EPA3550 Ultraschallextraktionsleitfaden
Die Ultraschallextraktion ist eine umweltfreundliche Extraktionsmethode, die sowohl für kleine Laborproben als auch für die Extraktion wertvoller Verbindungen im kommerziellen Produktionsmaßstab eingesetzt werden kann. Die US-Umweltschutzbehörde EPA (United State Environmental Protection Agency) empfiehlt zur Unterstützung des Resource Conservation and Recovery Act (RCRA) eine Reihe analytischer chemischer und charakteristischer Prüfverfahren, Umweltprobenahmen und -überwachung sowie Qualitätssicherung. Für die ultraschallunterstützte Extraktion hat die EPA die folgende Anleitung veröffentlicht:
METHODE 3550C – Ultraschall-Extraktion
1. Umfang und Anwendung
Darüber hinaus sind die SW-846-Methoden mit Ausnahme der vorgeschriebenen Methodenverwendung für die Analyse methodendefinierter Parameter als Anleitungsmethoden gedacht, die allgemeine Informationen über die Durchführung eines Analyseverfahrens oder einer Analysetechnik enthalten, die ein Labor als Ausgangspunkt für die Erstellung einer eigenen detaillierten Standardarbeitsanweisung (SOP) entweder für den eigenen allgemeinen Gebrauch oder für eine spezifische Projektanwendung verwenden kann. Die in dieser Methode enthaltenen Leistungsdaten dienen lediglich der Orientierung und sind nicht als absolute QC-Akzeptanzkriterien für die Zwecke der Laborakkreditierung gedacht und dürfen nicht als solche verwendet werden.
1.1 Diese Methode beschreibt ein Verfahren zur Extraktion von nichtflüchtigen und halbflüchtigen organischen Verbindungen aus Feststoffen wie Böden, Schlämmen und Abfällen. Das Ultraschallverfahren gewährleistet einen engen Kontakt zwischen der Probenmatrix und dem Extraktionslösungsmittel.
1.2 Diese Methode ist in zwei Verfahren unterteilt, die sich nach der erwarteten Konzentration der organischen Verbindungen richten. Das Verfahren für niedrige Konzentrationen (Abschnitt 11.3) gilt für einzelne organische Bestandteile, die in einer Konzentration von höchstens 20 mg/kg erwartet werden, und verwendet den größeren Probenumfang und drei Serienextraktionen (niedrigere Konzentrationen sind schwieriger zu extrahieren). Das Verfahren für mittlere/hohe Konzentrationen (Abschnitt 11.4) gilt für einzelne organische Komponenten, die in einer Konzentration von mehr als 20 mg/kg erwartet werden, und verwendet die kleinere Probe und eine einzige Extraktion.
1.3 Es wird dringend empfohlen, die Extrakte vor der Analyse in irgendeiner Form zu bereinigen (z. B. mit einer Methode aus der 3600-Serie).
1.4 Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Methode (einschließlich der Anweisungen des Herstellers) genau befolgt wird, um eine maximale Extraktionseffizienz zu erreichen. Siehe Abschnitt 11.0 für eine Diskussion der kritischen Aspekte des Extraktionsverfahrens. Bezüglich der spezifischen Betriebseinstellungen sind die Anweisungen des Herstellers zu beachten.
1.5 Diese Methode beschreibt mindestens drei Extraktionslösungsmittelsysteme, die für verschiedene Gruppen von Analyten verwendet werden können (siehe Abschnitt 7.4). Es können auch andere Lösungsmittelsysteme verwendet werden, sofern eine angemessene Leistung für die interessierenden Analyten nachgewiesen werden kann. Die Wahl des Extraktionslösungsmittels hängt von den Analyten ab, die von Interesse sind, und kein einzelnes Lösungsmittel ist universell für alle Analytengruppen geeignet. Aufgrund der Bedenken hinsichtlich der Effizienz der Ultraschallextraktion, insbesondere bei Konzentrationen nahe oder unter 10 μg/kg, muss der Analytiker unbedingt die Leistung des spezifischen Lösungsmittelsystems und der Betriebsbedingungen für die interessierenden Analyten und die interessierenden Konzentrationen nachweisen. Dieser Nachweis gilt für jedes verwendete Lösemittelsystem, einschließlich der in dieser Methode speziell aufgeführten Systeme. Zumindest umfasst ein solcher Nachweis den in Methode 3500 beschriebenen ersten Leistungsnachweis unter Verwendung einer sauberen Referenzmatrix. Methode 8000 beschreibt Verfahren, die zur Entwicklung von Leistungskriterien für solche Nachweise sowie für Matrix-Spike- und Laborkontrollprobenergebnisse verwendet werden können.
1.6 Das EPA stellt fest, dass es nur begrenzte veröffentlichte Daten über die Wirksamkeit der Ultraschallextraktion bei Organophosphor-Pestiziden mit niedrigen Konzentrationen von einem Teil pro Milliarde (ppb) und darunter gibt. Daher sollte die Anwendung dieser Methode insbesondere für diese Verbindungen durch Leistungsdaten wie die oben und in Methode 3500 erörterten unterstützt werden.
1.7 Vor der Anwendung dieser Methode wird den Analytikern empfohlen, die Basismethode für jeden Verfahrenstyp, der in der Gesamtanalyse verwendet werden kann, zu konsultieren (z. B. die Methoden 3500, 3600, 5000 und 8000), um zusätzliche Informationen über Qualitätskontrollverfahren, die Entwicklung von QC-Akzeptanzkriterien, Berechnungen und allgemeine Hinweise zu erhalten. Die Analytiker sollten auch die Erklärung zum Haftungsausschluss am Anfang des Handbuchs und die Informationen in Kapitel 2 zu Rate ziehen, um sich über die beabsichtigte Flexibilität bei der Auswahl von Methoden, Geräten, Materialien, Reagenzien und Verbrauchsmaterialien sowie über die Verantwortung des Analytikers für den Nachweis zu informieren, dass die angewandten Techniken für die interessierenden Analyten, in der interessierenden Matrix und in den betreffenden Konzentrationen geeignet sind.
