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)
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Processo analitico
purificazione Analisi strumentaleestrazioneRM014-Suolo
contaminato
RM017Estratto
Soluzione incognita
purificazione Analisi strumentale
Analisi strumentale
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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
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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
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Omogeneità APAT- RM014
• Omogeneità tra-bottiglie (CHN-EDXRF)• Omogeneità intra-bottiglia (CHN-
EDXRF)• Omogeneità tra-bottiglie su IPA con
GC-MS
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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).
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Valutazione dell’omogeneità:sequenza di misura
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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
.
ANTRACENEReplica 2- Sequenza di misura
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
.
ANTRACENEReplica 3- Sequenza di misura
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
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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
.
ANTRACENEReplica 2- Sequenza di preparazione unita
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
.
ANTRACENEReplica 3- Sequenza di preparazione unita
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
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Stabilità APAT- RM014
• Stabilità (metodo isocrono) – durata del circuito
• Stabilità (metodo isocrono) – durata della caratterizzazione di APAT- RM014
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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
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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
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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)
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Valutazione dell’omogeneità:sequenza
di preparazione delle unità
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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
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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)
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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
0 1 mese 2 mesi 3 mesi
Fluoranteney = -0,006x + 0,9981
R2 = 0,1717
0,80
0,90
1,00
1,10
1,20
0 1 mese 2 mesi 3 mesi
Pirene y = 0,0423x + 0,9281R2 = 0,753
0,80
0,90
1,00
1,10
1,20
1,30
0 1 mese 2 mesi 3 mesi
Benzo(a)antracene y = -0,015x + 1,0064R2 = 0,6223
0,80
0,90
1,00
1,10
1,20
0 1 mese 2 mesi 3 mesi
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
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CaratterizzazioneValore assegnato degli analiti
• Valore calcolato da dati ottenuti da laboratori esperti (nazionali ed internazionali)
• JRC-IES• JRC-IRMM• ARPAT Toscana• ISPRA
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Generalità dei metodi utilizzati• Metodo caratterizzato da tre fasi distinte
– Estrazione
– Purificazione
– Determinazione strumentale GC/MS
• Diluizione isotopica
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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
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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
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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
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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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