EPA3550 Vejledning i ultralydsekstraktion
Ultralydsekstraktion er en grøn, miljøvenlig ekstraktionsmetode, der kan anvendes til små laboratorieprøver såvel som til ekstraktion af værdifulde forbindelser i kommerciel produktionsskala. USA’s miljøbeskyttelsesagentur (EPA) anbefaler en række metoder inden for analytisk kemi og karakterisering, miljøprøvetagning og overvågning samt kvalitetssikring til støtte for Resource Conservation and Recovery Act (RCRA). Til ultralydsassisteret ekstraktion har EPA udgivet følgende vejledning:
METODE 3550C – Ultralydsekstraktion
1. Omfang og anvendelse
Desuden er SW-846-metoderne, med undtagelse af obligatorisk metodeanvendelse til analyse af metodedefinerede parametre, beregnet som vejledende metoder, der indeholder generelle oplysninger om, hvordan en analytisk procedure eller teknik udføres. Et laboratorium kan bruge disse som et grundlæggende udgangspunkt for at udarbejde sin egen detaljerede standardprocedure (SOP), enten til almindelig intern brug eller til anvendelse i et specifikt projekt. De præstationsdata, der indgår i denne metode, er udelukkende vejledende og er ikke beregnet til og må ikke anvendes som absolutte QC-acceptkriterier ved laboratorieakkreditering.
1.1 Denne metode beskriver en procedure til ekstraktion af ikke-flygtige og sem flygtige organiske forbindelser fra faste materialer såsom jord, slam og affald. Ultralydsprocessen sikrer tæt kontakt mellem prøvematricen og ekstraktionsopløsningsmidlet.
1.2 Denne metode er opdelt i to procedurer baseret på den forventede koncentration af organiske forbindelser. Proceduren til lave koncentrationer (afsnit 11.3) er beregnet til individuelle organiske komponenter, hvis forventede koncentration er mindre end eller lig med 20 mg/kg, og anvender den større prøvemængde og tre ekstraktioner i serie (lavere koncentrationer er vanskeligere at ekstrahere). Proceduren til middelhøje/høje koncentrationer (afsnit 11.4) er beregnet til individuelle organiske komponenter, hvis forventede koncentration er større end 20 mg/kg, og anvender den mindre prøve og en enkelt ekstraktion.
1.3 Det anbefales kraftigt, at ekstrakterne underkastes en form for oprensning (f.eks. med en metode fra 3600-serien) inden analyse.
1.4 Det er afgørende, at metoden (herunder producentens anvisninger) følges nøje for at opnå den maksimale ekstraktionseffektivitet. Se afsnit 11.0 for en gennemgang af de kritiske aspekter ved ekstraktionsproceduren. Se producentens anvisninger vedrørende specifikke driftsindstillinger.
1.5 Denne metode beskriver mindst tre systemer af ekstraktionsopløsningsmidler, der kan anvendes til forskellige grupper af analytter (se afsnit 7.4). Andre opløsningsmiddelsystemer kan anvendes, forudsat at tilstrækkelig præstation kan dokumenteres for de relevante analytter. Valget af ekstraktionsopløsningsmiddel afhænger af de relevante analytter, og intet enkelt opløsningsmiddel kan anvendes universelt til alle analytgrupper. På grund af bekymringer om ultralydsekstraktionens effektivitet, især ved koncentrationer nær eller under ca. 10 μg/kg, er det bydende nødvendigt, at analytikeren dokumenterer det specifikke opløsningsmiddelsystems og driftsbetingelsernes præstation for de relevante analytter og koncentrationer. Denne dokumentation gælder ethvert anvendt opløsningsmiddelsystem, herunder dem, der specifikt er anført i denne metode. Som minimum skal en sådan dokumentation omfatte den indledende dokumentation af kompetence, der er beskrevet i metode 3500, med anvendelse af en ren referencematrix. Metode 8000 beskriver procedurer, der kan bruges til at udvikle præstationskriterier for sådan dokumentation samt for resultater fra opstockede matrixprøver og laboratoriekontrolprøver.
1.6 EPA bemærker, at der kun findes begrænsede offentliggjorte data om ultralydsekstraktionens effektivitet for organofosforpesticider ved lave koncentrationer på milliarddelsniveau (ppb) og derunder. Derfor bør anvendelsen af denne metode, især til disse forbindelser, understøttes af præstationsdata som dem, der er omtalt ovenfor og i metode 3500.
1.7 Inden denne metode anvendes, rådes analytikere til at konsultere grundmetoden for hver type procedure, der kan indgå i den samlede analyse (f.eks. metode 3500, 3600, 5000 og 8000), for yderligere oplysninger om kvalitetskontrolprocedurer, udvikling af QC-acceptkriterier, beregninger og generel vejledning. Analytikere bør også konsultere ansvarsfraskrivelsen forrest i manualen og oplysningerne i kapitel to for vejledning om den tilsigtede fleksibilitet i valget af metoder, apparatur, materialer, reagenser og forbrugsartikler samt om analytikerens ansvar for at dokumentere, at de anvendte teknikker er egnede til de relevante analytter i den relevante matrix og ved de relevante niveauer.