Darüber hinaus werden Analytiker und Datennutzer darauf hingewiesen, dass die Anwendung von SW-846-Methoden als Reaktion auf staatliche Prüfanforderungen nicht zwingend vorgeschrieben ist, es sei denn, dies ist in einer Verordnung ausdrücklich festgelegt. Die in dieser Methode enthaltenen Informationen werden von der EPA als Leitlinien bereitgestellt, die von den Analytikern und den regulierten Kreisen bei der Beurteilung verwendet werden sollen, um Ergebnisse zu erzielen, die den Datenqualitätszielen für die beabsichtigte Anwendung entsprechen.
1.8 Diese Methode darf nur von oder unter der Aufsicht von entsprechend erfahrenen und geschulten Analytikern angewendet werden. Jeder Analytiker muss nachweisen, dass er in der Lage ist, mit dieser Methode akzeptable Ergebnisse zu erzielen. Wie bereits erwähnt, sind solche Nachweise spezifisch für die interessierenden Analyten und das verwendete Lösungsmittelsystem sowie für die Verfahren für Proben mit niedriger und mittlerer/hoher Konzentration.
Multi-Sample Sonicator „VialTweeter“ für die gleichzeitige Probenvorbereitung von mehreren geschlossenen Vials und Fläschchen
2. Zusammenfassung der Methode
2.1 Verfahren bei niedriger Konzentration — Die Probe wird mit wasserfreiem Natriumsulfat gemischt, um ein frei fließendes Pulver zu erhalten. Die Mischung wird dreimal mit Lösungsmittel extrahiert, wobei die Extraktion mit Ultraschall erfolgt. Der Extrakt wird durch Vakuumfiltration oder Zentrifugation von der Probe getrennt. Der Extrakt ist bereit für die endgültige Konzentration, Reinigung und/oder Analyse.
2.2 Verfahren bei mittlerer / hoher Konzentration — Die Probe wird mit wasserfreiem Natriumsulfat gemischt, um ein frei fließendes Pulver zu erhalten. Dieses wird einmal mit Lösungsmittel extrahiert, wobei die Extraktion mit Ultraschall erfolgt. Ein Teil des Extrakts wird zur Reinigung und/oder Analyse aufgefangen.
3. Begriffsbestimmungen
Definitionen, die für diese Methode relevant sein können, finden Sie in Kapitel 1 und in den Anweisungen des Herstellers.
4. Interferenzen
4.1 Lösungsmittel, Reagenzien, Glaswaren und andere Geräte zur Probenverarbeitung können Artefakte und/oder Störungen bei der Probenanalyse verursachen. Für alle diese Materialien muss durch die Analyse von Blindproben nachgewiesen werden, dass sie unter den Bedingungen der Analyse frei von Interferenzen sind.
Eine spezielle Auswahl der Reagenzien und die Reinigung der Lösungsmittel durch Destillation in Ganzglassystemen kann erforderlich sein. Spezifische Hinweise zu Qualitätskontrollverfahren finden Sie in der jeweiligen Methode, allgemeine Hinweise zur Reinigung von Glasgeräten in Kapitel 4.
4.2 Interferenzen sind in der Regel spezifisch für die Analyten von Interesse. Daher wird auf die Methode 3500 und die entsprechenden Bestimmungsmethoden verwiesen, um spezifische Hinweise zu Extraktionsinterferenzen zu erhalten.
5. Sicherheit
In dieser Methode werden nicht alle Sicherheitsaspekte im Zusammenhang mit ihrer Anwendung behandelt. Das Labor ist dafür verantwortlich, ein sicheres Arbeitsumfeld zu schaffen und die OSHA-Vorschriften für den sicheren Umgang mit den in dieser Methode aufgeführten Chemikalien zu beachten. Eine Referenzdatei mit Sicherheitsdatenblättern (MSDS) sollte allen an diesen Analysen beteiligten Personen zur Verfügung stehen.
6. Ausrüstung und Verbrauchsmaterial
Die Erwähnung von Markennamen oder Handelsprodukten in diesem Handbuch dient lediglich der Veranschaulichung und stellt keine Empfehlung der EPA oder eine ausschließliche Empfehlung zur Verwendung dar. Die in den SW-846-Methoden genannten Produkte und Geräteeinstellungen stellen die Produkte und Einstellungen dar, die während der Methodenentwicklung verwendet oder anschließend von der Agentur bewertet wurden. Andere als die in diesem Handbuch aufgeführten Gläser, Reagenzien, Verbrauchsmaterialien, Geräte und Einstellungen können verwendet werden, sofern die Leistungsfähigkeit der Methode für die beabsichtigte Anwendung nachgewiesen und dokumentiert wurde.
In diesem Abschnitt sind keine üblichen Laborgeräte aus Glas (z. B. Bechergläser und Kolben) aufgeführt.
6.2 Vorbereitung mit Ultraschall – Es muss ein mit einer Titanspitze ausgestattetes Horn oder ein Gerät verwendet werden, das eine angemessene Leistung erbringt. (z.B.. UP200Ht oder UP200St)
6.2.1 Ultraschall-Disruptor — Der Unterbrecher muss eine Mindestleistung von 300 Watt haben und pulsieren können. Es wird ein Gerät empfohlen, das das Kavitationsgeräusch dämpft. Befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers zur Vorbereitung des Disrupters für die Extraktion von Proben mit niedrigen und mittleren/hohen Konzentrationen. (z.B.. UP400S)
6.2.2 Verwenden Sie für die Methode mit niedriger Konzentration ein 3/4-Zoll-Horn und für die Methode mit mittlerer/hoher Konzentration eine spitz zulaufende 1/8-Zoll-Mikrospitze an einem 1/2-Zoll-Horn.
