EPA3550-ultraääniuutto-opas
Ultraääniuutto on vihreä, ympäristöystävällinen uuttomenetelmä, jota voidaan käyttää sekä pienille laboratorionäytteille että arvokkaiden yhdisteiden uuttamiseen kaupallisessa tuotantomittakaavassa. Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto (EPA) suosittelee erilaisia analyyttisen kemian menetelmiä ja ominaisuuksien testausmenetelmiä, ympäristön näytteenottoa ja seurantaa sekä laadunvarmistusta Resource Conservation and Recovery Act (RCRA) -lain toimeenpanon tueksi. EPA on julkaissut seuraavat ohjeet ultraääniavusteista uuttoa varten:
MENETELMÄ 3550C – Ultraääniuutto
1. Soveltamisala ja käyttö
Lisäksi SW-846-menetelmät on tarkoitettu ohjeellisiksi menetelmiksi, lukuun ottamatta tapauksia, joissa menetelmän käyttö on pakollista menetelmällä määriteltyjen parametrien analysoimiseksi. Ne sisältävät yleistä tietoa analyyttisen menettelyn tai tekniikan suorittamisesta. Laboratorio voi käyttää tätä tietoa lähtökohtana laatiessaan oman yksityiskohtaisen vakiotoimintaohjeensa (SOP) joko yleiseen käyttöön tai tiettyyn projektisovellukseen. Tämän menetelmän sisältämät suorituskykytiedot ovat ainoastaan ohjeellisia, eikä niitä ole tarkoitettu käytettäviksi eikä niitä saa käyttää ehdottomina laadunvalvonnan (QC) hyväksymiskriteereinä laboratorion akkreditoinnissa.
1.1 Tässä menetelmässä kuvataan menettely haihtumattomien ja puolihaihtuvien orgaanisten yhdisteiden uuttamiseksi kiinteistä aineista, kuten maa-aineksista, lietteistä ja jätteistä. Ultraääniprosessi varmistaa näytematriisin ja uuttoliuottimen tiiviin kosketuksen.
1.2 Tämä menetelmä jakautuu kahteen menettelyyn orgaanisten yhdisteiden odotetun pitoisuuden perusteella. Pienen pitoisuuden menettely (kohta 11.3) on tarkoitettu yksittäisille orgaanisille komponenteille, joiden odotettu pitoisuus on enintään 20 mg/kg. Siinä käytetään suurempaa näytemäärää ja kolmea peräkkäistä uuttoa (pienemmät pitoisuudet ovat vaikeampia uuttaa). Keskisuuren/suuren pitoisuuden menettely (kohta 11.4) on tarkoitettu yksittäisille orgaanisille komponenteille, joiden odotettu pitoisuus on yli 20 mg/kg. Siinä käytetään pienempää näytettä ja yhtä uuttoa.
1.3 On erittäin suositeltavaa, että uutteet puhdistetaan jollakin tavalla (esimerkiksi 3600-sarjan menetelmällä) ennen analysointia.
1.4 Menetelmän (mukaan lukien valmistajan ohjeet) tarkka noudattaminen on ratkaisevan tärkeää suurimman mahdollisen uuttotehokkuuden saavuttamiseksi. Uuttomenettelyn kriittisiä näkökohtia käsitellään kohdassa 11.0. Tarkista yksityiskohtaiset käyttöasetukset valmistajan ohjeista.
1.5 Tässä menetelmässä kuvataan vähintään kolme uuttoliuotinjärjestelmää, joita voidaan käyttää eri analyyttiryhmille (katso kohta 7.4). Muitakin liuotinjärjestelmiä voidaan käyttää, jos niiden riittävä suorituskyky voidaan osoittaa tutkittaville analyyteille. Uuttoliuottimen valinta riippuu tutkittavista analyyteistä, eikä mikään yksittäinen liuotin sovellu yleisesti kaikille analyyttiryhmille. Koska ultraääniuuton tehokkuudesta on esitetty huolia erityisesti pitoisuuksilla, jotka ovat lähellä noin 10 μg/kg:aa tai sen alapuolella, analyytikon on ehdottomasti osoitettava kyseisen liuotinjärjestelmän ja käyttöolosuhteiden suorituskyky tutkittaville analyyteille ja pitoisuuksille. Tämä osoittaminen koskee kaikkia käytettäviä liuotinjärjestelmiä, myös tässä menetelmässä erikseen lueteltuja. Vähintään siihen on sisällyttävä menetelmässä 3500 kuvattu pätevyyden alustava osoittaminen puhtaalla vertailumatriisilla. Menetelmässä 8000 kuvataan menettelyjä, joita voidaan käyttää suorituskykykriteerien kehittämiseen tällaisia osoituksia sekä matriisilisäysnäytteiden ja laboratorion kontrollinäytteiden tuloksia varten.
1.6 EPA huomauttaa, että ultraääniuuton tehokkuudesta organofosforitorjunta-aineille pienillä miljardisosapitoisuuksilla (ppb) ja niitä pienemmillä pitoisuuksilla on saatavilla vain vähän julkaistua tietoa. Siksi tämän menetelmän käyttöä erityisesti näille yhdisteille tulisi tukea suorituskykytiedoilla, kuten edellä ja menetelmässä 3500 käsitellyillä tiedoilla.