Desuden gøres analytikere og databrugere opmærksomme på, at anvendelsen af SW-846-metoder ikke er obligatorisk for at opfylde føderale testkrav, medmindre dette udtrykkeligt er fastsat i en forskrift. Oplysningerne i denne metode stilles til rådighed af EPA som vejledning, som analytikeren og de regulerede aktører kan bruge til at foretage de vurderinger, der er nødvendige for at frembringe resultater, som opfylder datakvalitetsmålene for den tilsigtede anvendelse.
1.8 Denne metode må kun anvendes af eller under tilsyn af analytikere med passende erfaring og uddannelse. Hver analytiker skal dokumentere evnen til at frembringe acceptable resultater med denne metode. Som nævnt ovenfor er sådan dokumentation specifik for de relevante analytter og det anvendte opløsningsmiddelsystem samt for procedurerne til prøver med lave og middelhøje/høje koncentrationer.
Sonikator til flere prøver “VialTweeter” til samtidig prøveforberedelse af flere forseglede prøveglas og reagensglas
2. Sammenfatning af metoden
2.1 Procedure til lave koncentrationer – Prøven blandes med vandfrit natriumsulfat, så der dannes et fritflydende pulver. Blandingen ekstraheres med opløsningsmiddel tre gange ved hjælp af ultralydsekstraktion. Ekstraktet adskilles fra prøven ved vakuumfiltrering eller centrifugering. Ekstraktet er klar til afsluttende inddampning, oprensning og/eller analyse.
2.2 Procedure til middelhøje/høje koncentrationer – Prøven blandes med vandfrit natriumsulfat, så der dannes et fritflydende pulver. Dette ekstraheres med opløsningsmiddel én gang ved hjælp af ultralydsekstraktion. En del af ekstraktet opsamles til oprensning og/eller analyse.
3. Definitioner
Se kapitel et og producentens anvisninger for definitioner, der kan være relevante for denne metode.
4. Interferenser
4.1 Opløsningsmidler, reagenser, glasudstyr og andet udstyr til prøvebehandling kan medføre artefakter og/eller interferenser i prøveanalysen. Det skal ved analyse af metodeblindprøver dokumenteres, at alle disse materialer er fri for interferenser under analysebetingelserne.
Specifik udvælgelse af reagenser og rensning af opløsningsmidler ved destillation i systemer udelukkende af glas kan være nødvendig. Se hver af de metoder, der skal anvendes, for specifik vejledning om kvalitetskontrolprocedurer og kapitel fire for generel vejledning om rengøring af glasudstyr.
4.2 Interferenser er normalt specifikke for de relevante analytter. Se derfor metode 3500 og de relevante bestemmelsesmetoder for specifik vejledning om ekstraktionsinterferenser.
5. Sikkerhed
Denne metode behandler ikke alle sikkerhedsproblemer, der er forbundet med dens anvendelse. Laboratoriet er ansvarligt for at opretholde et sikkert arbejdsmiljø og en ajourført samling af OSHA-forskrifter vedrørende sikker håndtering af de kemikalier, der er anført i denne metode. En referencesamling af materialesikkerhedsdatablade (MSDS’er) bør være tilgængelig for alt personale, der er involveret i disse analyser.
6. Udstyr og forbrugsartikler
Omtalen af handelsnavne eller kommercielle produkter i denne manual er udelukkende illustrativ og udgør ikke en godkendelse fra EPA eller en eksklusiv anbefaling af deres anvendelse. De produkter og instrumentindstillinger, der nævnes i SW-846-metoderne, repræsenterer de produkter og indstillinger, der blev anvendt under metodeudviklingen eller efterfølgende evalueret af agenturet. Andet glasudstyr, andre reagenser, forbrugsartikler, andet udstyr og andre indstillinger end dem, der er anført i denne manual, kan anvendes, forudsat at en metodepræstation, der er egnet til den tilsigtede anvendelse, er påvist og dokumenteret.
Dette afsnit opregner ikke almindeligt laboratorieglasudstyr (f.eks. bægerglas og kolber).
6.2 Ultralydsforberedelse – Der skal anvendes et apparat af sonotrodetypen med en titanspids eller et apparat, der giver en passende præstation. (f.eks. UP200Ht eller UP200St)
6.2.1 Ultralydsdisruptor – Disruptoren skal have en effekt på mindst 300 watt og mulighed for pulsdrift. Et apparat, der er konstrueret til at reducere kavitationslyden, anbefales. Følg producentens anvisninger for klargøring af disruptoren til ekstraktion af prøver med lave og middelhøje/høje koncentrationer. (f.eks. UP400S)
6.2.2 Brug en 3/4-tomme-sonotrode til metodeproceduren til lave koncentrationer og en 1/8-tomme konisk mikrospids monteret på en 1/2-tomme-sonotrode til metodeproceduren til middelhøje/høje koncentrationer.