6.3 Schallschutzhaube - Um Gehörschäden zu vermeiden, wird die Verwendung einer Schallschutzhaube (z.B. Schallschutzhaube SPB-L) empfohlen. Dadurch können die Kavitationsgeräusche des Beschallungsprozesses erheblich reduziert werden.
Weitere Ausstattung
6.4.1 Trockenschrank — Kann 105 Grad Celsius halten.
6.4.2 Exsikkator.
6.4.3 Tiegel — Porzellan oder Einweg-Aluminium.
6.5 Pasteurpipetten — 1-mL, Glas, Einweg.
6.7 Vakuum- oder Druckfiltrationsgeräte
6.7.1 Buchner-Trichter
6.7.2 Filterpapier
6.8 Kuderna-Danish (K-D) Gerät
6.8.1 Konzentratorrohr — 10-mL, graduiert. Ein Glasstopfen verhindert die Verdunstung der Extrakte.
6.8.2 Verdampfungskolben — 500-mL. Befestigen Sie den Kolben mit Federn, Klammern oder Ähnlichem am Konzentratorrohr.
6.8.3 Snyder-Säule — Makro mit drei Kugeln.
6.8.4 Snyder-Säule — Zwei-Kugel-Mikro.
6.8.5 Federn — 1/2-Zoll.
6.9 System zur Rückgewinnung von Lösungsmitteldämpfen.
HINWEIS: Diese Glasgeräte werden für die Rückgewinnung von Lösungsmitteln bei Konzentrationsverfahren empfohlen, die den Einsatz von Kuderna-Danish-Verdunstungskonzentratoren erfordern. Der Einbau dieses Geräts kann durch bundes-, landes- oder kommunale Vorschriften zur Regelung von Luftemissionen flüchtiger organischer Stoffe vorgeschrieben sein. Das EPA empfiehlt die Einbeziehung dieser Art von Rückgewinnungssystemen als Methode zur Umsetzung eines Emissionsreduktionsprogramms. Die Rückgewinnung von Lösungsmitteln ist ein Mittel zur Einhaltung von Initiativen zur Abfallminimierung und zur Vermeidung von Umweltverschmutzung.
6.10 Späne kochen — Lösemittel-extrahiert, etwa 10/40 mesh (Siliziumkarbid oder gleichwertig).
6.11 Wasserbad — Beheizt, mit einer konzentrischen Ringabdeckung, die eine Temperaturkontrolle von ± 5 Grad Celsius ermöglicht. Das Bad sollte in einer Haube verwendet werden.
6.12 Gleichgewicht — Von oben beladbar, mit einer Genauigkeit von 0,01 g.
6.13 Fläschchen — 2-mL, für GC-Autosampler, ausgestattet mit Polytetrafluorethylen (PTFE)-ausgekleideten Schraubkappen oder Bördelverschlüssen.
6.14 Szintillationsfläschchen aus Glas — 20-mL, mit PTFE-ausgekleideten Schraubkappen.
6.15 Spachtel — Rostfreier Stahl oder PTFE.
6.16 Trocknungssäule — Chromatografiesäule aus Borosilikatglas mit 20 mm ID und Glaswolle am Boden.
HINWEIS: Säulen mit Glasfritten lassen sich nur schwer dekontaminieren, nachdem sie zur Trocknung stark verunreinigter Extrakte verwendet wurden. Es können Säulen ohne Fritten erworben werden.
Verwenden Sie ein kleines Glaswollekissen, um das Adsorptionsmittel zurückzuhalten. Vor dem Befüllen der Säule mit Adsorptionsmittel wird das Glaswollkissen mit 50 ml Aceton und anschließend mit 50 ml des Elutionsmittels vorgewaschen.
6.17 Stickstoffverdampfungsgerät (fakultativ) — N-Evap, 12- oder 24-polig (Organomation Modell 112 oder gleichwertig).
7. Reagenzien und Standards
7.2 Organikfreies Reagenzwasser. Alle Verweise auf Wasser in dieser Methode beziehen sich auf organisch freies Reagenzwasser, wie in Kapitel 1 definiert.
7.3 Natriumsulfat (körnig, wasserfrei), Na2SO4. Die Reinigung erfolgt durch Erhitzen auf 400 Grad Celsius für 4 Stunden in einer flachen Schale oder durch Vorreinigung des Natriumsulfats mit Methylenchlorid. Wird das Natriumsulfat mit Methylenchlorid vorgereinigt, sollte eine Blindprobe analysiert werden, um nachzuweisen, dass keine Störungen durch das Natriumsulfat vorliegen.
7.4 Extraktionslösungsmittel
Die Proben sollten mit einem Lösungsmittelsystem extrahiert werden, das eine optimale, reproduzierbare Wiederfindung der interessierenden Analyten aus der Probenmatrix in den gewünschten Konzentrationen ermöglicht. Die Wahl des Extraktionslösungsmittels hängt von den interessierenden Analyten ab, und kein einzelnes Lösungsmittel ist universell für alle Analytengruppen geeignet. Unabhängig davon, welches Lösungsmittelsystem verwendet wird, einschließlich der in dieser Methode speziell aufgeführten, muss der Analytiker eine angemessene Leistung für die interessierenden Analyten in den interessierenden Konzentrationen nachweisen. Ein solcher Nachweis umfasst mindestens den in Methode 3500 beschriebenen ersten Leistungsnachweis unter Verwendung einer sauberen Referenzmatrix. Methode 8000 beschreibt Verfahren, die zur Entwicklung von Leistungskriterien für solche Nachweise sowie für Matrix-Spike- und Laborkontrollprobenergebnisse verwendet werden können.