1.7 Ennen tämän menetelmän käyttöä analyytikkoja kehotetaan tutustumaan kunkin kokonaisanalyysissä mahdollisesti käytettävän menettelytyypin perusmenetelmään (esimerkiksi menetelmät 3500, 3600, 5000 ja 8000). Niissä on lisätietoa laadunvalvontamenettelyistä, QC-hyväksymiskriteerien kehittämisestä ja laskelmista sekä yleisiä ohjeita. Analyytikkojen tulisi myös tutustua oppaan alussa olevaan vastuuvapauslausekkeeseen ja luvun kaksi tietoihin. Niissä annetaan ohjeita menetelmien, laitteiden, materiaalien, reagenssien ja tarvikkeiden valinnassa tarkoitetusta joustavuudesta sekä analyytikon vastuusta osoittaa, että käytetyt tekniikat soveltuvat tutkittaville analyyteille kyseisessä matriisissa ja tarkasteltavilla pitoisuustasoilla.
Lisäksi analyytikoille ja tietojen käyttäjille huomautetaan, että SW-846-menetelmien käyttö liittovaltion testausvaatimusten täyttämiseksi ei ole pakollista, ellei sitä ole nimenomaisesti määrätty säädöksessä. EPA tarjoaa tämän menetelmän sisältämät tiedot ohjeiksi analyytikoille ja sääntelyn piiriin kuuluville toimijoille, jotta nämä voivat tehdä tarvittavat ratkaisut sellaisten tulosten tuottamiseksi, jotka täyttävät aiotun sovelluksen tietojen laatutavoitteet.
1.8 Tätä menetelmää saavat käyttää vain asianmukaisen kokemuksen ja koulutuksen saaneet analyytikot tai heidän valvonnassaan työskentelevät henkilöt. Jokaisen analyytikon on osoitettava kykynsä tuottaa hyväksyttäviä tuloksia tällä menetelmällä. Kuten edellä todettiin, tällaiset osoitukset koskevat erikseen tutkittavia analyyttejä ja käytettyä liuotinjärjestelmää sekä pienen ja keskisuuren/suuren pitoisuuden näytteille käytettäviä menettelyjä.
Usean näytteen ultraäänilaite ”VialTweeter” useiden suljettujen näytepullojen ja koeputkien samanaikaiseen näytteenvalmisteluun
2. Menetelmän yhteenveto
2.1 Pienen pitoisuuden menettely – Näyte sekoitetaan vedettömään natriumsulfaattiin vapaasti valuvan jauheen muodostamiseksi. Seos uutetaan liuottimella kolme kertaa ultraääniuuttoa käyttäen. Uute erotetaan näytteestä tyhjiösuodatuksella tai sentrifugoinnilla. Uute on valmis lopulliseen väkevöintiin, puhdistukseen ja/tai analysointiin.
2.2 Keskisuuren/suuren pitoisuuden menettely – Näyte sekoitetaan vedettömään natriumsulfaattiin vapaasti valuvan jauheen muodostamiseksi. Se uutetaan liuottimella kerran ultraääniuuttoa käyttäen. Osa uutteesta kerätään puhdistusta ja/tai analysointia varten.
3. Määritelmät
Katso tähän menetelmään mahdollisesti liittyvät määritelmät luvusta yksi ja valmistajan ohjeista.
4. Häiriöt
4.1 Liuottimet, reagenssit, lasivälineet ja muut näytteenkäsittelyvälineet voivat aiheuttaa näytteiden analysoinnissa artefakteja ja/tai häiriöitä. Kaikkien näiden materiaalien häiriöttömyys analyysiolosuhteissa on osoitettava analysoimalla menetelmän nollanäytteitä.
Reagenssien huolellinen valinta ja liuottimien puhdistaminen tislaamalla kokonaan lasista valmistetuissa järjestelmissä voivat olla tarpeen. Katso yksityiskohtaiset laadunvalvontaohjeet kustakin käytettävästä menetelmästä ja yleiset lasivälineiden puhdistusohjeet luvusta neljä.
4.2 Häiriöt ovat tavallisesti tutkittaville analyyteille ominaisia. Katso siksi uuttamisen häiriöitä koskevat yksityiskohtaiset ohjeet menetelmästä 3500 ja asianmukaisista määritysmenetelmistä.
5. Turvallisuus
Tämä menetelmä ei käsittele kaikkia sen käyttöön liittyviä turvallisuuskysymyksiä. Laboratorio vastaa turvallisen työympäristön ylläpitämisestä ja ajantasaisen tietoaineiston ylläpitämisestä OSHA-määräyksistä, jotka koskevat tässä menetelmässä lueteltujen kemikaalien turvallista käsittelyä. Käyttöturvallisuustiedotteiden (MSDS) kokoelman tulisi olla kaikkien näihin analyyseihin osallistuvien henkilöiden saatavilla.
6. Laitteet ja tarvikkeet
Kauppanimet ja kaupalliset tuotteet mainitaan tässä oppaassa vain havainnollistamistarkoituksessa, eikä niiden mainitseminen merkitse EPA:n hyväksyntää tai yksinomaista käyttösuositusta. SW-846-menetelmissä mainitut tuotteet ja laiteasetukset ovat niitä, joita on käytetty menetelmän kehittämisessä tai joita virasto on myöhemmin arvioinut. Myös muita kuin tässä oppaassa lueteltuja lasivälineitä, reagensseja, tarvikkeita, laitteita ja asetuksia voidaan käyttää, jos menetelmän aiottuun sovellukseen soveltuva suorituskyky on osoitettu ja dokumentoitu.