6.3 Lydisoleringsboks – For at undgå høreskader anbefales det at anvende en lydisolerende indkapsling (f.eks. lydisoleringsboksen SPB-L). Derved kan kavitationsstøjen fra sonikeringsprocessen reduceres betydeligt.
Yderligere udstyr
6.4.1 Tørreovn – Skal kunne opretholde 105 degC.
6.4.2 Eksikkator.
6.4.3 Digler – Porcelæn eller aluminium til engangsbrug.
6.5 Pasteurpipetter – 1-mL, glas, til engangsbrug.
6.7 Apparatur til vakuum- eller trykfiltrering
6.7.1 Büchnertragt
6.7.2 Filterpapir
6.8 Kuderna-Danish (K-D)-apparatur
6.8.1 Inddampningsrør – 10-mL, gradueret. En glasslibprop bruges til at forhindre fordampning af ekstrakter.
6.8.2 Inddampningskolbe – 500-mL. Fastgør kolben til inddampningsrøret med fjedre, klemmer eller tilsvarende.
6.8.3 Snyder-kolonne – Makro med tre kugler.
6.8.4 Snyder-kolonne – Mikro med to kugler.
6.8.5 Fjedre – 1/2-tomme.
6.9 System til genvinding af opløsningsmiddeldampe.
BEMÆRK: Dette glasudstyr anbefales til genvinding af opløsningsmidler under inddampningsprocedurer, der kræver brug af Kuderna-Danish-inddampningsapparater. Integrering af dette apparatur kan være påkrævet i henhold til føderale, delstatslige eller lokale kommunale forskrifter, der regulerer emissioner af flygtige organiske forbindelser til luften. EPA anbefaler integrering af denne type genvindingssystem som en metode til at gennemføre et program til reduktion af emissioner. Genvinding af opløsningsmidler er et middel til at efterleve initiativer til affaldsminimering og forebyggelse af forurening.
6.10 Kogesten – Ekstraheret med opløsningsmiddel, ca. 10/40 mesh (siliciumcarbid eller tilsvarende).
6.11 Vandbad – Opvarmet, med et låg af koncentriske ringe, med mulighed for temperaturregulering inden for ± 5 degC. Badet bør anvendes i et stinkskab.
6.12 Vægt – Med vejeskål øverst, skal kunne veje nøjagtigt til nærmeste 0,01 g.
6.13 Prøveglas – 2-mL, til GC-autosampler, udstyret med skruelåg eller crimphætter med indlæg af polytetrafluorethylen (PTFE).
6.14 Scintillationsglas – 20-mL, udstyret med skruelåg med PTFE-indlæg.
6.15 Spatel – Rustfrit stål eller PTFE.
6.16 Tørrekolonne – Kromatografikolonne af borosilikatglas med en indvendig diameter på 20-mm og glasuld i bunden.
BEMÆRK: Kolonner med glasfritteskiver er vanskelige at dekontaminere, efter at de er blevet brugt til at tørre stærkt forurenede ekstrakter. Kolonner uden fritter kan købes.
Brug en lille prop af glasuld til at holde adsorbenten tilbage. Forvask glasuldsproppen med 50 mL acetone efterfulgt af 50 mL af elueringsopløsningsmidlet, inden kolonnen pakkes med adsorbent.
6.17 Apparatur til nitrogeninddampning (valgfrit) – N-Evap, med 12 eller 24 positioner (Organomation Model 112 eller tilsvarende).
7. Reagenser og standarder
7.2 Reagensvand uden organiske forbindelser. Alle henvisninger til vand i denne metode gælder reagensvand uden organiske forbindelser som defineret i kapitel et.
7.3 Natriumsulfat (granuleret, vandfrit), Na2SO4. Rens ved opvarmning ved 400 degC i 4 timer i en lav bakke eller ved forrensning af natriumsulfatet med methylenchlorid. Hvis natriumsulfatet forrenses med methylenchlorid, bør en metodeblindprøve analyseres for at dokumentere, at der ikke forekommer interferens fra natriumsulfatet.
7.4 Ekstraktionsopløsningsmidler
Prøver bør ekstraheres med et opløsningsmiddelsystem, der giver optimal, reproducerbar genfinding af de relevante analytter fra prøvematricen ved de relevante koncentrationer. Valget af ekstraktionsopløsningsmiddel afhænger af de relevante analytter, og intet enkelt opløsningsmiddel kan anvendes universelt til alle analytgrupper. Uanset hvilket opløsningsmiddelsystem der anvendes, herunder dem, der specifikt er anført i denne metode, skal analytikeren dokumentere tilstrækkelig præstation for de relevante analytter ved de relevante niveauer. Som minimum skal en sådan dokumentation omfatte den indledende dokumentation af kompetence, der er beskrevet i metode 3500, med anvendelse af en ren referencematrix. Metode 8000 beskriver procedurer, der kan bruges til at udvikle præstationskriterier for sådan dokumentation samt for resultater fra opstockede matrixprøver og laboratoriekontrolprøver.