Viele der nachstehend beschriebenen Lösungsmittelsysteme enthalten eine Kombination aus einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel wie Aceton und einem nicht mit Wasser mischbaren Lösungsmittel wie Methylenchlorid oder Hexan. Der Zweck des wassermischbaren Lösungsmittels besteht darin, die Extraktion von nassen Feststoffen zu erleichtern, indem das gemischte Lösungsmittel in die Wasserschicht auf der Oberfläche der Feststoffpartikel eindringen kann. Das mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel extrahiert organische Verbindungen mit ähnlichen Polaritäten. So wird für unpolare Analyten wie PCB häufig ein unpolares Lösungsmittel wie Hexan verwendet, während für polare Analyten ein polares Lösungsmittel wie Methylenchlorid eingesetzt werden kann. Die Polarität von Aceton kann auch dazu beitragen, polare Analyten in gemischten Lösemittelsystemen zu extrahieren.
Tabelle 1 enthält Beispiel-Wiederfindungsdaten für ausgewählte halbflüchtige organische Verbindungen, die aus einem NIST SRM unter Verwendung verschiedener Extraktionslösungssysteme extrahiert wurden. Die folgenden Abschnitte enthalten Hinweise zur Auswahl von Lösungsmitteln für verschiedene Klassen von Analyten.
Alle Lösungsmittel sollten Pestizidqualität oder gleichwertig sein. Die Lösungsmittel können vor der Verwendung entgast werden.
7.4.1 Halbflüchtige organische Stoffe können mit Aceton/Hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) oder Aceton/Methylenchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) extrahiert werden.
7.4.2 Chlororganische Schädlingsbekämpfungsmittel können mit Aceton/Hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) oder Aceton/Methylenchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) extrahiert werden.
7.4.3 PCB können mit Aceton/Hexan (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) oder Aceton/Methylenchlorid (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) oder Hexan (C6H14) extrahiert werden.
7.4.4 Andere Lösungsmittelsysteme können verwendet werden, vorausgesetzt, der Analytiker kann eine angemessene Leistung für die interessierenden Analyten in den interessierenden Konzentrationen in der Probenmatrix nachweisen (siehe Methode 3500).
7.5 Austauschlösungsmittel — Bei einigen Bestimmungsmethoden muss das Extraktionslösungsmittel gegen ein Lösungsmittel ausgetauscht werden, das mit den bei dieser Bestimmungsmethode verwendeten Instrumenten kompatibel ist. Zur Auswahl des geeigneten Austauschlösungsmittels wird auf die zu verwendende Bestimmungsmethode verwiesen. Alle Lösungsmittel müssen die Qualität von Pestiziden haben oder gleichwertig sein. Beispiele für Austauschlösungsmittel sind nachstehend aufgeführt.
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
Die Schallschutzbox SPB-L reduziert die Kavitationsgeräusche der Beschallung erheblich.
8. Probenentnahme, -konservierung und -lagerung
8.1 Siehe die Einleitung zu Kapitel Vier, „Organische Analyten“ Methode 3500 und die spezifischen Bestimmungsmethoden, die anzuwenden sind.
8.2 Feste Proben, die mit diesem Verfahren extrahiert werden sollen, sollten wie alle anderen festen Proben, die halbflüchtige organische Stoffe enthalten, gesammelt und gelagert werden.
9. Qualitätskontrolle
9.2 Erster Nachweis der Befähigung
Jedes Labor muss die anfängliche Befähigung für jede von ihm verwendete Kombination aus Probenvorbereitung und Bestimmungsmethode nachweisen, indem es Daten mit akzeptabler Genauigkeit und Präzision für die Zielanalyten in einer sauberen Matrix erzeugt. Das Labor muss den Eignungsnachweis auch immer dann wiederholen, wenn neue Mitarbeiter geschult werden oder wesentliche Änderungen an der Instrumentierung vorgenommen werden. Informationen zur Durchführung eines Eignungsnachweises finden Sie in Methode 8000.
9.3 Vor der Bearbeitung von Proben sollte der Analytiker zunächst nachweisen, dass alle Teile der Ausrüstung, die mit der Probe und den Reagenzien in Berührung kommen, frei von Interferenzen sind. Dies wird durch die Analyse eines Methodenleerwertes erreicht. Als fortlaufende Kontrolle sollte jedes Mal, wenn Proben extrahiert, gereinigt und analysiert werden, sowie bei einem Wechsel der Reagenzien ein Methodenleerwert extrahiert und auf die interessierenden Verbindungen analysiert werden, um eine chronische Laborkontamination zu verhindern.
9.4 Alle Methodenleerwerte, Matrix-Spike-Proben oder Wiederholungsproben sollten denselben Analyseverfahren (Abschnitt 11.0) unterzogen werden, die auch für die eigentlichen Proben verwendet werden.
9.5 Bei dieser Methode sollten Standard-Qualitätssicherungspraktiken angewandt werden, wie sie in den entsprechenden systematischen Planungsdokumenten und Labor-SOPs enthalten sind. Alle Betriebszustände des Instruments sollten aufgezeichnet werden.
9.6 Siehe auch Methode 3500 für die Qualitätskontrollverfahren für Extraktion und Probenvorbereitung und die für die determinativen QC-Verfahren zu verwendenden Bestimmungsmethoden.
9.7 Wenn in der entsprechenden Bestimmungsmethode aufgeführt, sollten allen Proben vor der Extraktion Surrogatstandards zugesetzt werden. Weitere Informationen sind den Methoden 3500 und 8000 sowie den entsprechenden Bestimmungsmethoden zu entnehmen.
