Tecniche di estrazione-preconcentrazione

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1 Maggiori conoscenze sulla tossicità dei solventi organici Problemi legati allo smaltimento dei rifiuti e relativi costi Sviluppo di tecniche di estrazione/preconcentrazione che riducono al minimo l uso dei solventi. In generale una tecnica di estrazione ideale dovrebbe non utilizzare solventi organici tossici ma essere invece SOLVENT-FREE, semplice, efficiente e selettiva. Tecniche di estrazione-preconcentrazione Spazio di testa statico (HS) Spazio di testa dinamico (purge & trap)(pat) Estrazione in fase solida (SPE) Micro-estrazione in fase solida (SPME) 1

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3 Assorbimento L assorbimento è il processo con cui le sostanze esogene attraversano le membrane dell organismo e penetrano nel torrente circolatorio e nella linfa. Le vie di assorbimento più importanti da un punto di vista tossicologico sono: - inalazione (apparato respiratorio) - ingestione (apparato digerente) - via cutanea La via di assorbimento per inalazione è certamente la più pericolosa tra le tre possibilità, proprio per la necessità indispensabile di respirare ogni pochi secondi. Composti Organici Volatili Per COV (dall inglese VOC Volatile Organic Compounds ) si intende un insieme di classi di sostanze organiche, caratterizzate da un elevata tensione di vapore a temperatura ambiente e da un punto di ebollizione che va da un limite inferiore di C a un limite superiore di C. I COV, esposti all aria, abbandonano lo stato fisico liquido o solido in cui si trovano, passando allo stato aeriforme. Questi composti sono quindi presenti in atmosfera in fase vapore. 3

4 I COV comprendono un ampio spettro di composti chimici con comportamenti fisici e chimici diversi: idrocarburi (alifatici, aromatici tra cui il benzene); idrocarburi che presentano eteroatomi quali azoto e zolfo; composti ossigenati (alcoli, aldeidi, chetoni, acidi, eteri); specie chimiche alogenate (es.clorofluorocarburi: CFC) Sono più di 300 i composti che rientrano in questa categoria «solvente organico»: qualsiasi COV usato da solo o in combinazione con altri agenti al fine di: dissolvere materie prime, prodotti o materiali di rifiuto, senza subire trasformazioni chimiche; o usato come agente di pulizia per dissolvere contaminanti; oppure come dissolvente; mezzo di dispersione; correttore di viscosita' 4

5 Elenco dei principali COV Sebbene la formaldeide e alcune altre aldeidi siano dei composti organici volatili, queste sostanze vengono considerate a parte in quanto, per la loro elevata reattività, devono essere monitorate con metodologie diverse da quelle applicate per i COV. 5

6 Tossicità La tossicità dei COV è in funzione della quantità e della qualità dei componenti individuali. Parte dei COV, infatti, risultano essere non tossici, specie se presenti a livelli molto inferiori rispetti ai valori delle linee guida. Altri invece come il benzene e l 1,3 butadiene sono cancerogeni. Quindi per riportare dati di tossicità bisogna riferirsi ai singoli componenti della miscela sotto osservazione. COMPOSTI ORGANICI AROMATICI BENZENE COV CANCEROGENI ETILBENZENE STIRENE TOLUENE PARA-XILENE ALIFATICI CLORURATI CLOROMETANO TRICLOROMETANO CLORURO DI VINILE 1,2-DICLOROETANO 1,1-DICLOROETILENE 1.2-DICLOROPROPANO 1,1,2-TRICLOROETANO TRICLOROETILENE 1,2,3TRICLOROPROPANO 1,1,2,2-TETRACLOROETANO ALIFATICI ALOGENATI TRIBROMOETANO 1,2-DIBROMOETANO DIBROMOCLOROMETANO BROMODICLOROMETANO CLOROBENZENI MONOCLOROBENZENE 1,2 DICLOROBENZENE 1.4DICLOROBENZENE 1,2,4TRICLOROBENZENE TETRACLOROETILENE ESACLOROBUTADIENE SOMMATORIA ORGANOALOGENATI Tra i COV particolare attenzione viene rivolta agli idrocarburi aromatici per la loro natura cancerogena. Tra gli aromatici il benzene e alcuni dei suoi derivati più diffusi costituiscono la classe di inquinanti nota come BTEX (benzene, toluene, etilbenzene e xileni). 6

