Procedure analitiche per l’identificazione e la · Analisi quantitativa porta alla determinazione...

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Venezia, 21 dicembre 2017 Andrea Tapparo Università degli Studi di Padova Dipartimento di Scienze Chimiche Via Marzolo 1, 35131 Padova; [email protected] Regione del Veneto Direzione Prevenzione, Sicurezza Alimentare, Veterinaria INCONTRO TECNICO-FORMATIVO SUL REGOLAMENTO REACH Procedure analitiche per l’identificazione e la quantificazione di sostanze SVHC in articoli

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Venezia, 21 dicembre 2017

Andrea Tapparo

Università degli Studi di Padova

Dipartimento di Scienze Chimiche

Via Marzolo 1, 35131 Padova; [email protected]

Regione del Veneto – Direzione Prevenzione, Sicurezza Alimentare, Veterinaria

INCONTRO TECNICO-FORMATIVO SUL REGOLAMENTO REACH

Procedure analitiche per l’identificazione e la

quantificazione di sostanze SVHC in articoli

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Sostanze SVHC in articoli e relativi obblighi normativi

Analisi di SVHC: identificazione e quantificazione

Metodo strumentali di analisi chimica

Esempio 1: Ftalati

Esempio 2: CdS

Metodi di screening

Indice

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Se una sostanza presente nell’elenco delle sostanze candidate

all’autorizzazione (Candidate List) è contenuta in articoli, questo può imporre

alcuni obblighi alle imprese che producono, importano o distribuiscono questi

articoli.

Attualmente (20.12.2017) la Candidate List contiene 174 sostanze

SVHC in articoli (sostanze in Candidate List)

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Obbligo di informazione lungo la catena di approvvigionamento Ogni fornitore di un articolo contenente una SVHC deve fornire al destinatario

dell’articolo (articolo 33, paragrafo 1) o a un consumatore (articolo 33,

paragrafo 2) informazioni di sicurezza pertinenti, in suo possesso, quando

sono soddisfatte entrambe le seguenti condizioni:

• la sostanza è inclusa nell’elenco di sostanze candidate per l’autorizzazione;

• la sostanza è contenuta in articoli prodotti e/o importati in concentrazioni

superiori allo 0,1 % (p/p).

Obbligo di notifica all’ECHA Ai produttori e agli importatori di articoli è richiesta la notifica di una sostanza

contenuta in articoli quando sono soddisfatte tutte le seguenti condizioni

(articolo 7, paragrafo 2):

• la sostanza è inclusa nell’elenco di sostanze candidate per l’autorizzazione;

• la sostanza è contenuta in articoli prodotti e/o importati in concentrazioni

superiori allo 0,1 % (p/p);

• il quantitativo totale di sostanza presente in tutti gli articoli prodotti e/o

importati, che contengono più dello 0,1 % (p/p) della sostanza, supera 1

tonnellata per attore all’anno;

• non si applicano esenzioni.

Obblighi SVHC in articoli (sostanze in Candidate List)

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Obblighi risultanti dall’inserimento di una sostanza nella Candidate List

Sostanze, dalla data di inclusione:

Il fornitore di una sostanza inclusa nella Candidate List trasmette al

destinatario della sostanza una Scheda di Dati di Sicurezza (art.33).

Sostanze SVHC in preparati, dalla data di inclusione

Ogni produttore o importatore di preparati non classificati come pericolosi

secondo la Direttiva 1999/45/CE deve fornire su richiesta i componenti e la

relativa Scheda Dati di Sicurezza se il preparato contiene almeno una

sostanza di Candidate List in concentrazione > 0,1% (p/p) per preparati non

gassosi, se la sostanza è PBT o vPvB.

Questo in aggiunta al già esistente obbligo, in accordo con la Direttiva

1999/45/CE, per tutte le miscele classificate come non pericolose, di fornire

una scheda di sicurezza se queste contengono sostanze, in concentrazioni ≥

1%(p/p) per miscele non gassose e ≥ 0,2% per volume per miscele gassose,

che possono presentare pericolo per la salute dell’uomo o per l’ambiente.