9.8 Wie bereits erwähnt, sollte die Anwendung jeder Extraktionstechnik, einschließlich der Ultraschallextraktion, durch Daten gestützt werden, die die Leistungsfähigkeit des spezifischen Lösungsmittelsystems und der Betriebsbedingungen für die interessierenden Analyten in den interessierenden Konzentrationen in der Probenmatrix belegen.
10. Kalibrierung und Standardisierung
Es gibt keine Kalibrierungs- oder Standardisierungsschritte, die direkt mit diesem Probenextraktionsverfahren verbunden sind.
11. Verfahren
Wie in Abschnitt 1.4 erwähnt, ist die Ultraschallextraktion möglicherweise nicht so rigoros wie andere Extraktionsmethoden für Böden/Feststoffe. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass diese Methode ausdrücklich befolgt wird (einschließlich der Anweisungen des Herstellers), um eine maximale Extraktionsleistung zu erzielen. Für eine erfolgreiche Anwendung dieser Technik ist zumindest Folgendes zu beachten:
11.1 Handhabung von Proben
11.1.2 Abfallproben — Proben, die aus mehreren Phasen bestehen, müssen vor der Extraktion mit dem in Kapitel 2 beschriebenen Phasentrennverfahren vorbereitet werden. Dieses Extraktionsverfahren gilt nur für Feststoffe.
11.1.3 Trockene, mahlbare Abfallproben — Die Abfälle werden gemahlen oder anderweitig so zerkleinert, dass sie entweder durch ein 1-mm-Sieb fallen oder durch ein 1-mm-Loch extrudiert werden können. Geben Sie so viel Probe in den Zerkleinerungsapparat, dass Sie nach dem Zerkleinern mindestens 10 g erhalten.
ACHTUNG: Das Trocknen und Schleifen sollte unter einem Abzug erfolgen, um eine Kontamination des Labors zu vermeiden.
11.1.4 Klebrige, faserige oder ölige Materialien, die sich nicht mahlen lassen — Schneiden, schreddern oder zerkleinern Sie diese Materialien, damit sie sich mischen und die Probenoberflächen für die Extraktion möglichst gut freigelegt werden können.
11.2 Bestimmung des prozentualen Trockengewichts — Wenn die Probenergebnisse auf der Basis des Trockengewichts berechnet werden sollen, sollte eine separate Portion der Probe gleichzeitig mit der für die analytische Bestimmung verwendeten Portion gewogen werden.
VORSICHT: Der Trockenofen sollte in einer Abzugshaube untergebracht oder belüftet sein. Eine stark kontaminierte Sondermüllprobe kann zu einer erheblichen Laborkontamination führen.
Unmittelbar nach dem Wiegen des zu extrahierenden Probenaliquots wiegt man ein weiteres 5- bis 10-g-Aliquot der Probe in einen tarierten Tiegel. Dieses Aliquot wird über Nacht bei 105 Grad Celsius getrocknet. Vor dem Wiegen in einem Exsikkator abkühlen lassen.
Berechnen Sie das prozentuale Trockengewicht wie folgt:
% Trockengewicht = (g der trockenen Probe / g der Probe) x 100
Dieses ofengetrocknete Aliquot wird nicht für die Extraktion verwendet und sollte nach der Bestimmung des Trockengewichts auf geeignete Weise entsorgt werden.
11.3 Extraktionsverfahren bei niedriger Konzentration
Dieses Verfahren gilt für feste Proben, die voraussichtlich weniger als oder gleich 20 mg/kg an organischen Analysen enthalten.
Schritte vor der Beschallung
11.3.1 Die folgenden Schritte sollten schnell durchgeführt werden, um den Verlust der flüchtigeren extrahierbaren Stoffe zu vermeiden.
11.3.1.1 Wiegen Sie etwa 30 g der Probe in ein 400-mL-Becherglas. Notiere das Gewicht bis auf 0,1 g genau.
11.3.1.2 Für die Probe in jeder Charge, die für die Aufstockung ausgewählt wurde, werden 1,0 ml der Matrixaufstockungslösung hinzugefügt. Die Methode 3500 enthält Hinweise zur Auswahl der geeigneten Matrixaufstockungsverbindungen und -konzentrationen. Siehe auch die Anmerkung in Abschnitt 11.3.
11.3.1.3 Geben Sie 1,0 mL der Surrogat-Standardlösung zu allen Proben, aufgestockten Proben, QC-Proben und Leerproben. Die Methode 3500 enthält Hinweise zur Wahl der geeigneten Surrogatverbindungen und Konzentrationen. Siehe auch die Anmerkung in Abschnitt 11.3.
11.3.1.4 Wenn eine Gelpermeationsreinigung (siehe Methode 3640) durchgeführt werden soll, sollte der Analytiker entweder das doppelte Volumen der Surrogataufstockungslösung (und gegebenenfalls der Matrixaufstockungslösung) hinzufügen oder den endgültigen Extrakt auf die Hälfte des normalen Volumens aufkonzentrieren, um die Hälfte des Extrakts auszugleichen, die durch die Beladung der GPC-Säule verloren geht. Siehe auch die Anmerkung in Abschnitt 11.3.
11.3.1.5 Nicht poröse oder feuchte Proben (gummiartig oder tonartig), die keine frei fließende sandige Textur aufweisen, sind mit 60 g wasserfreiem Natriumsulfat mit einem Spatel zu mischen. Bei Bedarf kann mehr Natriumsulfat hinzugefügt werden. Nach Zugabe von Natriumsulfat sollte die Probe frei fließend sein. Siehe auch die Anmerkung in Abschnitt 11.3.