Tässä osiossa ei luetella tavanomaisia laboratorion lasivälineitä (esimerkiksi dekantterilaseja ja pulloja).
6.2 Ultraäänivalmistelu – On käytettävä titaanikärjellä varustettua sonotrodityyppistä laitetta tai laitetta, jolla saavutetaan asianmukainen suorituskyky. (esim. UP200Ht tai UP200St)
6.2.1 Ultraäänihajotin – Hajottimen tehon on oltava vähintään 300 wattia, ja siinä on oltava pulssitoiminto. Kavitaatioäänen vähentämiseen suunniteltua laitetta suositellaan. Noudata valmistajan ohjeita hajottimen valmistelemiseksi pienen ja keskisuuren/suuren pitoisuuden näytteiden uuttamiseen. (esim. UP400S)
6.2.2 Käytä pienen pitoisuuden menetelmässä 3/4 tuuman sonotrodia ja keskisuuren/suuren pitoisuuden menetelmässä 1/8 tuuman kapenevaa mikrokärkeä, joka on kiinnitetty 1/2 tuuman sonotrodiin.
6.3 Äänisuojakotelo – Kuulovaurioiden välttämiseksi suositellaan äänisuojakotelon käyttöä (esimerkiksi äänisuojakotelo SPB-L). Näin ultraäänikäsittelyn kavitaatiomelua voidaan vähentää huomattavasti.
Muut laitteet
6.4.1 Kuivausuuni – Pystyy ylläpitämään lämpötilan 105 degC.
6.4.2 Eksikkaattori.
6.4.3 Upokkaat – Posliiniset tai kertakäyttöiset alumiiniset.
6.5 Pasteur-pipetit – 1 mL, lasiset, kertakäyttöiset.
6.7 Tyhjiö- tai painesuodatuslaitteisto
6.7.1 Büchner-suppilo
6.7.2 Suodatinpaperi
6.8 Kuderna-Danish (K-D) -laitteisto
6.8.1 Väkevöintiputki – 10 mL, asteikollinen. Hiottua lasitulppaa käytetään estämään uutteiden haihtuminen.
6.8.2 Haihdutuspullo – 500 mL. Kiinnitä pullo väkevöintiputkeen jousilla, puristimilla tai vastaavilla kiinnikkeillä.
6.8.3 Snyder-kolonni – Kolmipalloinen makrokolonni.
6.8.4 Snyder-kolonni – Kaksipalloinen mikrokolonni.
6.8.5 Jouset – 1/2 tuumaa.
6.9 Liuotinhöyryn talteenottojärjestelmä.
HUOMAUTUS: Näitä lasivälineitä suositellaan liuottimen talteenottoon väkevöintimenettelyissä, joissa on käytettävä Kuderna-Danish-haihdutusväkevöintilaitteita. Tämän laitteiston sisällyttäminen järjestelmään voi olla pakollista haihtuvien orgaanisten aineiden ilmapäästöjä säätelevien liittovaltion, osavaltion tai paikallisten kunnallisten määräysten perusteella. EPA suosittelee tämäntyyppisen talteenottojärjestelmän sisällyttämistä järjestelmään keinona toteuttaa päästöjen vähentämisohjelma. Liuottimen talteenotto on keino noudattaa jätteen minimointia ja ympäristön pilaantumisen ehkäisyä koskevia aloitteita.
6.10 Kiehumakivet – Liuottimella uutetut, noin 10/40 mesh (piikarbidi tai vastaava).
6.11 Vesihaude – Lämmitettävä, samankeskisistä renkaista koostuvalla kannella varustettu, lämpötilan säätötarkkuus ± 5 degC. Haudetta tulisi käyttää vetokaapissa.
6.12 Vaaka – Ylhäältä täytettävä, pystyy punnitsemaan tarkasti lähimpään 0,01 g:aan.
6.13 Näytepullot – 2 mL, GC-automaattinäytteensyöttäjää varten, varustettu polytetrafluorieteenillä (PTFE) vuoratuilla kierrekorkeilla tai puristuskorkeilla.
6.14 Lasiset tuikepullot – 20 mL, varustettu PTFE-vuoratuilla kierrekorkeilla.
6.15 Spatula – Ruostumatonta terästä tai PTFE:tä.
6.16 Kuivauskolonni – Borosilikaattilasinen kromatografiakolonni, jonka sisähalkaisija on 20 mm ja jonka pohjalla on lasivillaa.
HUOMAUTUS: Sintratuilla lasilevyillä varustettuja kolonneja on vaikea puhdistaa kontaminaatiosta sen jälkeen, kun niitä on käytetty voimakkaasti kontaminoituneiden uutteiden kuivaamiseen. Saatavilla on kolonneja, joissa ei ole sintrattuja levyjä.
Käytä pientä lasivillatulppaa adsorbentin pidättämiseen. Esipese lasivillatulppa 50 mL:lla asetonia ja sen jälkeen 50 mL:lla eluointiliuotinta ennen kolonnin täyttämistä adsorbentilla.
6.17 Typpihaihdutuslaite (valinnainen) – N-Evap, 12- tai 24-paikkainen (Organomation Model 112 tai vastaava).
7. Reagenssit ja standardit
7.2 Orgaanisista aineista vapaa reagenssivesi. Kaikki tämän menetelmän viittaukset veteen tarkoittavat luvussa yksi määriteltyä orgaanisista aineista vapaata reagenssivettä.