7 Fonti di emmissione Naturali Composti biogenici (BVOC) Antropiche Composti antropogenici - gas metano - terpeni (α-pinene, β-pinene, limonene, sabinene, ecc.) biosintetizzati dagli organismi a partire dall Acetil-CoA che vengono prodotti da molte piante, soprattutto conifere e da alcuni insetti. Sono i componenti principali delle resine e degli oli essenziali delle piante, miscele di sostanze che conferiscono a ogni fiore o pianta un caratteristico odore o aroma. La fonte principale di idrocarburi alifatici è la combustione incompleta di prodotti derivanti dal petrolio. Le emissioni principali di questi contaminanti, dunque, provengono dai : -tubi di scappamento dei veicoli (in particolar modo diesel), - dalle industrie, - dal riscaldamento domestico. Le bombolette spray (insetticidi, cosmetici, ecc.), le colle, i prodotti di pulizia (detergenti, decapanti, smacchiatori, diluenti, alcool da ardere, acqua ragia, ecc.), costituiscono delle fonti permanenti d emissione di COV. Il loro impiego comporta un emissione istantanea di COV nell atmosfera. 7

8 L'importanza che hanno le emissioni di composti organici volatili (COV), a livello ambientale risiede, soprattutto, nel fatto che possono dar luogo a una serie di trasformazioni chimico-fisiche il cui effetto in aree urbane e nella troposfera globale, è quello di produrre: un aumento di ozono, deposizioni acide, formazione di ossidanti fotochimici secondo cinetiche relative alla struttura chimica dei singoli composti. ESPOSIZIONE PROFESSIONALE I solventi (la maggior parte dei quali sono COV) trovano largo impiego nell industria, essendo utilizzati in un rilevante numero di cicli produttivi in quantità e con metodologie diverse. Sono infatti impiegati sia come materie prime sia come componenti di vernici, diluenti, collanti, inchiostri. Esempi sono riportati in tabella: 8

9 Sorgenti di COV negli ambienti confinati 9

10 Determinazione dei COV A causa della cancerogenicità di composti come il diclorometano, forme alogenate, ed altre sostanze è strettamente necessario monitorare i COV dispersi nell'ambiente. Sia la Environmental Protection Agency (E.P.A.) americana che la Comunità Europea hanno ritenuto prioritario includere i COV nell'elenco degli inquinanti atmosferici. I COV sono analizzati principalmente con sistemi di «purge and trap» accoppiati alla gascromatografia capillare, utilizzando vari rivelatori quali l'ecd, FID, PID, e l'ms nel caso si debba procedere al riconoscimento ed alla conferma della struttura dei composti in esame. In alternativa ai sistemi di «purge and trap» vi è un altro sistema di campionamento come ad esempio lo «spazio di testa» (HS) e la «microestrazione in fase solida» (SPME). 10

11 Principali rivelatori per GC e loro caratteristiche Rivelatore Principio Selettività Gas di trasporto Distruttivo Sensibilità g Termoconducibilità (TCD) Conducibilità termica Universale H 2, He No Ionizzazione a fiamma (FID) Dissociazione termica e ionizzazione Composti organici H 2, He, N 2 Si Cattura di elettroni (ECD) Riduzione corrente elettronica di fondo per ionizzazione del composto Composti con elementi elettronegativi N 2, Ar, CH 4 No Fotometria di fiamma (FPD) Chemiluminescenza Composti con S e P H 2, He, N 2 Si Termoionico (NPD) Ionizzazione da sorgente di termoionizzazione Composti con P e N H 2, He, N 2 Si Fotoionizzazione (PID) Ionizzazione per irradiazione con raggi UV Composti aromatici, olefine H 2, He, N 2 No Tecniche basate sulla gas-phase extraction Spazio di testa statico ( Head Space ) (HS) Spazio di testa dinamico (purge & trap) (PAT) Tecniche di campionamento solvent free per l analisi della frazione volatile di matrici solide o liquide, in soluzioni omogenee e/o in fase eterogenea 11