11.3.1.6 Sofort 100 mL des Extraktionslösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches zugeben (siehe Abschnitt 7.4 und Tabelle 2 für Informationen über die Wahl der Lösungsmittel).
11.3.2 Platzieren Sie die Unterseite der Spitze des 3/4-Zoll-Disruptors etwa 1/2 Zoll unter der Oberfläche des Lösungsmittels, aber oberhalb der Sedimentschicht.
HINWEIS: Vergewissern Sie sich, dass das Ultraschallhorn / die Sonotrode ordnungsgemäß gemäß den Anweisungen des Herstellers montiert ist.
11.3.3 Extrahieren Sie die Probe 3 Minuten lang mit Ultraschall, wobei die Leistungsregelung auf 100 % (volle Leistung) oder auf die vom Hersteller empfohlene Leistungseinstellung eingestellt ist, der Modusschalter auf Puls (pulsierende Energie anstelle von kontinuierlicher Energie) und der prozentuale Arbeitszyklus auf 50 % eingestellt ist (Energie 50 % der Zeit an und 50 % der Zeit aus). Verwenden Sie nicht die Mikrotip-Sonde.
11.3.4 Den Extrakt dekantieren und durch Filterpapier (z. B. Whatman Nr. 41 oder gleichwertig) in einem Buchner-Trichter filtrieren, der an einen sauberen 500-mL-Filtrationskolben angeschlossen ist. Alternativ kann der Extrakt in eine Zentrifugenflasche dekantiert und bei niedriger Drehzahl zentrifugiert werden, um Partikel zu entfernen.
11.3.5 Wiederholen Sie die Extraktion zwei weitere Male mit zwei zusätzlichen 100-mL-Portionen sauberen Lösungsmittels. Dekantieren Sie das Lösungsmittel nach jeder Ultraschallextraktion. Nach der letzten Ultraschallextraktion wird die gesamte Probe in den Buchner-Trichter gegossen, das Becherglas mit Extraktionslösungsmittel gespült und die Spülung in den Trichter gegeben.
Schritte nach der Beschallung
11.3.6 Falls erforderlich, wird der Extrakt vor der Analyse nach dem Verfahren in Abschnitt 11.5 konzentriert. Andernfalls ist mit Abschnitt 11.7 fortzufahren.
UP200St mit Mikro-Spitze für die Probenvorbereitung
11.4 Extraktionsverfahren bei mittlerer / hoher Konzentration
Dieses Verfahren gilt für feste Proben, die voraussichtlich mehr als 20 mg/kg organische Analyten enthalten.
Schritte vor der Beschallung
11.4.2 Für die Probe in jeder Charge, die für die Aufstockung ausgewählt wurde, werden 1,0 ml der Matrixaufstockungslösung zugegeben. Die Methode 3500 enthält Hinweise zur Auswahl der geeigneten Matrixaufstockungsverbindungen und -konzentrationen. Siehe auch die Anmerkung in Abschnitt 11.3.
11.4.3 Geben Sie 1,0 ml der Surrogataufstockungslösung zu allen Proben, aufgestockten Proben, QC-Proben und Leerproben. Die Methode 3500 enthält Hinweise zur Wahl der geeigneten Matrixaufstockungsverbindungen und -konzentrationen. Siehe auch den Hinweis in Abschnitt 11.3.
11.4.4 Wenn eine Gelpermeationsreinigung (siehe Methode 3640) durchgeführt werden soll, sollte der Analytiker entweder das doppelte Volumen der Surrogataufstockungslösung (und gegebenenfalls der Matrixaufstockungslösung) hinzufügen oder den endgültigen Extrakt auf die Hälfte des normalen Volumens aufkonzentrieren, um die Hälfte des Extrakts, die durch die Beladung der GPC-Säule verloren geht, auszugleichen.
11.4.5 Nicht poröse oder feuchte Proben (gummiartig oder tonartig), die keine frei fließende sandige Textur aufweisen, sind mit 2 g wasserfreiem Natriumsulfat mit einem Spatel zu mischen. Falls erforderlich, kann mehr Natriumsulfat zugegeben werden. Nach Zugabe von Natriumsulfat sollte die Probe frei fließend sein (siehe Anmerkung in Abschnitt 11.3).
11.4.6 Fügen Sie sofort das Volumen an Lösungsmittel hinzu, das erforderlich ist, um das Endvolumen auf 10,0 ml zu bringen, unter Berücksichtigung des hinzugefügten Volumens der Surrogate und Matrix-Spikes (siehe Abschnitt 7.4 und Tabelle 2 für Informationen zur Auswahl der Lösungsmittel).
11.4.7 Extrahieren Sie die Probe mit der konisch zulaufenden 1/8-Zoll-Mikrotip-Ultraschallsonde 2 Minuten lang bei Leistungsreglereinstellung 5 und mit Betriebsartschalter auf Impuls und prozentualer Einschaltdauer bei 50 %.