Mange af de opløsningsmiddelsystemer, der er beskrevet nedenfor, omfatter en kombination af et vandblandbart opløsningsmiddel, såsom acetone, og et ikke-vandblandbart opløsningsmiddel, såsom methylenchlorid eller hexan. Formålet med det vandblandbare opløsningsmiddel er at lette ekstraktionen af våde faste materialer ved at lade opløsningsmiddelblandingen trænge gennem vandlaget på overfladen af de faste partikler. Det ikke-vandblandbare opløsningsmiddel ekstraherer organiske forbindelser med tilsvarende polaritet. Derfor bruges et upolært opløsningsmiddel såsom hexan ofte til upolære analytter såsom PCB’er, mens et polært opløsningsmiddel som methylenchlorid kan anvendes til polære analytter. Acetones polaritet kan også bidrage til at ekstrahere polære analytter i blandede opløsningsmiddelsystemer.
Tabel 1 indeholder eksempler på genfindingsdata for udvalgte semiflygtige organiske forbindelser ekstraheret fra et NIST SRM ved hjælp af forskellige systemer af ekstraktionsopløsningsmidler. De følgende afsnit giver vejledning om valg af opløsningsmidler til forskellige klasser af analytter.
Alle opløsningsmidler bør være af pesticidkvalitet eller tilsvarende. Opløsningsmidler kan afgasses inden brug.
7.4.1 Semiflygtige organiske forbindelser kan ekstraheres med acetone/hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) eller acetone/methylenchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Organochlorpesticider kan ekstraheres med acetone/hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) eller acetone/methylenchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB’er kan ekstraheres med acetone/hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), acetone/methylenchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) eller hexan (C6H14).
7.4.4 Andre opløsningsmiddelsystemer kan anvendes, forudsat at analytikeren kan dokumentere tilstrækkelig præstation for de relevante analytter ved de relevante koncentrationer i prøvematricen (se metode 3500).
7.5 Opløsningsmidler til opløsningsmiddelskift – Ved anvendelse af visse bestemmelsesmetoder skal ekstraktionsopløsningsmidlet udskiftes med et opløsningsmiddel, der er kompatibelt med det apparatur, der anvendes i den pågældende bestemmelsesmetode. Se den bestemmelsesmetode, der skal anvendes, for valg af et passende opløsningsmiddel til opløsningsmiddelskift. Alle opløsningsmidler skal være af pesticidkvalitet eller tilsvarende. Eksempler på opløsningsmidler til opløsningsmiddelskift er angivet nedenfor.
7.5.1 Hexan, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cyclohexan, C6H12
7.5.4 Acetonitril, CH3CN
7.5.5 Methanol, CH3OH
Lydisoleringsboksen SPB-L reducerer kavitationsstøjen fra sonikering betydeligt.
8. Prøvetagning, konservering og opbevaring
8.1 Se det indledende materiale til kapitel fire, “Organiske analytter”, metode 3500 og de specifikke bestemmelsesmetoder, der skal anvendes.
8.2 Faste prøver, der skal ekstraheres med denne procedure, bør indsamles og opbevares som alle andre faste prøver, der indeholder semiflygtige organiske forbindelser.
9. Kvalitetskontrol
9.2 Indledende dokumentation af kompetence
Hvert laboratorium skal indledningsvis dokumentere sin kompetence med hver kombination af prøveforberedelsesmetode og bestemmelsesmetode, som det anvender, ved at frembringe data med acceptabel nøjagtighed og præcision for målanalytterne i en ren matrix. Laboratoriet skal også gentage dokumentationen af kompetence, hver gang nye medarbejdere oplæres, eller der foretages væsentlige ændringer i apparaturet. Se metode 8000 for oplysninger om, hvordan kompetence dokumenteres.
9.3 Indledningsvis, inden nogen prøver behandles, bør analytikeren dokumentere, at alle dele af udstyret, der er i kontakt med prøven og reagenserne, er fri for interferenser. Dette sker ved analyse af en metodeblindprøve. Som løbende kontrol bør der, hver gang prøver ekstraheres, oprenses og analyseres, og når reagenser ændres, ekstraheres og analyseres en metodeblindprøve for de relevante forbindelser som beskyttelse mod vedvarende laboratorieforurening.
9.4 Alle metodeblindprøver, opstockede matrixprøver eller replikatprøver bør underkastes de samme analytiske procedurer (afsnit 11.0) som dem, der anvendes på de faktiske prøver.
9.5 Standardpraksis for kvalitetssikring bør anvendes med denne metode som angivet i relevante systematiske planlægningsdokumenter og laboratoriets SOP’er. Alle instrumentets driftsbetingelser bør registreres.
9.6 Se også metode 3500 for kvalitetskontrolprocedurer for ekstraktion og prøveforberedelse samt de bestemmelsesmetoder, der skal anvendes, for QC-procedurer for bestemmelsen.
9.7 Når surrogatstandarder er anført i den relevante bestemmelsesmetode, bør de tilsættes alle prøver inden ekstraktion. Se metode 3500 og 8000 samt de relevante bestemmelsesmetoder for flere oplysninger.