Il dato analitico è pertanto determinante

Obblighi SVHC in articoli (sostanze in Candidate List)

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Identificazione e

quantificazione di

SVHC in articoli

Analisi qualitativa porta alla

corretta identificazione della

sostanza

Analisi quantitativa porta

alla determinazione della

sua concentrazione

nell’articolo

Analisi di SVHC in articoli

Spesso le tecniche strumentali di analisi forniscono informazioni sia

qualitative che quantitative (cromatografie, spettroscopie, MS, NMR,

ecc.)

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La sostanza è completamente identificata secondo

l’all. VI, p. 2 di REACH, mediante

• L’IDENTITÀ CHIMICA, ovvero il nome IUPAC (o altri nomi e i n. CAS, CE)

• La COMPOSIZIONE CHIMICA (%)

• Il CONTENUTO (impurezze, additivi – ppm, %)

Per la maggior parte delle sostanze è possibile eseguire questa

“identificazione diretta”.

Per alcune sostanze questo “iter” non è fattibile o non adeguato. In questi

casi sono necessarie altre informazioni per la loro identificazione.

REACH suddivide pertanto le sostanze in due gruppi principali:

1. Well defined substances, sostanze ben definite

2. UVCB substances, sostanze a composizione sconosciuta o variabile

di ogni costituente

Identificazione delle sostanze in REACH

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Parametri per l’identificazione, All. VI, p. 2 di REACH

PR

E-R

EG

IST

RA

ZIO

NE

Art

. 2

8 d

i R

EA

CH

RE

GIS

TR

AZ

ION

E

Identificazione delle sostanze in REACH

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Azioni per la corretta identificazione delle sostanze

In assenza di uno o più identificatori della sostanza (All. VI, p. 2 del REACH)

sarà necessario procedere alla loro acquisizione, mediante:

• INFORMAZIONI dal produttore

• DATI di LETTERATURA, possibilmente aggiornati

• Consultazione degli INVENTARI e delle BANCHE DATI esistenti,

inclusa ECHA per le sostanze Preregistrate e Registrate

• ANALISI CHIMICA per l’identificazione dei componenti e delle

impurezze e la determinazione delle loro concentrazioni

Identificazione delle sostanze in REACH

Scelta delle Tecniche e Metodologie di Analisi più idonee allo scopo

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1) metodi gravimetrici

2) metodi volumetrici

METODI UFFICIALI: Farmacopee, Standard Methods, EPA, ASTM

determinazione della quantità di un composto mediante

precipitazione e misure di massa

- titolazioni acido-base

- titolazioni per complessamento

- titolazioni per precipitazione

- titolazioni per ossidoriduzione

3) metodi spettrofotometrici UV-Vis

determinazione della quantità di un composto mediante misure

di assorbanza nell’UV-Visibile

4) altri metodi strumentali

cromatografici (carta, GC, HPLC, TLC), spettroscopici (IR,

Raman), fluorescenza, ecc.

Identificazione delle sostanze in REACH

Spesso le tecniche strumentali forniscono informazioni sia qualitative

che quantitative (cromatografie, spettroscopie, MS, NMR, ecc.)

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Metodi Strumentali di Analisi Chimica

Tecniche spettroscopiche

Tecniche cromatografiche

Tecniche elettroanalitiche

Tecniche in Spettrometria di Massa

Analisi SVHC in articoli (sostanze in Candidate List)

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Analisi SVHC in articoli (sostanze in Candidate List)

L’analisi può presentare alcune difficoltà !

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Analisi SVHC in articoli, principali problematiche

• Spesso l’articolo è un oggetto complesso, potrebbe essere difficile o impossibile

predisporre un campione significativo dell’intero articolo (ad esempio: IPA negli

pneumatici).