7.3 Natriumsulfaatti (rakeinen, vedetön), Na2SO4. Puhdista kuumentamalla matalalla tarjottimella lämpötilassa 400 degC 4 tunnin ajan tai esipuhdistamalla natriumsulfaatti metyleenikloridilla. Jos natriumsulfaatti esipuhdistetaan metyleenikloridilla, tulisi analysoida menetelmän nollanäyte sen osoittamiseksi, ettei natriumsulfaatista aiheudu häiriöitä.
7.4 Uuttoliuottimet
Näytteet tulisi uuttaa liuotinjärjestelmällä, joka antaa tutkittaville analyyteille optimaalisen, toistettavan saannon näytematriisista tutkittavilla pitoisuuksilla. Uuttoliuottimen valinta riippuu tutkittavista analyyteistä, eikä mikään yksittäinen liuotin sovellu yleisesti kaikille analyyttiryhmille. Käytetystä liuotinjärjestelmästä riippumatta, myös tässä menetelmässä erikseen lueteltuja järjestelmiä käytettäessä, analyytikon on osoitettava riittävä suorituskyky tutkittaville analyyteille tarkasteltavilla pitoisuustasoilla. Vähintään tähän on sisällyttävä menetelmässä 3500 kuvattu pätevyyden alustava osoittaminen puhtaalla vertailumatriisilla. Menetelmässä 8000 kuvataan menettelyjä, joita voidaan käyttää suorituskykykriteerien kehittämiseen tällaisia osoituksia sekä matriisilisäysnäytteiden ja laboratorion kontrollinäytteiden tuloksia varten.
Monet jäljempänä kuvatuista liuotinjärjestelmistä sisältävät veteen sekoittuvan liuottimen, kuten asetonin, ja veteen sekoittumattoman liuottimen, kuten metyleenikloridin tai heksaanin, yhdistelmän. Veteen sekoittuvan liuottimen tarkoituksena on helpottaa märkien kiinteiden aineiden uuttamista mahdollistamalla liuotinseoksen tunkeutuminen kiinteiden hiukkasten pinnalla olevan vesikerroksen läpi. Veteen sekoittumaton liuotin uuttaa orgaanisia yhdisteitä, joiden poolisuus on samankaltainen. Siksi poolitonta liuotinta, kuten heksaania, käytetään usein poolittomille analyyteille, kuten PCB-yhdisteille, kun taas poolista liuotinta, kuten metyleenikloridia, voidaan käyttää poolisille analyyteille. Myös asetonin poolisuus voi auttaa poolisten analyyttien uuttamista liuotinseosjärjestelmissä.
Taulukossa 1 esitetään esimerkkejä saantotiedoista valituille puolihaihtuville orgaanisille yhdisteille, jotka on uutettu NIST SRM -vertailumateriaalista erilaisilla uuttoliuotinjärjestelmillä. Seuraavissa kohdissa annetaan ohjeita liuottimien valintaan eri analyyttiluokille.
Kaikkien liuottimien tulisi olla torjunta-aineanalyysilaatuisia tai vastaavia. Liuottimista voidaan poistaa kaasut ennen käyttöä.
7.4.1 Puolihaihtuvat orgaaniset yhdisteet voidaan uuttaa asetonilla/heksaanilla (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) tai asetonilla/metyleenikloridilla (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Organoklooritorjunta-aineet voidaan uuttaa asetonilla/heksaanilla (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) tai asetonilla/metyleenikloridilla (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 PCB-yhdisteet voidaan uuttaa asetonilla/heksaanilla (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), asetonilla/metyleenikloridilla (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) tai heksaanilla (C6H14).
7.4.4 Muitakin liuotinjärjestelmiä voidaan käyttää, jos analyytikko voi osoittaa riittävän suorituskyvyn tutkittaville analyyteille tutkittavilla pitoisuuksilla kyseisessä näytematriisissa (katso menetelmä 3500).
7.5 Vaihtoliuottimet – Joitakin määritysmenetelmiä käytettäessä uuttoliuotin on vaihdettava liuottimeen, joka soveltuu kyseisessä määritysmenetelmässä käytettäville laitteille. Katso sopivan vaihtoliuottimen valintaohjeet käytettävästä määritysmenetelmästä. Kaikkien liuottimien on oltava torjunta-aineanalyysilaatuisia tai vastaavia. Jäljempänä annetaan esimerkkejä vaihtoliuottimista.
7.5.1 Heksaani, C6H14
7.5.2 2-propanoli, (CH3)2CHOH
7.5.3 Sykloheksaani, C6H12
7.5.4 Asetonitriili, CH3CN
7.5.5 Metanoli, CH3OH
Äänisuojakotelo SPB-L vähentää ultraäänikäsittelyn kavitaatiomelua huomattavasti.
8. Näytteenotto, säilöntä ja säilytys
8.1 Katso luvun neljä johdantoaineisto, menetelmä 3500 ”Orgaaniset analyytit” ja käytettävät erityiset määritysmenetelmät.
8.2 Tällä menettelyllä uutettavat kiinteät näytteet tulisi ottaa ja säilyttää samalla tavalla kuin muutkin puolihaihtuvia orgaanisia yhdisteitä sisältävät kiinteät näytteet.