12 Trovano particolari applicazioni: nell isolamento di composti volatili o facilmente volatilizzabili, presenti anche in tracce nel campione, che vengono poi, analizzati mediante GC. Acqua Analisi dei COV da acque potabili, di scarico e sotterranee. Aria Analisi dei COV liberati da sorgenti inquinanti tra cui, il traffico veicolare, il riscaldamento domestico, le emissioni industriali, ecc. Matrici solide CAMPI DI APPLICAZIONE Analisi dei COV da terreni, sedimenti, fanghi. Alimenti Ricerca di composti inquinanti in campioni di natura diversa come liquidi (bevande, latte,oli), semi-solidi (creme, formaggi), solidi (carte e plastiche per imballi, alimenti in polvere, pane, caffè). Polimeri Studio dei materiali da impegnare nel confezionamento in relazione ad eventuali rischi di cessione di plastificanti o di monomeri residui. Studio delle conseguenze dell invecchiamento dei contenitori sugli alimenti. Solo il PAT è però indicato per le analisi in tracce. (costituenti in tracce: quantità comprese tra 100 ppm (0,01%) e 1 ppb) 12

13 Legge di Henry Henry scoprì che la quantità di gas che si scioglie in una data quantità di liquido, a temperatura costante, è direttamente proporzionale alla pressione parziale di gas sopra la soluzione. Pertanto a temperatura costante, il rapporto tra la concentrazione di un prodotto volatile presente nella fase liquida e rispettivamente nella fase gassosa a contatto con essa è costante. 13

14 C sat = concentrazione di saturazione espressa come massa di soluto per unità di volume PV che non è altro che la frazione molare del gas nella soluzione; K h = costante della legge di Henry, caratteristica della coppia soluto- solvente, dipendente dalla temperatura; P gas = pressione parziale del gas sovrastante la soluzione. PRINCIPIO: L analisi dello spazio di testa statico, quindi consisterà nell analisi della fase vapore del campione in equilibrio con la fase liquida, in una fiala ( vial ) riscaldata a temperatura costante. La distribuzione dei composti organici tra le due fasi dipende: dalla temperatura; dalla tensione di vapore dei singoli composti; dall influenza della matrice del campione sui coefficienti di attività degli analiti; dal rapporto tra il volume dello spazio di testa e il volume di liquido nella fiala; anche l aggiunta di un sale solubile fino a saturazione può influire su detta distribuzione. 14

15 Sequenza delle operazioni per lo Spazio di Testa Statico (a) Il campione sia esso in soluzione o disperso in un solvente relativamente poco volatile e con scarse possibilità di generare interferenze, viene posto in apposite vials di adeguato volume che vengono chiuse ermeticamente. La vial viene riempita solo parzialmente, in modo che si possa generare una porzione gassosa superiore (spazio di testa) in equilibrio con il liquido. (b) La vial viene poi immersa in un bagno termostatato ad una temperatura e per un tempo definiti. Il campione è cioè riscaldato a una temperatura tale da favorire il passaggio dei composti in fase vapore, permettendo il raggiungimento dell equilibrio tra i composti volatili presenti nella matrice e quelli nella fase vapore, senza provocarne la degradazione. Lo spazio di testa si satura quindi di componenti volatili inizialmente presenti nel campione. Bagno termostatato 15

16 (c) Si preleva con una siringa a tenuta di gas attraverso il setto, un volume prefissato ( 1-2 ml) della fase gassosa che viene poi iniettato in un gascromatografo. La colonna cromatografica viene riscaldata per dare inizio alla separazione e successiva rilevazione mediante rivelatori specifici o analisi in spettrometria di massa. L analisi quantitativa tramite la cromatografia permette di risalire alla quantità di analita disciolto nella fase liquida. Fase gassosa Questa tecnica accoppiata alla GC prende la sigla di HS-GC Aspetti operativi Nel momento in cui il campione viene preparato per l analisi dello spazio di testa, bisogna curare che durante eventuali fasi di frantumazione e mescolamento, non vengano perdute sostanze volatili; si deve mantenere l equilibrio di ripartizione riscaldando per un tempo sufficientemente lungo e ad una temperatura appropriata (solitamente per circa 1ora) per raggiungere la massima percentuale di recupero. ad alte temperature l analita potrebbe degradarsi e/o le contaminazioni reattive potrebbero reagire con l analita del campione; 16

