Produzione e caratterizzazione di MR in matrice per ... · Determinazione: GC/MS modalità SIM 1...

Produzione e caratterizzazione di MR in matrice per contaminanti

organici

Stefania Balzamo, Elisa Calabretta, Monica Potalivo

Servizio Metrologia AmbientaleISPRA

Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale

Oggetto dell’IC011Interconfronto sulla determinazione di IPA in

un suolo contaminato:

• Valutazione dell’intero processo di misura(dall’estrazione alla restituzione del dato analitico);

• Valutazione della fase di purificazione (dalla purificazione alla restituzione del dato analitico);

• Valutazione della fase strumentale(con e senza effetto matrice)

ISPRA - Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale

Processo analitico

purificazione Analisi strumentaleestrazioneRM014-Suolo

contaminato

RM017Estratto

Soluzione incognita

purificazione Analisi strumentale

Analisi strumentale

ISPRA – Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale

Materiali di Riferimento per APAT IC011

• APAT -RM014 – Polluted Soil A(20g)-(µg/kgs.s.)

• APAT-RM017 – Estratto in n-esano (2mL)(µg/L)

Soluzione incognita – Chemical Research 2000


Preparazione di APAT- RM014 (Polluted Soil A)

• Materiale di riferimento costituito da suolo contaminato (miscela suolo+rifiuto)– Essicazione suolo a 50°C in stufa ventilata;– Setacciatura < 90µm;–Rifiuto con granulometria: 99,99 % < 60µm – Miscelazione suolo-rifiuto (cilindro rotante);– Omogeneizzazione per circa 1 mese


Omogeneità APAT- RM014

• Omogeneità tra-bottiglie (CHN-EDXRF)• Omogeneità intra-bottiglia (CHN-

EDXRF)• Omogeneità tra-bottiglie su IPA con

GC-MS


Valutazione dell’omogeneità di APAT RM014

• Analisi in GC-MS di: fenantrene, antracene, fluorantene, pirene, benzo[a]antracene e crisene.

• valutazione su 5 unità• tre aliquote prelevate da ognuna delle 5 unità

(15 misure per ogni IPA) • stesso operatore

Ripetibilità ristrettaISPRA - Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale

Valutazione dell’incertezza tipo della stima dell’eterogeneità residua

L’elaborazione dei dati sperimentali è effettuata con il metodo seguente:

• Valutazione per via grafica dell’assenza di una tendenza nei dati ordinati secondo la sequenza di misura;

• Valutazione per via grafica dell’assenza di una tendenza nei dati ordinati secondo la sequenza di preparazione delle unità;

• Verifica della normalità dei dati tramite i test di Shapiro-Wilk e Kolmogorov-Smirnof (il software statistico utilizzato è S-Plus);

• Verifica dell’omogeneità tra le varianze (test di Cochran’s) (il software statistico utilizzato è S-Plus);

• Analisi della varianza (ANOVA) ad una via (il software utilizzato èExcel o S-Plus).


Valutazione dell’omogeneità:sequenza di misura


ANTRACENEReplica 1- Sequenza di misura

30.000

35.000

40.000

45.000

50.000

55.000

60.000

65.000

70.000

RM014_

48

RM014_

169

RM014_

341

RM014_

113

RM014_

255

ng/g

p.s

.


45.000

49.000

53.000

57.000

61.000

65.000

RM014_

341

RM014_

255

RM014_

169

RM014_

113

RM014_

48

Bott.

ng/g

p.s

.


45.000

49.000

53.000

57.000

61.000

65.000

RM014_

113

RM014_

255

RM014_

48

RM014_

169

RM014_

341

Bott.

ng/g

p.s

.

Valutazione dell’omogeneità: sequenza di preparazione delle unità


ANTRACENEReplica 1- Sequenza di preparazione unita

30.000

35.000

40.000

45.000

50.000

55.000

60.000

65.000

70.000

RM014_

48

RM014_

113

RM014_

169

RM014_

255

RM014_

341

ng/g

p.s

.


45.000

49.000

53.000

57.000

61.000

65.000

RM014_

48_2

RM014_

113_

2

RM014_

169_

2

RM014_

255_

2

RM014_

341_

2

Bott.

ng/g

p.s

.


45.000

49.000

53.000

57.000

61.000

65.000

RM014_

48

RM014_

113

RM014_

169

RM014_

255

RM014_

341

Bott.

ng/g

p.s

.

Valutazione dell’incertezza tipo della stima dell’eterogeneità residua

APAT-RM014Fenantrene

Antracene

Fluorantene pirene benzo[a]

antracene crisene

ng g-1 ng g-1 ng g-1 ng g-1 ng g-1 ng g-1

ubb 2.21 2.03 1.66 1.28 10,71 0.88


Stabilità APAT- RM014

• Stabilità (metodo isocrono) – durata del circuito

• Stabilità (metodo isocrono) – durata della caratterizzazione di APAT- RM014


Stabilità

Pyrene

0.60

0.80

1.00

1.20

0 1 2 3months

t(i)/

t0

Phenanthrene

0.60

0.80

1.00

1.20

0 1 2 3months

t(i)