• La matrice dell’articolo potrebbe rendere difficile l’estrazione della SVHC con

conseguente inaccuratezza della procedura (attenzione: gli errori sistematici possono

compromettere sia l’identificazione che la quantificazione della SVHC!).

• Probabile non esistano metodi analitici ufficiali o di riferimento.

• Impossibilità di reperire standard di calibrazione per alcune SVHC.

• Difficile il controllo di qualità interno in assenza di materiali standard di riferimento.

Suggerimenti:

• Affidarsi a laboratori qualificati.

• Formare personale interno in grado di seguire l’intero percorso analitico.

• Pianificare attentamente le procedure di analisi.

• Attuare procedure per la validazione dei risultati (esattezza, precisione, recuperi, ecc.).

• Valutare la possibilità di applicare procedure/strumentazioni per uno screening

preliminare

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Pizza al diisobutil ftalato?

Una pubblicazione del 2009 (Università di Milano) ha evidenziato

quantità rilevanti di questo sostanza nei cartoni per pizza da asporto

Analisi SVHC. Caso 1: ftalati/diisobutilftalato

Fonte: Monica Bononi, Fernando Tateo, Identification of diisobutyl phthalate (DIBP)

suspected as a possible contamination in the recycled cellulose for take away pizza

Boxes. Packag. Technol. Sci. 2009; 22; 53-58

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O

O

O

O

CH3CH3

CH3 CH3

diisobutyl phthalate

Nome EC CAS Data di

inclusione

Motivo di

inclusione

Diisubutil

ftalato

201-553-2 84-69-5 13/01/2010 Tossico per la

riproduzione

Fonte: dott. Giorgio Salvaro, Master REACH Ve-Pd

Analisi SVHC. Caso 1: diisobutilftalato

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• Nome IUPAC: Bis(2-methylpropyl)benzene-1,2-dicarboxylate

• Formula Bruta: C16H22O4

• Massa Molecolare: 275.35 g/mol

• Stato Fisico: Liquido viscoso incolore ed inodore (a 20°C)

• Punto di Ebollizione: 320°C

• Solubilità in H2O: 20 mg/L a 20°C

• Coefficiente di ripartizione O/W LogPow=4.11

Classificazione 67/548/CE

• T, R61-62

• Limiti di concentrazioni specifici:

• Reprotossico Categoria 2; R61 C >= 25%

• Reprotossico Categoria 3; R62 C >= 5%

Classificazione CLP

• Repr. 1B

• Limiti di concentrazioni specifici:

• Repr 1B; H360Df C >= 25%

• Repr 2; H361f C >= 5%

FONTE: Member state committee support document for identification of diisobutyl phthalate as a SVHC because of its CMR properties

Proprietà

Analisi SVHC. Caso 1: diisobutilftalato

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Gli ftalati vengono usati a vario titolo in numerose applicazioni per la

produzioni di articoli d’uso comune

• Automotive (Porzioni in PVC presentano DEHP)

• Casalingo (DINP, DEHP, BBP, DIHP)

• Packaging alimentare

• Cavi elettrici (DEHP)

• Cosmetico (DMP, DEP supportati dall’opinione della EU Scientific Committee for Cosmetic Products)

• Farmaceutico/medico

• Giocattoli (molti ftatati, ma in concentrazione non superiore al 0,1%)

Funzione Primaria: modificare le proprietà meccaniche del polimero a cui

vengono addizionati al fine di ottenere proprietà desiderate. Regolatori di viscosità

delle miscele

Ftalati in articoli

Analisi SVHC. Caso 1: ftalati/diisobutilftalato

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GC

HPLC

Analisi SVHC. Caso 1: ftalati/diisobutilftalato

Selezione del

campione Estrazione Pretrattamento Analisi Strumentale

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L’analisi della presenza di ftalati in articoli (in questo caso la metodica è stata

ottimizzata per la quantificazione nel cartone da pizza) è condotta introducendo una

aliquota di materiale all’interno di un contenitore di vetro tappato con setto in teflon. Il

contenitore viene posto alla temperatura di 60°C per 30 minuti, sufficiente per

estrarre in fase gas gli analiti volatili. Viene quindi introdotta una fibra (SPME) che

campiona gli analiti affini per adsorbimento, la quale viene poi immediatamente

desorbita nell’iniettore del gas cromatografo.