17 alcune matrici solide (sabbie) presentano scarsa interazione con gli analiti: questi ultimi sono rilasciati facilmente, per riscaldamento, nello spazio di testa; nel caso di campioni argillosi o ricchi di sostanza organica, invece, l'interazione tra analiti e matrice ostacola la diffusione nello spazio di testa; l estrazione potrebbe essere non completamente esaustiva soprattutto per i composti poco volatili; bisogna controllare ogni interferenza che possa derivare dal setto di gomma; è necessario un ambiente pulito e sgombro di tutte le altre fonti possibili di composti volatili, come i solventi di laboratorio. ESEMPI APPLICATIVI COMPOSTI ORGANICI ALOGENATI VOLATILI 17

18 L analisi dei Composti Organici Volatili (VOC) mediante la Tecnica dello Spazio di Testa Statico è ormai una tecnica gascromatografica consolidata. Tuttavia tale tecnica tradizionale, non consente il raggiungimento per molti composti della sensibilità richiesta dalle normative vigenti che impone limiti di accettabilità molto ridotti, soprattutto nelle acque di consumo umano: es 0,5 µg/l per il cloruro di vinile 3 µg /L per l 1,2 dicloroetano. Si rende quindi necessario ricorrere ad una variante dello Spazio di testa che preconcentra il campione prima dell introduzione del campione nel GC. Tale tecnica utilizza lo Spazio di Testa Dinamico conosciuta con il termine Purge and Trap 18

19 Spazio di Testa Dinamico (purge & trap)- PAT Variante della tecnica dello Spazio di Testa Statico Principio del metodo I composti più o meno volatili sono estratti in continuo a temperatura controllata da un campione liquido mediante gorgogliamento di un gas inerte e puro (quale He o N 2 ) direttamente all interno della matrice liquida. Gli analiti presenti nella fase gassosa (in equilibrio dinamico con la matrice) sono spostati in continuo dal gas inerte, e concentrati su una trappola di adsorbimento. Gli analiti vengono successivamente portati via dalla trappola mediante desorbimento termico per poi raggiungere un gascromatografo come campione concentrato per essere qui separato e rilevato nei singoli analiti. Vantaggi Maggiore resa nella fase di estrazione (la tecnica ha lo scopo di rimuovere il 100% dell analita dal campione - una rimozione quantitativa di analiti polari da matrici polari può tuttavia risultare difficile). Condensazione e concentrazione del campione a livelli ottimali permette di raggiungere sensibilità dell ordine dei ppb (µg/l) e dei ppt (ng/l). Migliori efficienza e risoluzione dell analisi gascromatografica. Maggiore riproducibilità e certezza del metodo. 19

20 SEQUENZA OPERATIVA Purge and Trup (a) ESTRAZIONE analiti volatili dalla matrice (fase di purge) Un gas inerte (N 2 o He) viene fatto gorgogliare per un certo tempo nel campione disperso in ambiente acquoso a T controllata (impostata dall operatore in funzione delle esigenze analitiche) per effettuare lo strippaggio (fase purge) dei composti organici volatili dalla fase acquosa alla fase vapore. Gorgogliatore (b) CONDENSAZIONE e CONCENTRAZIONE DEGLI ANALITI (fase di trap) I soluti volatili vengono spostati in continuo dal gas inerte e trascinati dal gas di purging che circola in un circuito chiuso mediante una pompa, in una trappola contenente uno o più materiali adsorbenti, mantenuta a bassa temperatura (attraverso azoto liquido o CO 2 ) che trattiene i soluti volatili, che vengono così concentrati. Gorgogliatore 20