/t0

Fluoranthene

0.60

0.80

1.00

1.20

0 1 2 3months

t(i)/

t0

Benzo (a) Anthracene

0 .6 0

0 .8 0

1.0 0

1.2 0

0 1 2 3

mo nt hs

Anthracene

0.60

0.80

1.00

1.20

0 1 2 3months

t(i)

/t0

Valutazione dell’incertezza tipo della stima della stabilità di

APAT-RM014

Fenantrene Antracene Fluoran

tene Pirene Benzo[a]antracene

ng g-1 ng g-1 ng g-1 ng g-1 ng g-1

usmts 1.89 1.89 1.20 1.08 2.97


Materiale di riferimentoAPAT- RM017 (Estratto)

• Estrazione in Soxhlet di 250g di APAT RM014

• n-esano• 130 cicli• ditali purificati in Soxhlet con n-esano• volume finale 200mL


Valutazione dell’omogeneità di APAT RM017

• Analisi in GC-MS (senza purificazione) di: fenantrene, fluorantene, pirene, benzo[a]antracene

• valutazione su 10 unità• tre aliquote prelevate da ognuna delle 10 unità

(30 misure per ogni IPA) • stesso operatore

Ripetibilità ristrettaISPRA - Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale

Valutazione dell’omogeneità:sequenza di misura

(GC-MS)

Benzo(a)antracene1° serie sequenza di misura

360

380

400

420

440

460

1a 24a 48a 70a 90a 12a 36a 60a 80a 99a

vial

conc

( µ

g/L)


Valutazione dell’omogeneità:sequenza

di preparazione delle unità


Benzo(a)antracene sequenza di preparazione vial

350,000

400,000

450,000

1c 12c 24c 36c 48c 60c 70c 80c 90c 99c

vial

conc

( µ

g/L)

Valutazione dell’incertezza tipo della stima dell’eterogeneità residua APAT-

RM017Fenantrene

Fluorantene pirene benzo[a]

antracene

ng mL-1 ng mL-1 ng mL-1 ng mL-1

0.52 1.24 0.95 6.43ubb


Stabilità APAT- RM017

• Stabilità (metodo isocrono) durante la durata del circuito (3 mesi e T = 20°C)T di riferimento = -18°C

• 25 unità analizzate in GC-MS (ripetibilità ristretta)


Stabilità

Fenantreney = 0,0078x + 0,9821

R2 = 0,4126

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

0 1 mese 2 mesi 3 mesi

Antracene y = 0,0024x + 0,9852R2 = 0,0299

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20


Fluoranteney = -0,006x + 0,9981

R2 = 0,1717

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20


Pirene y = 0,0423x + 0,9281R2 = 0,753

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30


Benzo(a)antracene y = -0,015x + 1,0064R2 = 0,6223

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20


Valutazione del contributo all’incertezza della stabilità di

APAT-RM017

Fenantrene Antracene Fluoran

tene Pirene Benzo[a]antracene

ng mL-1 ng mL-1 ng mL-1 ng mL-1 ng mL-1

usmts 0.83 1.73 2.05 3.02 10.97


CaratterizzazioneValore assegnato degli analiti

• Valore calcolato da dati ottenuti da laboratori esperti (nazionali ed internazionali)

• JRC-IES• JRC-IRMM• ARPAT Toscana• ISPRA


Generalità dei metodi utilizzati• Metodo caratterizzato da tre fasi distinte

– Estrazione

– Purificazione

– Determinazione strumentale GC/MS

• Diluizione isotopica


Procedure adottate dai laboratori esperti

Lab Estrazione Purificazione Tecnica

ASoxhlet:Esano/Acetone (88:12), 24 hours (120

cicli)No GC-MS

B Soxhlet:Esano (130 cicli) Silica Gel GC-MS

CPressurized Fluid Extraction (ASE):Diclorometano 2 cicli, 2000psi, 100 °C

SPE, amino-silica GC-MS

DPressurized Fluid Extraction (ASE):Eexane/Acetone (70:30), 1 ciclo,

1500psi, 120 °CGel di Silice GC-MS


Protocollo del Metodo di caratterizzazione di APAT RM 014

CampioniCampioni3 repliche indipendenti di RM 0143 repliche indipendenti di RM 0141 bianco procedurale1 bianco proceduraleQuantitQuantitàà del campione: 0.5 del campione: 0.5 --1.5 g1.5 g

Fortificazione dei campioniFortificazione dei campioni

Estrazione di tutti i campioniEstrazione di tutti i campioni

Concentrazione dei campioniConcentrazione dei campioni

EstrazioneEstrazione


Protocollo del Metodo di caratterizzazione di APAT RM 014

PurificazionePurificazione

Determinazione: GC/MS modalità SIMDeterminazione: GC/MS modalità SIM

1 lettura per il bianco procedurale1 lettura per il bianco procedurale3 letture per ciascuna replica indipendente di RM 0143 letture per ciascuna replica indipendente di RM 0143 letture per il MR3 letture per il MR


Condizioni gascromatograficheLab Colonne utilizzate

A DB17 MS 30 metri

B HP 17 30 metri

C DB5 MS 30 metri e DB17 MS 30 metri

DDB17MS 30 metri, 250 µm d.i, 0.25 µm

spessore del film


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