Il cromatogramma ottenuto è il seguente:

Determinazione SPME + GC-MS

Analisi SVHC. Caso 1: diisobutilftalato

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• Strumento: GC SHIMADZU 2010

• Rivelatore: MS SHIMADZU OP 2010 MSD, Energia di ionizzazione: 70 eV

• Colonna: EQUITY 5 (poli(5% difenil) 95% dimetilsilossano) 30 m, 0,25 I.D., 0,25 µm

• Temperatura: 60°C (1min) a 250°C (3 °C/min)

• Carrier: Elio. Flusso: 1,0 mL/min

• SPME: DVB/CARBOXEN/PDMS 50/30 µm (60 °C, 30 min)

Analisi SVHC. Caso 1: diisobutilftalato

Condizioni sperimentali

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16 campioni di cartone da pizza analizzati hanno evidenziato quantità

variabili di diisobutil ftalato comprese tra 6 e 70 µg considerando l’intera

superficie di un cartone da pizza (mediamente 25.9 dm2)

Risultati analitici

Analisi SVHC. Caso 1: ftalati/diisobutilftalato

Fonte: Monica Bononi, Fernando Tateo, Identification of diisobutyl phthalate (DIBP)

suspected as a possible contamination in the recycled cellulose for take away pizza

Boxes. Packag. Technol. Sci. 2009; 22; 53-58

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Prove di cessione. C’è migrazione o rilascio da questi articoli?

Jen & Liu hanno dimostrato che irradiando con microonde un

contenitore per alimenti in plastica e contenente acqua, sono rilevabili

via HPLC-UV significative quantità di ftalati (da 30 a 100 µg/L)

Fonte: Jen & Liu, Determination of phthalate esters from food-contacted materials by on-line

microanalysis and liquid chromatography, J. Chromatogr. A 2006, 1130, 28-33

Analisi SVHC. Caso 1: ftalati

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• Strumento: WELL CHROM K-501

• Rivelatore: UV DETECTOR K2501, l=225 nm

• Colonna: EUROSPHERE 100, 25 cm x 4 m, 5 µm

• Eluente:

• A: Acqua MilliQ

• B: Acetonitrile per HPLC

• Gradiente: Da 45 % a 90 % di B in 10 min, B 90 % per 10 minuti

• Flusso: 1,0 mL/min

Determinazione HPLC-UV

Analisi SVHC. Caso 1: ftalati

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FTALATI COME CONTAMINANTI AMBIENTALI UBIQUITARI

Determination of Sub-ppb Level of Phthalates in Water by Auto-SPME and

GC-MS (Agilent) Environmental App.

SPME:

• Polidimethylsiloxane/divinylbenzene, 65 µm (spessore rivestimento), SUPELCO

SISTEMA GC

• Temp. Iniettore: 270°C

• Carrier: Elio

• Programma Temp: 50 – 260 10°C/min

• Colonna: DB5 30m, 250mm, 0,25µm

• Flusso: 1,3 mL/min

RIVELATORE MS

• Acquisition mode: SIM/scan

• Mass Range: 30/400

• Rivelatore Quadrupolare

Analisi SVHC. Caso 1: ftalati

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Conclusioni

• Packaging alimentare rappresenta una possibile via di esposizione

a ftalati.

• Concentrazioni significative sono riscontrate in cartoni per pizze e

box per microonde.

• Le metodologie analitiche disponibile appaiono robuste e in grado

di offrire valutazioni per questi composti nell’ordine dei ppb.