11.4.8 Eine Einweg-Pasteurpipette locker mit 2 bis 3 cm Glaswolle füllen. Filtern Sie den Probenextrakt durch die Glaswolle und sammeln Sie den Extrakt in einem geeigneten Behälter. Die gesamten 10 ml des Extraktionslösungsmittels können nicht aus der Probe zurückgewonnen werden. Daher sollte der Analytiker ein Volumen auffangen, das der Empfindlichkeit der zu verwendenden Bestimmungsmethode entspricht. Bei Methoden, bei denen der Extrakt nicht weiter aufkonzentriert werden muss (z. B. Methode 8081, bei der in der Regel ein endgültiges Extraktvolumen von 10 ml verwendet wird), kann der Extrakt in einer Szintillationsflasche oder einem anderen verschließbaren Behälter gesammelt werden. Bei Extrakten, die weiter konzentriert werden müssen, ist es ratsam, ein Standardvolumen für alle diese Proben zu sammeln, um die Berechnung der endgültigen Probenergebnisse zu vereinfachen. Sammeln Sie zum Beispiel 5,0 ml Extrakt in einem sauberen Konzentratorröhrchen. Dieses Volumen entspricht genau der Hälfte des Gesamtvolumens des ursprünglichen Probenextrakts. Berücksichtigen Sie, falls erforderlich, die „Verlust“ der Hälfte des Extrakts in die endgültigen Probenberechnungen einbeziehen oder den endgültigen Extrakt auf die Hälfte des nominalen Endvolumens konzentrieren (z. B. 0,5 mL gegenüber 1,0 mL), um den Verlust auszugleichen.
11.4.9 Falls erforderlich, wird der Extrakt vor der Analyse nach dem Verfahren in Abschnitt 11.5 oder Abschnitt 11.6 konzentriert. Andernfalls ist mit Abschnitt 11.7 fortzufahren.
Konzentrationsverfahren
Wenn es zur Erfüllung der Empfindlichkeitskriterien erforderlich ist, können die Probenextrakte aus dem Extraktionsverfahren mit niedriger oder mittlerer/hoher Konzentration entweder mit der K-D-Technik oder durch Stickstoffverdampfung auf das für die anzuwendende Bestimmungsmethode und die spezifische Anwendung erforderliche Endvolumen konzentriert werden.
11.5.1 Bauen Sie einen Kuderna-Danish (K-D)-Konzentrator zusammen, indem Sie ein 10-mL-Konzentratorröhrchen an einen Verdampfungskolben geeigneter Größe anschließen.
11.5.2 Der Extrakt wird getrocknet, indem man ihn durch eine Trockensäule mit etwa 10 g wasserfreiem Natriumsulfat leitet. Der getrocknete Extrakt wird im K-D-Konzentrator gesammelt.
11.5.3 Spülen Sie das Sammelrohr und die Trockensäule mit einer zusätzlichen 20-mL-Portion Lösungsmittel in den K-D-Kolben, um einen quantitativen Transfer zu erreichen.
11.5.4 Ein oder zwei saubere Siedechips in den Kolben geben und eine Snyder-Säule mit drei Kugeln anbringen. Die Glasgeräte zur Rückgewinnung von Lösungsmitteldämpfen (Kondensator und Auffangvorrichtung, siehe Abschnitt 6.9) werden nach den Anweisungen des Herstellers an der Snyder-Säule der K-D-Apparatur befestigt. Die Snyder-Säule wird durch Zugabe von etwa 1 mL Methylenchlorid (oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel) am oberen Ende der Säule vorgenetzt. Stellen Sie die K-D-Apparatur auf ein heißes Wasserbad (15 – 20 EC über dem Siedepunkt des Lösungsmittels), so dass das Konzentratorrohr teilweise in das heiße Wasser eintaucht und die gesamte untere gerundete Oberfläche des Kolbens von heißem Dampf umspült wird. Die vertikale Position der Apparatur und die Wassertemperatur werden so eingestellt, dass die Konzentration in 10 – 20 Minuten. Bei der richtigen Destillationsgeschwindigkeit klappern die Kugeln der Kolonne aktiv, aber die Kammern werden nicht geflutet. Wenn das scheinbare Flüssigkeitsvolumen 1 mL erreicht hat, nimmt man die K-D-Apparatur aus dem Wasserbad und lässt sie mindestens 10 Minuten lang abtropfen und abkühlen.
ACHTUNG: Lassen Sie den Extrakt nicht eintrocknen, da dies zu einem starken Verlust einiger Analyten führt. Phosphororganische Pestizide sind besonders anfällig für derartige Verluste.
11.5.4.1 Wenn ein Lösungsmittelaustausch erforderlich ist (wie in Tabelle 2 oder der entsprechenden Bestimmungsmethode angegeben), wird die Snyder-Säule kurzzeitig entfernt, 50 ml des Austauschlösungsmittels und ein neuer Siedechip hinzugefügt.
11.5.4.2 Bringen Sie die Snyder-Kolonne wieder an. Konzentrieren Sie den Extrakt und erhöhen Sie dabei gegebenenfalls die Temperatur des Wasserbads, um eine angemessene Destillationsrate aufrechtzuerhalten.
11.5.5 Entfernen Sie die Snyder-Säule. Spülen Sie den K-D-Kolben und die unteren Anschlüsse der Snyder-Säule in das Konzentratorrohr mit 1 – 2 mL des Lösungsmittels. Der Extrakt kann mit einem der in Abschnitt 11.6 beschriebenen Verfahren weiter konzentriert oder auf ein Endvolumen von 5,0 – 10,0 mL mit einem geeigneten Lösungsmittel (siehe Tabelle 2 oder die entsprechende Bestimmungsmethode). Wenn Schwefelkristalle vorhanden sind, fahren Sie mit Methode 3660 zur Reinigung fort.
11.6 Ist eine weitere Aufkonzentrierung erforderlich, so ist entweder die Mikro-Snyder-Säulentechnik (siehe Abschnitt 11.6.1) oder die Stickstoffverdampfungstechnik (siehe Abschnitt 11.6.2) anzuwenden.