21 Prima fase: adsorbimento 40 C He 2 30 ml /min 65 C GC PRINCIPALI ADSORBENTI CONTENUTI NELLA TRAPPOLA CARBONE ATTIVO CARBONI GRAFITATI (Carbotrap, Carbopack e Carbograph) SETACCI MOLECOLARI (Carbosieve e Carboxen) RESINE POLIMERICHE POROSE: - AMBERLITE XAD-2 - CROMOSORB - TENAX GEL di SILICE (DIFENIL) x (DIMETIL) 1-x polisilossani 21

22 CARBONE ATTIVO Il carbone attivo è un materiale adsorbente prodotto a partire da diversi tipi di sostanze (come legno, ossa, noci, cocco) a seguito di processi di disidratazione, di carbonizzazione (a 600 C per alcune ore) e attivazione. Il carbone viene finemente suddiviso per massimizzare la superficie di scambio adsorbente. Il carbone attivo può essere utilizzato in due forme: in polvere o in granuli. G.A.C. Granular Activated Carbon (forma granulare) P.A.C Powdered Activated Carbon (polvere) I carboni attivi sono caratterizzati da una porosità estremamente elevata. I numerosissimi pori microscopici si sviluppano in profondità diminuendo man mano la loro sezione e forniscono uno sviluppo superficiale anche di 1700 metri quadrati per grammo di materiale. Il carbone è in grado di adsorbire la quasi totalità di sostanze volatili aerodisperse particolarmente le apolari o mediamente polari. Svantaggi: Sensibilità all'umidità (la capacità adsorbente decresce con l'umidità). 22

23 Sostanze chimiche ad elevata probabilita' di assorbimento da carbone attivo Le loro capacità adsorbenti sono particolarmente indicate per i composti organici con un peso molecolare che varia da 50 a circa 200. In genere i composti che presentano un peso molecolare minore non vengono adsorbiti sufficientemente a causa delle piccole dimensioni; al contrario i composti organici che presentano alti pesi molecolari vengono adsorbiti così fortemente che risulta poi estremamente difficile rimuoverli durante la fase di rigenerazione. 2,4-D Deisopropilatrazina Linurone Alacloro Desetilatrazina Malatione Aldrina Demeton-O MCPA Antracene Di-n-butilftalato Mecoprop Atrazina 1,2-Diclorobenzene Metazacloro Azinfos-etile 1,3-Diclorobenzene 2-Metil benzenammina Bentazone 1,4-Diclorobenzene Metil naftalina Bifenile 2,4-Diclorocresol 2-Metilbutano 2,2-Bipiridina 2,5-Diclorofenolo Monurone Bis(2-Etilessil)Ftalato 3,6-Diclorofenolo Naftalina Bromacil 2,4-Diclorofenossi Nitrobenzene Bromodiclorometano Dieldrina m-nitrofenolo p-bromofenolo Dietilftalato o-nitrofenolo Butilbenzene 2,4-Dinitrocresolo p-nitrofenolo Calcio Ipoclorito 2,4-Dinitrotoluene Ozono Carbofurano 2,6-Dinitrotoluene Paratione Clorobenzene Endrina Simazina 4-Cloro-2-nitrotoluene Etilbenzene Terbutryn 2-Clorofenolo Ezaclorobenzene Tetracloroetilene Clorotoluene Ezaclorobutadiene Triclopyr Crisene Exano 1,3,5-Trimetilbenzene m-cresolo Isodrina m-xilene Cianazina Isoottano o-xilene Cicloexano Isoproturone p-xilene DDT Lindano 2,4-Xilenolo CARBONI GRAFITATI - GBC (Carbotrap, Carbopack o Carbograph) I GCB vengono sottoposti ad un esclusivo trattamento termico ad altissima temperatura in atmosfera inerte. Questo processo consente di eliminare composti ossigenati e sostanze organiche catramose e conferisce al carbone la tipica struttura lamellare della grafite. I GCB sono adsorbenti sostanzialmente non porosi, omogenei e non specifici con un'area superficiale compresa fra 5 e 240 m 2 /g. Per le loro esclusive proprietà adsorbenti vengono utilizzati anche come fasi stazionarie in cromatografia gas-solido e in cromatografia gas-liquido-solido, per la purificazione del campione e per preconcentrare composti organici volatili da matrici liquide o gassose. 23