9. Laadunvalvonta
9.2 Pätevyyden alustava osoittaminen
Jokaisen laboratorion on osoitettava alustava pätevyytensä kullakin käyttämällään näytteenvalmistelu- ja määritysmenetelmän yhdistelmällä tuottamalla puhtaassa matriisissa olevista kohdeanalyyteistä tietoja, joiden oikeellisuus ja täsmällisyys ovat hyväksyttäviä. Laboratorion on myös toistettava pätevyyden osoittaminen aina, kun uusia työntekijöitä koulutetaan tai laitteistoon tehdään merkittäviä muutoksia. Katso pätevyyden osoittamisen toteuttamista koskevat tiedot menetelmästä 8000.
9.3 Aluksi, ennen näytteiden käsittelyä, analyytikon tulisi osoittaa, että kaikki näytteen ja reagenssien kanssa kosketuksissa olevat laitteiston osat ovat häiriöttömiä. Tämä tehdään analysoimalla menetelmän nollanäyte. Jatkuvana tarkistuksena menetelmän nollanäyte tulisi uuttaa ja analysoida tutkittavien yhdisteiden osalta aina, kun näytteitä uutetaan, puhdistetaan ja analysoidaan, sekä reagenssien vaihtuessa, jotta voidaan varautua jatkuvaan laboratoriokontaminaatioon.
9.4 Kaikille menetelmän nollanäytteille, matriisilisäysnäytteille ja rinnakkaisnäytteille tulisi tehdä samat analyyttiset menettelyt (kohta 11.0) kuin varsinaisille näytteille.
9.5 Tämän menetelmän yhteydessä tulisi käyttää tavanomaisia laadunvarmistuskäytäntöjä, jotka sisältyvät asianmukaisiin järjestelmällisiin suunnitteluasiakirjoihin ja laboratorion vakiotoimintaohjeisiin. Kaikki laitteiden käyttöolosuhteet tulisi kirjata.
9.6 Katso myös uuton ja näytteenvalmistelun laadunvalvontamenettelyt menetelmästä 3500 ja määrityksen laadunvalvontamenettelyt käytettävistä määritysmenetelmistä.
9.7 Jos asianmukaisessa määritysmenetelmässä niin mainitaan, kaikkiin näytteisiin tulisi lisätä surrogaattistandardit ennen uuttoa. Katso lisätietoja menetelmistä 3500 ja 8000 sekä asianmukaisista määritysmenetelmistä.
9.8 Kuten aiemmin todettiin, minkä tahansa uuttotekniikan, myös ultraääniuuton, käyttöä tulisi tukea tiedoilla, jotka osoittavat kyseisen liuotinjärjestelmän ja käyttöolosuhteiden suorituskyvyn tutkittaville analyyteille tarkasteltavilla pitoisuustasoilla kyseisessä näytematriisissa.
10. Kalibrointi ja standardointi
Tähän näytteen uuttomenettelyyn ei liity suoraan kalibrointi- tai standardointivaiheita.
11. Menettely
Kuten kohdassa 1.4 todetaan, ultraääniuutto ei välttämättä ole yhtä perusteellinen menetelmä kuin muut maa-ainesten/kiinteiden aineiden uuttomenetelmät. Siksi tämän menetelmän (mukaan lukien valmistajan ohjeet) tarkka noudattaminen on ratkaisevan tärkeää suurimman mahdollisen uuttotehokkuuden saavuttamiseksi. Tämän tekniikan onnistunut käyttö edellyttää vähintään seuraavaa:
11.1 Näytteiden käsittely
11.1.2 Jätenäytteet – Useista faaseista koostuvat näytteet on valmisteltava ennen uuttoa luvussa kaksi kuvatulla faasierotusmenettelyllä. Tämä uuttomenettely on tarkoitettu vain kiinteille aineille.
11.1.3 Jauhamiseen soveltuvat kuivat jätenäytteet – Jauha tai hienonna jäte muuten niin, että se joko läpäisee 1 mm:n seulan tai voidaan puristaa 1 mm:n reiän läpi. Lisää jauhatuslaitteeseen riittävästi näytettä, jotta jauhatuksen jälkeen saadaan vähintään 10 g.
VAROITUS: Kuivaus ja jauhatus tulisi tehdä vetokaapissa laboratorion kontaminaation välttämiseksi.
11.1.4 Kumimaiset, kuitumaiset tai öljyiset materiaalit, jotka eivät sovellu jauhamiseen – Leikkaa, silppua tai pienennä näitä materiaaleja muuten, jotta sekoittuminen ja näytepintojen mahdollisimman suuri altistuminen uutolle ovat mahdollisia.
11.2 Kuiva-aineprosentin määrittäminen – Kun näytetulokset lasketaan kuivapainon perusteella, erillinen näyte-erä tulisi punnita samaan aikaan kuin analyyttiseen määritykseen käytettävä erä.
VAROITUS: Kuivausuunin tulisi sijaita vetokaapissa tai olla varustettu ilmanpoistolla. Voimakkaasti kontaminoitunut vaarallisen jätteen näyte voi aiheuttaa merkittävää laboratoriokontaminaatiota.
Punnitse välittömästi uutettavan näyte-erän punnitsemisen jälkeen lisäksi 5–10 g:n näyte-erä taarattuun upokkaaseen. Kuivaa tämä erä yön yli lämpötilassa 105 degC. Anna jäähtyä eksikkaattorissa ennen punnitsemista.