• Presenza ubiquitaria in matrici ambientali.

Analisi SVHC. Caso 1: ftalati

Si può studiare una procedura di screening preliminare?

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Analisi SVHC. Caso 2: CdS

Prodotto importato: Solfuro di Cadmio, CdS.

Sostanza dichiarata: Cadmium Sulfide.

Impiego: Industria del vetro artistico.

A seguito della procedura di Inquiry (REACH, Art. 26)

in cui l’importatore aveva allegato un dossier contenente lo spettro

XRD (polveri), purezza (Cd, mediante ICP-OES) e test di solubilità,

ECHA risponde:

Required modifications when preparing your inquiry dossier

Please revise your inquiry dossier by taking into account the following issues that are

essential to confirm the identity of your substance:

Section 1.4 of your substance dataset

Description of the analytical methods (Annex VI point 2.3.7 of the REACH

Regulation). Please indicate the qualitative and quantitative methods used to analyse

the sulfide present in your substance. Please include the description of the

analytical methods, the measurement data and details of calculations used.

Come si procede?

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Analisi SVHC. Caso 2: CdS

Lo spettro XRD coincide con

quelli di riferimento ICDD

Dati analitici disponibili: Analisi qualitativa mediante Powder XRD

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Dati analitici disponibili: Analisi elementare mediante ICP-OES dopo mineralizzazione

Analisi SVHC. Caso 2: CdS

(teorico 77.8%)

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Torcia a plasma

ad accoppiamento induttivo

Diametro esterno ~2.5 cm

Frequenza 27.14 MHz

Potenza 2 kW

Flussi di argon 1 L/min

0-1 L/min

15 L/min

Tempo di residenza 2 ms

Spettroscopia di emissione atomica ICP-AES (o ICP-OES)

Analisi SVHC. Caso 2: CdS

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Spettrometro ICP-OES multicanale

Analisi SVHC. Caso 2: CdS

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Spettrometro ICP-MS

m/z

Analisi SVHC. Caso 2: CdS

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Come si può quantificare lo ione solfuro?

Cosa richiede ECHA?

Required modifications when preparing your inquiry dossier

Please revise your inquiry dossier by taking into account the following issues that are

essential to confirm the identity of your substance:

Section 1.4 of your substance dataset

Description of the analytical methods (Annex VI point 2.3.7 of the REACH

Regulation). Please indicate the qualitative and quantitative methods used to analyse

the sulfide present in your substance. Please include the description of the

analytical methods, the measurement data and details of calculations used.

Analisi SVHC. Caso 2: CdS

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Analisi SVHC. Caso 2: CdS

Analisi elementare mediante analizzatore elementare CHNS

Risultati: S = 21.23% (teorico 22.19%)

Conclusioni La sostanza è Solfuro di Cadmio; EC# 215-147-8, CAS# 1306-23-6.

La sua purezza risulta essere del 96% (da analisi S mediante CHNS) e del 98% da

analisi Cd mediante ICP-OES.

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È possibile un’analisi di screening preliminare?

Composti organici (ftalati):

• Tecniche di desorbimento termico e analisi con micro-GC

• Ablazione laser ed analisi in spettrometri di massa

Composti inorganici (non solo metalli, analisi elementare):

• Ablazione laser ed analisi mediante ICP-OES o ICP-MS

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È possibile un’analisi di screening preliminare?

Composti inorganici (non solo metalli, analisi elementare):

• Tecniche di emissione di raggi X principio utilizzato nei microscopi elettronici a scansione, SEM-EDS

Possibilità di rivelare:

1. Elettroni retrodiffusi (BSE)

2. Elettroni secondari (SE)

3. Raggi X (EDX)

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È possibile un’analisi di screening preliminare?

Composti inorganici (non solo metalli, analisi elementare):

• Tecniche di emissione di raggi X

Spettrometro portatile

Vi ringrazio per l’attenzione