24 Le caratteristiche esclusive che contraddistinguono i neri di carbone grafitato sono: - inerzia chimica - resistenza termica e meccanica - idrofobicità - non porosità - elevata non specificità - omogeneità della struttura cristallina I GBC attualmente prodotti sono di vario tipo. Le differenze fondamentali tra le varie tipologie sono date dalla loro area specifica superficiale (es m 2 /g). Particolarmente indicati per il campionamento di Fenoli, Cloroaniline e Carbammati, Triazine, Erbicidi, Pesticidi Organoclorurati RESINE POLIMERICHE POROSE Pur appartenendo ad un unica categoria, sono estremamente differenti tra loro. Le più comuni sono costituite da copolimeri stirene-divinilbenzene in una struttura tridimensionale di catene di idrocarburi: La loro struttura è reticolata quindi anche in questo caso gli analiti sono ritenuti in base alle loro dimensioni. 24

25 Commercialmente questo tipo di polimero (stirenedivinilbenzene) è disponibile sotto i nomi di: - CHROMOSORB indicato per molecole a basso peso molecolare (es. acqua, ammoniaca, alcoli) e offre un area superficiale di 750 m 2 /g, con stabilità termica fino a 250 C. - AMBERLITE XAD 2 e XAD- 4 (con proprietà idrofobiche). Particolarmente indicata per il campionamento di Idrocarburi Policiclici Aromatici, Pesticidi, Erbicidi, PCB, ecc. - AMBERLITE XAD 7 e XAD- 8 (di media polarità) - TENAX Costituito da un polimero del 2,6 difenil-p-fenilen ossido, viene proposto per adsorbimento di molecole volatili e semivolatili ed è stabile fino alla temperatura di 350 C. 25

26 GEL di SILICE Per campionare analiti polari (ad es. il metiletilchetone, ammine, ammidi, ecc.) è anche possibile impiegare substrati non convenzionali, come il gel di silice SUPERFICIE DI UNA PARTICELLA DI SILICE (DIFENIL)x(DIMETIL)1-x polisilossani 26

27 SETACCI MOLECOLARI (Carbosieve, Carboxen, Anasorb, Ambersorb, Spherocarb, etc.) Sono alluminosilicati cristallini a struttura aperta (pori di A ) ottenuti dalla pirolisi di polimeri e proposti in numerosi Metodi Ufficiali. Sono caratterizzati da: alta idrofobicità (altamente resistenti all'umidità) stabilità ad alte temperature (T>400 C) Particolarmente indicati per campionare molecole a basso peso molecolare (C2-C5, H 2, O 2, N 2, CO 2, CH 4 ) che vengono trattenute penetrando entro le cavità dei setacci. MULTIBEDS Le cartucce costituenti le trappole possono essere impaccate con letti multipli di diversi materiali adsorbenti per intrappolare una vasta gamma di composti (polari e apolari, alto e basso PM) permettendone il successivo desorbimento a temperature moderate. Per esempio: -l adsorbente più debole potrebbe essere un FENILMETILPOLISILLOSSANO non polare, - quello intermedio potrebbe essere il polimero del 2,6 difenil-p-fenilen ossido ad elevata stabilità TENAX, - quello più forte potrebbe essere costituito da SETACCI MOLECOLARI in CARBONIO. 27

28 (c) ELIMINAZIONE UMIDITA Può essere effettuata la rimozione dell acqua in modo preventivo attraverso l utilizzo di una trappola chimica. (d) DESORBIMENTO TERMICO Nell ultima fase i soluti volatili intrappolati e concentrati nella trappola, vengono recuperati mediante desorbimento termico facendo aumentare rapidamente la T della trappola (fino a 800 C) e portati verso il G C. I soluti volatili sono desorbiti in ordine di volatilità e di interazione con l adsorbente in funzione del flusso del gas e del programma di temperatura. 280 C x 4 min 65 C GC 28