Laske kuiva-aineprosentti seuraavasti:
% kuiva-ainetta = (kuivan näytteen massa g / näytteen massa g) x 100
Tätä uunikuivattua näyte-erää ei käytetä uuttoon, ja se tulisi hävittää asianmukaisesti kuivapainon määrittämisen jälkeen.
11.3 Pienen pitoisuuden uuttomenettely
Tämä menettely koskee kiinteitä näytteitä, joiden odotetaan sisältävän enintään 20 mg/kg orgaanisia analyyttejä.
Vaiheet ennen ultraäänikäsittelyä
11.3.1 Seuraavat vaiheet tulisi tehdä nopeasti haihtuvampien uutettavien aineiden hävikin välttämiseksi.
11.3.1.1 Punnitse noin 30 g näytettä 400 mL:n dekantterilasiin. Kirjaa massa lähimpään 0,1 g:aan.
11.3.1.2 Lisää kussakin erässä lisäykseen valittuun näytteeseen 1,0 mL matriisilisäysliuosta. Katso ohjeet matriisilisäykseen käytettävien yhdisteiden ja pitoisuuksien asianmukaiseen valintaan menetelmästä 3500. Katso myös kohdan 11.3 huomautus.
11.3.1.3 Lisää 1,0 mL surrogaattistandardiliuosta kaikkiin näytteisiin, lisäysnäytteisiin, QC-näytteisiin ja nollanäytteisiin. Katso ohjeet surrogaattiyhdisteiden ja pitoisuuksien asianmukaiseen valintaan menetelmästä 3500. Katso myös kohdan 11.3 huomautus.
11.3.1.4 Jos käytetään geelipermeaatiopuhdistusta (katso menetelmä 3640), analyytikon tulisi joko lisätä kaksinkertainen tilavuus surrogaatin lisäysliuosta (ja tarvittaessa matriisilisäysliuosta) tai väkevöidä lopullinen uute puoleen normaalista tilavuudesta. Näin kompensoidaan se, että puolet uutteesta menetetään GPC-kolonniin lataamisen vuoksi. Katso myös kohdan 11.3 huomautus.
11.3.1.5 Huokosettomat tai märät näytteet (kumimaiset tai savimaiset), joilla ei ole vapaasti valuvaa hiekkamaista rakennetta, on sekoitettava 60 g:aan vedetöntä natriumsulfaattia spatulalla. Tarvittaessa natriumsulfaattia voidaan lisätä enemmän. Natriumsulfaatin lisäämisen jälkeen näytteen tulisi olla vapaasti valuvaa. Katso myös kohdan 11.3 huomautus.
11.3.1.6 Lisää välittömästi 100 mL uuttoliuotinta tai liuotinseosta (katso liuottimien valintaa koskevat tiedot kohdasta 7.4 ja taulukosta 2).
11.3.2 Aseta 3/4 tuuman hajotussonotrodin kärjen alapinta noin 1/2 tuumaa liuottimen pinnan alapuolelle mutta sedimenttikerroksen yläpuolelle.
HUOMAUTUS: Varmista, että ultraäänisonotrodi on asennettu asianmukaisesti valmistajan ohjeiden mukaisesti.
11.3.3 Uuta näytettä ultraäänellä 3 min niin, että tehonsäädin on asetettu arvoon 100% (täysi teho) tai valmistajan suosittelemaan tehoasetukseen, tilakytkin on Pulse-asennossa (pulssittainen energiansyöttö jatkuvan energiansyötön sijaan) ja pulssisuhde on asetettu arvoon 50% (energiansyöttö päällä 50% ajasta ja pois päältä 50% ajasta). Älä käytä mikrokärkianturia.
11.3.4 Dekantoi uute ja suodata se suodatinpaperin (esimerkiksi Whatman No. 41 tai vastaava) läpi Büchner-suppilossa, joka on kiinnitetty puhtaaseen 500 mL:n suodatuspulloon. Vaihtoehtoisesti dekantoi uute sentrifugipulloon ja sentrifugoi pienellä nopeudella hiukkasten poistamiseksi.
11.3.5 Toista uutto vielä kaksi kertaa käyttäen kahta uutta 100 mL:n erää puhdasta liuotinta. Dekantoi liuotin pois jokaisen ultraääniuuton jälkeen. Viimeisen ultraääniuuton jälkeen kaada koko näyte Büchner-suppiloon, huuhtele dekantterilasi uuttoliuottimella ja lisää huuhteluneste suppiloon.
Vaiheet ultraäänikäsittelyn jälkeen
11.3.6 Väkevöi uute tarvittaessa ennen analysointia kohdan 11.5 menettelyn mukaisesti. Muussa tapauksessa siirry kohtaan 11.7.
Mikrokärjellä varustettu UP200St näytteiden ultraäänikäsittelyyn
11.4 Keskisuuren/suuren pitoisuuden uuttomenettely
Tämä menettely koskee kiinteitä näytteitä, joiden odotetaan sisältävän yli 20 mg/kg orgaanisia analyyttejä.
Vaiheet ennen ultraäänikäsittelyä
11.4.2 Lisää kussakin erässä lisäykseen valittuun näytteeseen 1,0 mL matriisilisäysliuosta. Katso ohjeet matriisilisäykseen käytettävien yhdisteiden ja pitoisuuksien asianmukaiseen valintaan menetelmästä 3500. Katso myös kohdan 11.3 huomautus.