9.8 Som tidligere nævnt bør anvendelsen af enhver ekstraktionsteknik, herunder ultralydsekstraktion, understøttes af data, der dokumenterer det specifikke opløsningsmiddelsystems og driftsbetingelsernes præstation for de relevante analytter ved de relevante niveauer i prøvematricen.
10. Kalibrering og standardisering
Der er ingen kalibrerings- eller standardiseringstrin direkte knyttet til denne prøveekstraktionsprocedure.
11. Procedure
Som nævnt i afsnit 1.4 er ultralydsekstraktion muligvis ikke lige så effektiv en metode som andre ekstraktionsmetoder til jord/faste materialer. Derfor er det afgørende, at denne metode følges nøje (herunder producentens anvisninger) for at opnå den maksimale ekstraktionseffektivitet. Som minimum gælder følgende for vellykket anvendelse af denne teknik:
11.1 Prøvehåndtering
11.1.2 Affaldsprøver – Prøver, der består af flere faser, skal inden ekstraktion forberedes ved den faseseparationsprocedure, der er beskrevet i kapitel to. Denne ekstraktionsprocedure er kun beregnet til faste materialer.
11.1.3 Tørre affaldsprøver, der kan formales – Formal eller findel på anden måde affaldet, så det enten passerer gennem en 1-mm sigte eller kan ekstruderes gennem et 1- mm hul. Tilfør tilstrækkelig prøve til formalingsapparaturet til at give mindst 10 g efter formaling.
FORSIGTIG: Tørring og formaling bør udføres i et stinkskab for at undgå forurening af laboratoriet.
11.1.4 Klæbrige, fibrøse eller olieholdige materialer, der ikke kan formales – Skær, riv eller reducer på anden måde størrelsen af disse materialer for at muliggøre blanding og maksimal eksponering af prøveoverfladerne under ekstraktionen.
11.2 Bestemmelse af tørstofprocent – Når prøveresultater skal beregnes på tørstofbasis, bør en separat portion af prøven afvejes samtidig med den portion, der anvendes til den analytiske bestemmelse.
FORSIGTIG: Tørreovnen bør placeres i et stinkskab eller være forsynet med udsugning. En stærkt forurenet prøve af farligt affald kan medføre betydelig forurening af laboratoriet.
Umiddelbart efter afvejning af den prøvealikvot, der skal ekstraheres, afvejes yderligere en alikvot på 5 til 10 g af prøven i en tareret digel. Tør denne alikvot natten over ved 105 degC. Lad den køle af i en eksikkator inden vejning.
Beregn tørstofprocenten som følger:
% tørstof = (g tør prøve / g prøve) x 100
Denne ovntørrede alikvot anvendes ikke til ekstraktionen og bør bortskaffes på passende vis, når tørstofmassen er bestemt.
11.3 Ekstraktionsprocedure til lave koncentrationer
Denne procedure gælder for faste prøver, der forventes at indeholde mindre end eller lig med 20 mg/kg organiske analytter.
Trin før ultralydsbehandling
11.3.1 Følgende trin bør udføres hurtigt for at undgå tab af de mere flygtige ekstraherbare stoffer.
11.3.1.1 Afvej ca. 30 g prøve i et 400-mL bægerglas. Registrér massen til nærmeste 0,1 g.
11.3.1.2 Tilsæt 1,0 mL af matrixopstockningsopløsningen til den prøve i hver batch, der er udvalgt til opstockning. Se metode 3500 for vejledning om passende valg af forbindelser og koncentrationer til matrixopstockning. Se også bemærkningen i afsnit 11.3.
11.3.1.3 Tilsæt 1,0 mL af surrogatstandardopløsningen til alle prøver, opstockede prøver, QC-prøver og blindprøver. Se metode 3500 for vejledning om passende valg af surrogatforbindelser og koncentrationer. Se også bemærkningen i afsnit 11.3.
11.3.1.4 Hvis oprensning ved gelpermeation (se metode 3640) skal anvendes, bør analytikeren enten tilsætte det dobbelte volumen af surrogatopstockningsopløsningen (og matrixopstockningsopløsningen, hvor det er relevant) eller inddampe det endelige ekstrakt til halvdelen af det normale volumen for at kompensere for den halvdel af ekstraktet, der går tabt ved påføring på GPC-kolonnen. Se også bemærkningen i afsnit 11.3.
11.3.1.5 Ikke-porøse eller våde prøver (klæbrige eller leragtige), der ikke har en fritflydende, sandagtig tekstur, skal blandes med 60 g vandfrit natriumsulfat ved hjælp af en spatel. Om nødvendigt kan mere natriumsulfat tilsættes. Efter tilsætning af natriumsulfat bør prøven være fritflydende. Se også bemærkningen i afsnit 11.3.
11.3.1.6 Tilsæt straks 100 mL af ekstraktionsopløsningsmidlet eller opløsningsmiddelblandingen (se afsnit 7.4 og tabel 2 for oplysninger om valg af opløsningsmidler).
11.3.2 Placér undersiden af spidsen på 3/4-tomme-disruptorsonotroden ca. 1/2-tomme under opløsningsmidlets overflade, men over sedimentlaget.