29 (e) ANALISI GC Gli analiti desorbiti fluiscono nella colonna cromatografica, dove vengono concentrati per intrappolamento a freddo. Dopo il desorbimento completo dalla trappola, la colonna cromatografica viene riscaldata per dare inizio alla separazione e successiva rilevazione mediante rivelatori specifici o l analisi in spettrometria di massa. Il collegamento idoneo è con colonne capillari di diametro compreso tra 0,15 e 0,53 mm. Tipici strumenti per purge & trap Accoppiabili a tutti i cromatografi in pochissimi minuti e che consentono all operatore, qualora lo desideri, di continuare a lavorare con la configurazione originale del proprio strumento. 29

30 MS GC PAT Questo strumento provvisto di un autocampio natore permette l analisi di un grande numero di campioni ESEMPI APPLICATIVI 30

31 Per l analisi quantitativa, si può costruire una retta di taratura estraendo soluzioni a concentrazione nota Quando si analizzano campioni gassosi la calibrazione con miscele standard di gas è abbastanza agevole, come anche per campioni liquidi che non presentano complessità ed interferenze (es. acqua potabile); in questi casi si può costruire una retta di taratura estraendo soluzioni a concentrazione sufficiente. nota. La calibrazione esterna può quindi, risultare Per l' analisi di matrici complesse, la calibrazione esterna non e idonea, in quanto non tiene conto degli effetti matrice: è opportuno in questi casi utilizzare il metodo dello standard interno. STANDARD INTERNI ISOTOPICI (Es: ANALITA Benzene STANDARD INTERNO Benzene d 6 ) sono ideali poichè hanno proprietà fisiche e chimiche analoghe a quelle di composti da analizzare anche se l' aggiunta al campione dello standard interno non riproduce esattamente le interazioni reali tra analiti e matrice. Isotopo: termine con cui si indica una qualunque delle varianti di un elemento chimico, che differisce dalle altre per il numero di neutroni nel nucleo, detto numero di massa. Il parametro che caratterizza un elemento chimico in modo univoco, infatti, è il numero atomico, che rappresenta il numero di protoni presenti nel nucleo. Due atomi che contino un ugual numero di protoni e un diverso numero di neutroni, dunque, appartengono al medesimo elemento chimico; sono diversi per la massa, ma possiedono identiche proprietà chimiche e occupano quindi la medesima posizione della tavola periodica. 31

32 (Metodo standard esterno) Intervallo di applicazione (µg/l) = 0,5-30 µg/l Numerose validazioni sono state condotte aggiungendo concentrazioni note di VOC ai campioni di acqua a partire da differenti concentrazioni. L analisi con il metodo EPA 624 di 21 composti volatili, partendo da 200 ng/l in 10 ml di acqua ha dato il seguente cromatogramma 32

33 Per verificare l efficienza di recupero sono state, inoltre, condotte prove utilizzando campioni d acqua potabile con l aggiunta del benzene deuterato come standard interno Processo estrattivo COV da un canale di acqua Estrazione: Metodo EPA5030 Trasferimento in vial da 40 ml per Purge and Trap con setto in Teflon Aggiunta di interni 25 µl di standard Purge and Trap (PAT) Estrazione degli analiti mediante gas di spurgo (purge) che trasferisce gli analiti dal campione a una trappola (trap) dove, in seguito a desorbimento verranno trasferiti in un sistema GC 33

34 EPA 5030 Condizioni sperimentali: Purge and trap : ECLIPSE 4660 Trappola: Tenax Gas di spurgo He Velocità gas di spurgo (ml/min) 40 Tempo spurgo (min) 11 Temperatura spurgo ( C) ambiente Temperatura di desorbimento ( C) 180 Flusso (ml/min) Tempo di desorbimento (min) 4 Analisi quali/quantitativa mediante GC/MS EPA 8260 Condizioni sperimentali: GC: Agilent 6890 Colonna: Agilent DB m x 0,25 mm MS: Agilent 5973 Sorgente MS: Impatto elettronico (EI) Analizzatore MS: Quadrupolo MS GC PAT Gas carrier He COLONNA Flusso Programmata di temperatura Tempo corsa in colonna 1.4 ml/min min 34

35 Analisi quantitativa: miscela pura di Standard (COV) da cui si preparano soluzioni da: 0,25; 1,00; 4,00; 10,00 e 20,00 (µg/l) in 40 ml di H 2 O 35