11.4.3 Lisää 1,0 mL surrogaatin lisäysliuosta kaikkiin näytteisiin, lisäysnäytteisiin, QC-näytteisiin ja nollanäytteisiin. Katso ohjeet matriisilisäykseen käytettävien yhdisteiden ja pitoisuuksien asianmukaiseen valintaan menetelmästä 3500. Katso myös kohdan 11.3 huomautus.
11.4.4 Jos käytetään geelipermeaatiopuhdistusta (katso menetelmä 3640), analyytikon tulisi joko lisätä kaksinkertainen tilavuus surrogaatin lisäysliuosta (ja tarvittaessa matriisilisäysliuosta) tai väkevöidä lopullinen uute puoleen normaalista tilavuudesta. Näin kompensoidaan se, että puolet uutteesta menetetään GPC-kolonniin lataamisen vuoksi.
11.4.5 Huokosettomat tai märät näytteet (kumimaiset tai savimaiset), joilla ei ole vapaasti valuvaa hiekkamaista rakennetta, on sekoitettava 2 g:aan vedetöntä natriumsulfaattia spatulalla. Tarvittaessa natriumsulfaattia voidaan lisätä enemmän. Natriumsulfaatin lisäämisen jälkeen näytteen tulisi olla vapaasti valuvaa (katso kohdan 11.3 huomautus).
11.4.6 Lisää välittömästi liuotinta niin paljon, että lopullinen tilavuus on 10,0 mL, ottaen huomioon lisättyjen surrogaattien ja matriisilisäysten tilavuus (katso liuottimien valintaa koskevat tiedot kohdasta 7.4 ja taulukosta 2).
11.4.7 Uuta näytettä 1/8 tuuman kapenevalla mikrokärkiultraäänianturilla 2 min tehonsäätimen asetuksella 5, tilakytkimen ollessa pulssiasennossa ja pulssisuhteen ollessa 50%.
11.4.8 Pakkaa kertakäyttöiseen Pasteur-pipettiin löyhästi 2–3 cm lasivillaa. Suodata näyteuute lasivillan läpi ja kerää uute sopivaan astiaan. Koko 10 mL:n uuttoliuotinmäärää ei voida ottaa talteen näytteestä. Siksi analyytikon tulisi kerätä tilavuus, joka on sopiva käytettävän määritysmenetelmän herkkyyden kannalta. Esimerkiksi menetelmissä, joissa uutetta ei tarvitse väkevöidä enempää (esimerkiksi menetelmässä 8081 käytetään tavallisesti lopullista uutetilavuutta 10 mL), uute voidaan kerätä tuikepulloon tai muuhun suljettavaan astiaan. Jos uutteita on väkevöitävä lisää, kaikista tällaisista näytteistä on suositeltavaa kerätä vakioitu tilavuus lopullisten näytetulosten laskennan yksinkertaistamiseksi. Kerää esimerkiksi 5,0 mL uutetta puhtaaseen väkevöintiputkeen. Tämä tilavuus vastaa täsmälleen puolta alkuperäisen näyteuutteen kokonaistilavuudesta. Ota tarvittaessa huomioon puolen uutemäärän ”hävikki” lopullisissa näytelaskelmissa tai väkevöi lopullinen uute puoleen nimellisestä lopputilavuudesta (esimerkiksi 0,5 mL eikä 1,0 mL) hävikin kompensoimiseksi.
11.4.9 Väkevöi uute tarvittaessa ennen analysointia kohdan 11.5 tai 11.6 menettelyn mukaisesti. Muussa tapauksessa siirry kohtaan 11.7.
Väkevöintimenetelmät
Jos herkkyyskriteerien täyttäminen sitä edellyttää, joko pienen pitoisuuden tai keskisuuren/suuren pitoisuuden uuttomenettelyllä saadut näyteuutteet voidaan väkevöidä käytettävän määritysmenetelmän ja erityisen sovelluksen edellyttämään lopputilavuuteen joko K-D-tekniikalla tai typpihaihdutuksella.
11.5.1 Kokoa Kuderna-Danish (K-D) -väkevöintilaite kiinnittämällä 10 mL:n väkevöintiputki sopivankokoiseen haihdutuspulloon.
11.5.2 Kuivaa uute johtamalla se kuivauskolonnin läpi, joka sisältää noin 10 g vedetöntä natriumsulfaattia. Kerää kuivattu uute K-D-väkevöintilaitteeseen.
11.5.3 Huuhtele keräysputki ja kuivauskolonni K-D-pulloon käyttäen vielä 20 mL:n liuotinerää kvantitatiivisen siirron saavuttamiseksi.