BEMÆRK: Sørg for, at ultralydssonotroden er korrekt monteret i henhold til producentens anvisninger.
11.3.3 Ekstrahér prøven med ultralyd i 3 min med effektreguleringen indstillet til 100% (fuld effekt) eller til den effektindstilling, som producenten anbefaler, tilstandsvælgeren på puls (pulserende energi frem for kontinuerlig energi) og den procentvise driftscyklus indstillet til 50% (energi til i 50% af tiden og fra i 50% af tiden). Brug ikke mikrospidssonden.
11.3.4 Dekantér ekstraktet, og filtrér det gennem filterpapir (f.eks. Whatman No. 41 eller tilsvarende) i en Büchnertragt, der er forbundet med en ren 500-mL filtreringskolbe. Alternativt dekantér ekstraktet til en centrifugeflaske, og centrifugér ved lav hastighed for at fjerne partikler.
11.3.5 Gentag ekstraktionen yderligere to gange med yderligere to 100-mL portioner rent opløsningsmiddel. Dekantér opløsningsmidlet efter hver ultralydsekstraktion. Efter den sidste ultralydsekstraktion hældes hele prøven i Büchnertragten, bægerglasset skylles med ekstraktionsopløsningsmiddel, og skyllevæsken hældes i tragten.
Trin efter ultralydsbehandling
11.3.6 Inddamp om nødvendigt ekstraktet inden analyse efter proceduren i afsnit 11.5. Ellers fortsættes til afsnit 11.7.
UP200St med mikrospids til sonikering af prøver
11.4 Ekstraktionsprocedure til middelhøje/høje koncentrationer
Denne procedure gælder for faste prøver, der forventes at indeholde mere end 20 mg/kg organiske analytter.
Trin før ultralydsbehandling
11.4.2 Tilsæt 1,0 mL af matrixopstockningsopløsningen til den prøve i hver batch, der er udvalgt til opstockning. Se metode 3500 for vejledning om passende valg af forbindelser og koncentrationer til matrixopstockning. Se også bemærkningen i afsnit 11.3.
11.4.3 Tilsæt 1,0 mL surrogatopstockningsopløsning til alle prøver, opstockede prøver, QC-prøver og blindprøver. Se metode 3500 for vejledning om passende valg af forbindelser og koncentrationer til matrixopstockning. Se også bemærkningen i afsnit 11.3.
11.4.4 Hvis oprensning ved gelpermeation (se metode 3640) skal anvendes, bør analytikeren enten tilsætte det dobbelte volumen af surrogatopstockningsopløsningen (og matrixopstockningsopløsningen, hvor det er relevant) eller inddampe det endelige ekstrakt til halvdelen af det normale volumen for at kompensere for den halvdel af ekstraktet, der går tabt ved påføring på GPC-kolonnen.
11.4.5 Ikke-porøse eller våde prøver (klæbrige eller leragtige), der ikke har en fritflydende, sandagtig tekstur, skal blandes med 2 g vandfrit natriumsulfat ved hjælp af en spatel. Om nødvendigt kan mere natriumsulfat tilsættes. Efter tilsætning af natriumsulfat bør prøven være fritflydende (se bemærkningen i afsnit 11.3).
11.4.6 Tilsæt straks det volumen opløsningsmiddel, der er nødvendigt for at bringe det endelige volumen op på 10,0 mL, under hensyntagen til det tilsatte volumen af surrogater og matrixopstockninger (se afsnit 7.4 og tabel 2 for oplysninger om valg af opløsningsmidler).
11.4.7 Ekstrahér prøven med ultralydssonden med 1/8-tomme konisk mikrospids i 2 min med effektreguleringen på indstilling 5, tilstandsvælgeren på puls og den procentvise driftscyklus på 50%.
11.4.8 Pak en Pasteurpipette til engangsbrug løst med 2 til 3 cm glasuld. Filtrér prøveekstraktet gennem glasulden, og opsaml ekstraktet i en egnet beholder. Hele mængden på 10 mL ekstraktionsopløsningsmiddel kan ikke genvindes fra prøven. Derfor bør analytikeren opsamle et volumen, der passer til følsomheden af den bestemmelsesmetode, der skal anvendes. For metoder, der ikke kræver yderligere inddampning af ekstraktet (f.eks. anvender metode 8081 typisk et endeligt ekstraktvolumen på 10 mL), kan ekstraktet eksempelvis opsamles i et scintillationsglas eller en anden beholder, der kan lukkes tæt. For ekstrakter, der skal inddampes yderligere, anbefales det at opsamle et standardvolumen for alle sådanne prøver for at forenkle beregningen af de endelige prøveresultater. Opsaml eksempelvis 5,0 mL ekstrakt i et rent inddampningsrør. Dette volumen udgør præcis halvdelen af det samlede volumen af det oprindelige prøveekstrakt. Tag efter behov højde for “tabet” af halvdelen af ekstraktet i de endelige prøveberegninger, eller inddamp det endelige ekstrakt til halvdelen af det nominelle slutvolumen (f.eks. 0,5 mL frem for 1,0 mL) for at kompensere for tabet.