11.6.1 Mikro-Snyder-Säulentechnik
11.6.1.1 Einen frischen, sauberen Siedechip in das Konzentratorrohr geben und eine Mikro-Snyder-Säule mit zwei Kugeln direkt an das Konzentratorrohr anschließen. Die Glasgeräte zur Rückgewinnung von Lösungsmitteldämpfen (Kondensator und Auffangvorrichtung) werden gemäß den Anweisungen des Herstellers an der Mikro-Snyder-Säule der K-D-Apparatur angebracht. Befeuchten Sie die Snyder-Säule vor, indem Sie 0,5 mL Methylenchlorid oder das Austauschlösungsmittel oben auf die Säule geben. Stellen Sie die Mikrokonzentrationsapparatur in ein heißes Wasserbad, so dass das Konzentratorrohr teilweise in das heiße Wasser eingetaucht ist. Passen Sie die vertikale Position der Apparatur und die Wassertemperatur nach Bedarf an, um die Konzentration in 5 – 10 Minuten. Bei der richtigen Destillationsgeschwindigkeit klappern die Kugeln der Kolonne aktiv, aber die Kammern werden nicht geflutet.
11.6.1.2 Wenn das scheinbare Flüssigkeitsvolumen 0,5 mL erreicht hat, nimmt man die Apparatur aus dem Wasserbad und lässt sie mindestens 10 Minuten lang abtropfen und abkühlen. Entfernen Sie die Snyder-Säule und spülen Sie ihre unteren Anschlüsse mit 0,2 mL Lösungsmittel in das Konzentratorröhrchen. Stellen Sie das endgültige Extraktvolumen auf 1,0 – 2,0 mL.
ACHTUNG: Lassen Sie den Extrakt nicht eintrocknen, da dies zu einem starken Verlust einiger Analyten führt. Phosphororganische Pestizide sind besonders anfällig für derartige Verluste.
11.6.2 Stickstoff-Verdampfungstechnik
11.6.2.1 Das Konzentratorröhrchen in ein warmes Bad (30 °C) stellen und das Lösungsmittelvolumen mit einem sanften Strom sauberen, trockenen Stickstoffs (durch eine Aktivkohlesäule gefiltert) auf 0,5 mL eindampfen.
ACHTUNG: Zwischen der Kohlenstofffalle und der Probe dürfen keine neuen Kunststoffschläuche verwendet werden, da sie Phthalat-Interferenzen verursachen können.
11.6.2.2 Spülen Sie die Innenwand des Konzentratorrohrs während der Konzentration mehrmals mit Lösungsmittel ab. Während des Verdampfens ist das Konzentratorröhrchen so zu positionieren, dass die Kondensation von Wasser im Extrakt vermieden wird. Bei normalen Verfahren darf der Extrakt nicht trocken werden.
ACHTUNG: Lassen Sie den Extrakt nicht eintrocknen, da dies zu einem starken Verlust einiger Analyten führt. Phosphororganische Pestizide sind besonders anfällig für derartige Verluste.
11.7 Der Extrakt kann nun Reinigungsverfahren unterzogen oder mit Hilfe der geeigneten Bestimmungstechnik(en) auf die Zielanalyten analysiert werden. Wenn der Extrakt nicht sofort weiterverarbeitet werden soll, ist das Konzentratorröhrchen zu verschließen und im Kühlschrank zu lagern. Wird der Extrakt länger als 2 Tage gelagert, sollte er in ein Fläschchen mit einem PTFE-ausgekleideten Schraubverschluss umgefüllt und entsprechend beschriftet werden.
12. Datenanalyse und Berechnungen
Es gibt keine Berechnungen, die explizit mit diesem Extraktionsverfahren verbunden sind. Für die Berechnung der endgültigen Probenergebnisse siehe die entsprechende Bestimmungsmethode.
13. Leistung der Methode
14. Vermeidung von Umweltverschmutzung
14.1 Die Vermeidung von Umweltverschmutzung umfasst alle Techniken, die die Menge und/oder Toxizität von Abfällen am Entstehungsort verringern oder beseitigen. Im Laborbetrieb gibt es zahlreiche Möglichkeiten zur Vermeidung von Umweltverschmutzung. Das EPA hat eine bevorzugte Hierarchie von Umweltmanagementtechniken aufgestellt, die die Vermeidung von Umweltverschmutzung als erste Option vorsieht. Wann immer es möglich ist, sollte das Laborpersonal Techniken zur Vermeidung von Umweltverschmutzung anwenden, um das Abfallaufkommen zu reduzieren. Wenn Abfälle nicht an der Quelle reduziert werden können, empfiehlt die Agentur Recycling als nächstbeste Option.
14.2 Informationen über die Vermeidung von Umweltverschmutzung, die für Laboratorien und Forschungseinrichtungen relevant sein können, finden Sie in Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction, erhältlich bei der American Chemical Society's Department of Government Relations and Science Policy, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Abfallwirtschaft
Abzugshauben und Labortischarbeiten, die Einhaltung des Wortlauts und des Geistes aller Genehmigungen und Vorschriften für Abwassereinleitungen sowie die Einhaltung aller Vorschriften für feste und gefährliche Abfälle, insbesondere der Vorschriften zur Identifizierung gefährlicher Abfälle und der Beschränkungen für die Entsorgung auf dem Grundstück. Weitere Informationen zur Abfallentsorgung finden Sie im "Waste Management Manual for Laboratory Personnel", das bei der American Chemical Society unter der in Abschnitt 14.2 angegebenen Adresse erhältlich ist.
Literatur
- 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.
Wissenswertes
Ultraschall-Homogenisatoren werden oft als Sonicator, Ultraschall-Lysegerät, Ultraschall-Disruptor, Ultraschall-Labormühle, Sono-Ruptor, Sonifier, Dismembrator, Zell-Disruptor, Ultraschall-Dispergierer oder Ultraschalldispergiergerät bezeichnet. Die unterschiedlichen Bezeichnungen ergeben sich aus den zahlreichen verschiedenen Anwendungen, für die Ultraschallgeräte eingesetzt werden können.
Verschiedene Sonotrodengrößen für das UP200Ht