200 Series LC: mikrovakuový odplyňovač, binární pumpa, autosampler, UV/VIS DAD, frakční kolektor, přepínací ventil
• Kolona ZORBAX NH2 (4,6×250 mm, 5 µm)
• Agilent 6890N GC spojený s 5975B inert MSD
• GC kolona HP-5ms (30 m×0,25 mm×0,25 µm)

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda rozdělila celkový obsah ropných uhlovodíků (TPH) do čtyř hlavních skupin podle polarity a bodu varu: parafiny (ret. čas 3,7–4,7 min), monoaromáty (4,7–6,2 min), biaromáty (6,2–11,2 min) a triaromáty (11,2–13,7 min). Celkem bylo sesbíráno 23 frakcí. Skenovací módy GC/MS potvrdily přítomnost charakteristických sloučenin (např. dodekan, trimethylbenzeny, fenanthreny).

Přínosy a praktické využití metody

• Efektivní oddělení složek podle polarity bez potřeby složitého online rozhraní
• Detailní profilace TPH ve vzorcích půdy
• Rychlá příprava vzorku a flexibilní sběr frakcí
• Možnost nasazení v terénu i v laboratoři pro forenzní a ekotoxikologické hodnocení

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodu lze dále zautomatizovat a kombinovat s vysokorozlišovacími hmotnostními spektrometry pro zvýšení selektivity. Analytické workflow lze adaptovat pro vodní a sedimentové vzorky či biologické materiály. Rozvoj softwaru pro interpretaci frakčních profilů může zlepšit sledování povětrnostních změn ropných produktů.

Závěr

Kombinace normálněfázové HPLC s frakčním kolektorem a GC/MS poskytuje spolehlivý a reprodukovatelný postup pro kvantifikaci a identifikaci ropných uhlovodíků v půdě. Metoda umožňuje detailní rozbor tříd sloučenin a podporuje forenzní a environmentální aplikace.

Reference

1. DIN 38 409 H18: Summarische Wirkungs- und Stoffkenngrößen, Bestimmung von Kohlenwasserstoffen. Beuth Verlag, Berlin 1981.
2. Nelson RK. Tracking the Weathering of an Oil Spill with Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography. Environmental Forensics 2006;7:33–44.
3. de Koning S. Group-type characterisation of mineral oil samples by two-dimensional comprehensive normal-phase liquid chromatography–gas chromatography with time-of-flight mass spectrometric detection. J Chromatogr A 2004;1058:217–221.