11.4.9 Inddamp om nødvendigt ekstraktet inden analyse efter proceduren i afsnit 11.5 eller afsnit 11.6. Ellers fortsættes til afsnit 11.7.
Opkoncentreringsteknikker
Hvor det er nødvendigt for at opfylde følsomhedskriterierne, kan prøveekstrakter fra enten ekstraktionsproceduren til lave koncentrationer eller den til middelhøje/høje koncentrationer inddampes til det slutvolumen, der er nødvendigt for den bestemmelsesmetode og specifikke anvendelse, der skal benyttes, ved hjælp af enten K-D-teknikken eller nitrogeninddampning.
11.5.1 Saml et Kuderna-Danish (K-D)-inddampningsapparat ved at fastgøre et 10-mL inddampningsrør til en inddampningskolbe af passende størrelse.
11.5.2 Tør ekstraktet ved at føre det gennem en tørrekolonne, der indeholder ca. 10 g vandfrit natriumsulfat. Opsaml det tørrede ekstrakt i K-D-inddampningsapparatet.
11.5.3 Skyl opsamlingsrøret og tørrekolonnen ned i K-D-kolben med yderligere en 20-mL portion opløsningsmiddel for at opnå en kvantitativ overførsel.
11.5.4 Tilsæt en eller to rene kogesten til kolben, og montér en Snyder-kolonne med tre kugler. Tilslut glasudstyret til genvinding af opløsningsmiddeldampe (kondensator og opsamlingsanordning, se afsnit 6.9) til Snyder-kolonnen på K-D-apparaturet i henhold til producentens anvisninger. Forvæd Snyder-kolonnen ved at tilsætte ca. 1 mL methylenchlorid (eller et andet egnet opløsningsmiddel) øverst i kolonnen. Placér K-D-apparaturet på et varmt vandbad (15 – 20 EC over opløsningsmidlets kogepunkt), så inddampningsrøret er delvist nedsænket i det varme vand, og hele kolbens nederste afrundede overflade er omgivet af varm damp. Justér apparaturets lodrette position og vandtemperaturen efter behov, så inddampningen afsluttes på 10 – 20 min. Ved den korrekte destillationshastighed klaprer kolonnens kugler aktivt, men kamrene fyldes ikke med væske. Når det tilsyneladende væskevolumen når 1 mL, fjernes K-D-apparaturet fra vandbadet og får lov til at dryppe af og køle af i mindst 10 min.
FORSIGTIG: Lad ikke ekstraktet dampe ind til tørhed, da dette vil medføre betydelige tab af nogle analytter. Organofosforpesticider er særligt udsatte for sådanne tab.
11.5.4.1 Hvis et opløsningsmiddelskift er nødvendigt (som angivet i tabel 2 eller den relevante bestemmelsesmetode), fjernes Snyder-kolonnen kortvarigt, og der tilsættes 50 mL af det nye opløsningsmiddel og en ny kogesten.
11.5.4.2 Montér Snyder-kolonnen igen. Inddamp ekstraktet, og hæv om nødvendigt vandbadets temperatur for at opretholde en passende destillationshastighed.
11.5.5 Fjern Snyder-kolonnen. Skyl K-D-kolben og Snyder-kolonnens nederste samlinger ned i inddampningsrøret med 1 – 2 mL opløsningsmiddel. Ekstraktet kan inddampes yderligere ved hjælp af en af de teknikker, der er beskrevet i afsnit 11.6, eller justeres til et slutvolumen på 5,0 – 10,0 mL med et passende opløsningsmiddel (se tabel 2 eller den relevante bestemmelsesmetode). Hvis der forekommer svovlkrystaller, fortsættes til metode 3660 for oprensning.
11.6 Hvis yderligere inddampning er nødvendig, anvendes enten mikro-Snyder-kolonneteknikken (se afsnit 11.6.1) eller nitrogeninddampningsteknikken (se afsnit 11.6.2).
11.6.1 Mikro-Snyder-kolonneteknik
11.6.1.1 Tilsæt en ny, ren kogesten til inddampningsrøret, og montér en mikro-Snyder-kolonne med to kugler direkte på inddampningsrøret. Tilslut glasudstyret til genvinding af opløsningsmiddeldampe (kondensator og opsamlingsanordning) til mikro-Snyder-kolonnen på K-D-apparaturet i henhold til producentens anvisninger. Forvæd Snyder-kolonnen ved at tilsætte 0,5 mL methylenchlorid eller opløsningsmidlet til opløsningsmiddelskift øverst i kolonnen. Placér mikroinddampningsapparaturet i et varmt vandbad, så inddampningsrøret er delvist nedsænket i det varme vand. Justér apparaturets lodrette position og vandtemperaturen efter behov, så inddampningen afsluttes på 5 – 10 min. Ved den korrekte destillationshastighed klaprer kolonnens kugler aktivt, men kamrene fyldes ikke med væske.
11.6.1.2 Når det tilsyneladende væskevolumen når 0,5 mL, fjernes apparaturet fra vandbadet og får lov til at dryppe af og køle af i mindst 10 min. Fjern Snyder-kolonnen, og skyl dens nederste samlinger ned i inddampningsrøret med 0,2 mL opløsningsmiddel. Justér det endelige ekstraktvolumen til 1,0 – 2,0 mL.
FORSIGTIG: Lad ikke ekstraktet dampe ind til tørhed, da dette vil medføre betydelige tab af nogle analytter. Organofosforpesticider er særligt udsatte for sådanne tab.
11.6.2 Nitrogeninddampningsteknik
11.6.2.1 Placér inddampningsrøret i et varmt bad (30 degC), og inddamp opløsningsmidlet til et volumen på 0,5 mL ved hjælp af en svag strøm af rent, tørt nitrogen (filtreret gennem en kolonne med aktivt kul).
FORSIGTIG: Nye plastslanger må ikke anvendes mellem kulfælden og prøven, da de kan medføre ftalatinterferenser.
11.6.2.2 Skyl inddampningsrørets indvendige væg ned med opløsningsmiddel flere gange under inddampningen. Under fordampningen placeres inddampningsrøret, så det undgås, at vand kondenserer i ekstraktet. Ved normale procedurer må ekstraktet ikke blive tørt.
FORSIGTIG: Lad ikke ekstraktet dampe ind til tørhed, da dette vil medføre betydelige tab af nogle analytter. Organofosforpesticider er særligt udsatte for sådanne tab.
11.7 Ekstraktet kan nu underkastes oprensningsprocedurer eller analyseres for målanalytterne med den eller de relevante bestemmelsesteknikker. Hvis yderligere behandling af ekstraktet ikke udføres straks, sættes en prop i inddampningsrøret, som opbevares i et køleskab. Hvis ekstraktet skal opbevares i mere end 2 dage, bør det overføres til et prøveglas med skruelåg med PTFE-indlæg og mærkes på passende vis.
12. Dataanalyse og beregninger
Der er ingen beregninger udtrykkeligt knyttet til denne ekstraktionsprocedure. Se den relevante bestemmelsesmetode for beregning af de endelige prøveresultater.
13. Metodens ydeevne
14. Forebyggelse af forurening
14.1 Forebyggelse af forurening omfatter enhver teknik, der reducerer eller eliminerer mængden og/eller toksiciteten af affald dér, hvor det opstår. Der findes talrige muligheder for at forebygge forurening i laboratoriedriften. EPA har fastlagt en foretrukken rangorden af miljøstyringsteknikker, hvor forebyggelse af forurening er den foretrukne håndteringsmulighed. Når det er praktisk muligt, bør laboratoriepersonalet anvende teknikker til forebyggelse af forurening for at håndtere deres affaldsdannelse. Når affald ikke med rimelighed kan reduceres ved kilden, anbefaler agenturet genanvendelse som den næstbedste mulighed.
14.2 For oplysninger om forebyggelse af forurening, der kan være relevante for laboratorier og forskningsinstitutioner, se Mindre er bedre: Håndtering af laboratoriekemikalier til affaldsreduktion, som kan fås fra American Chemical Society’s afdeling for myndighedsrelationer og videnskabspolitik, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Affaldshåndtering
stinkskabe og arbejde ved laboratorieborde, ved at overholde både ordlyden og hensigten i alle tilladelser og forskrifter vedrørende udledning til kloak samt ved at overholde alle forskrifter om fast og farligt affald, især reglerne for identifikation af farligt affald og begrænsningerne for deponering på land. For yderligere oplysninger om affaldshåndtering, se Manual i affaldshåndtering for laboratoriepersonale, som kan fås fra American Chemical Society på den adresse, der er angivet i afsnit 14.2.
Litteratur/referencer
- U.S. EPA, “Interlaboratory Comparison Study: Methods for Volatile and Semi-Volatile Compounds,” Environmental Monitoring Systems Laboratory, Office of Research and Development, Las Vegas, NV, EPA 600/4-84-027, 1984.
- C. S. Hein, P. J. Marsden, A. S. Shurtleff. Evaluation of Methods 3540 (Soxhlet) and 3550 (Sonication) for Evaluation of Appendix IX Analytes from Solid Samples. S-CUBED, Report for EPA Contract 68-03-33-75, Work Assignment No. 03, Document No. SSS-R- 88-9436, October, 1988.
- I. De La Calle, N. Cabaleiro, M. Costas, F. Pena, S. Gil, I. Lavilla, C. Bendicho (2011):
Ultrasound-assisted extraction of gold and silver from environmental samples using different extractants followed by electrothermal-atomic absorption spectrometry. Microchemical Journal, Volume 97, Issue 2, 2011. 93-100.
Værd at vide
Ultralydshomogenisatorer til væv betegnes ofte som sondesonikator, ultralydslyseringsapparat, ultralydsdisruptor, ultralydskværn, sonoruptor, sonifier, ultralydsdisintegrator, celledisruptor, ultralydsdispergeringsapparat eller opløsningsapparat. De forskellige betegnelser skyldes de forskellige anvendelser, der kan udføres ved sonikering.
Forskellige sonotrodestørrelser til UP200Ht