11.5.4 Lisää pulloon yksi tai kaksi puhdasta kiehumakiveä ja kiinnitä kolmipalloinen Snyder-kolonni. Kiinnitä liuotinhöyryn talteenoton lasilaitteisto (lauhdutin ja keräyslaite, katso kohta 6.9) K-D-laitteiston Snyder-kolonniin valmistajan ohjeiden mukaisesti. Esikostuta Snyder-kolonni lisäämällä noin 1 mL metyleenikloridia (tai muuta sopivaa liuotinta) kolonnin yläosaan. Aseta K-D-laitteisto kuumaan vesihauteeseen (15–20 EC liuottimen kiehumispisteen yläpuolella) niin, että väkevöintiputki on osittain upotettuna kuumaan veteen ja kuuma höyry ympäröi pullon koko alemman pyöristetyn pinnan. Säädä tarvittaessa laitteiston pystysuuntaista sijaintia ja veden lämpötilaa siten, että väkevöinti valmistuu 10–20 min:ssa. Kun tislausnopeus on sopiva, kolonnin pallot kalisevat aktiivisesti, mutta kammiot eivät tulvi. Kun nesteen havaittava tilavuus saavuttaa 1 mL:n, poista K-D-laitteisto vesihauteesta ja anna sen valua tyhjäksi ja jäähtyä vähintään 10 min.
VAROITUS: Älä anna uutteen haihtua kuiviin, sillä tämä aiheuttaa joidenkin analyyttien huomattavaa hävikkiä. Organofosforitorjunta-aineet ovat erityisen alttiita tällaiselle hävikille.
11.5.4.1 Jos liuottimen vaihto on tarpeen (taulukon 2 tai asianmukaisen määritysmenetelmän mukaisesti), irrota Snyder-kolonni hetkeksi ja lisää 50 mL vaihtoliuotinta sekä uusi kiehumakivi.
11.5.4.2 Kiinnitä Snyder-kolonni takaisin. Väkevöi uute ja nosta tarvittaessa vesihauteen lämpötilaa sopivan tislausnopeuden ylläpitämiseksi.
11.5.5 Irrota Snyder-kolonni. Huuhtele K-D-pullo ja Snyder-kolonnin alemmat liitokset väkevöintiputkeen 1–2 mL:lla liuotinta. Uutetta voidaan väkevöidä lisää jollakin kohdassa 11.6 kuvatuista tekniikoista tai sen lopputilavuus voidaan säätää 5,0–10,0 mL:aan sopivalla liuottimella (katso taulukko 2 tai asianmukainen määritysmenetelmä). Jos mukana on rikkikiteitä, siirry menetelmään 3660 puhdistusta varten.
11.6 Jos lisäväkevöinti on tarpeen, käytä joko mikro-Snyder-kolonnitekniikkaa (katso kohta 11.6.1) tai typpihaihdutustekniikkaa (katso kohta 11.6.2).
11.6.1 Mikro-Snyder-kolonnitekniikka
11.6.1.1 Lisää väkevöintiputkeen uusi puhdas kiehumakivi ja kiinnitä kaksipalloinen mikro-Snyder-kolonni suoraan väkevöintiputkeen. Kiinnitä liuotinhöyryn talteenoton lasilaitteisto (lauhdutin ja keräyslaite) K-D-laitteiston mikro-Snyder-kolonniin valmistajan ohjeiden mukaisesti. Esikostuta Snyder-kolonni lisäämällä 0,5 mL metyleenikloridia tai vaihtoliuotinta kolonnin yläosaan. Aseta mikroväkevöintilaitteisto kuumaan vesihauteeseen niin, että väkevöintiputki on osittain upotettuna kuumaan veteen. Säädä tarvittaessa laitteiston pystysuuntaista sijaintia ja veden lämpötilaa siten, että väkevöinti valmistuu 5–10 min:ssa. Kun tislausnopeus on sopiva, kolonnin pallot kalisevat aktiivisesti, mutta kammiot eivät tulvi.
11.6.1.2 Kun nesteen havaittava tilavuus saavuttaa 0,5 mL:n, poista laitteisto vesihauteesta ja anna sen valua tyhjäksi ja jäähtyä vähintään 10 min. Irrota Snyder-kolonni ja huuhtele sen alemmat liitokset väkevöintiputkeen 0,2 mL:lla liuotinta. Säädä uutteen lopputilavuus 1,0–2,0 mL:aan.
VAROITUS: Älä anna uutteen haihtua kuiviin, sillä tämä aiheuttaa joidenkin analyyttien huomattavaa hävikkiä. Organofosforitorjunta-aineet ovat erityisen alttiita tällaiselle hävikille.
11.6.2 Typpihaihdutustekniikka
11.6.2.1 Aseta väkevöintiputki lämpimään hauteeseen (30 degC) ja haihduta liuotin 0,5 mL:n tilavuuteen käyttäen hellävaraista puhtaan, kuivan typen virtausta (suodatettuna aktiivihiilikolonnin läpi).
VAROITUS: Hiililoukun ja näytteen välillä ei saa käyttää uutta muoviletkua, sillä siitä voi aiheutua ftalaattihäiriöitä.
11.6.2.2 Huuhtele väkevöintiputken sisäseinämä liuottimella useita kertoja väkevöinnin aikana. Sijoita väkevöintiputki haihdutuksen aikana niin, ettei vettä tiivisty uutteeseen. Tavanomaisissa menettelyissä uutteen ei saa antaa kuivua.
VAROITUS: Älä anna uutteen haihtua kuiviin, sillä tämä aiheuttaa joidenkin analyyttien huomattavaa hävikkiä. Organofosforitorjunta-aineet ovat erityisen alttiita tällaiselle hävikille.
11.7 Uute voidaan nyt puhdistaa tai siitä voidaan analysoida kohdeanalyytit asianmukaisilla määritystekniikoilla. Jos uutteen jatkokäsittelyä ei tehdä välittömästi, sulje väkevöintiputki tulpalla ja säilytä jääkaapissa. Jos uutetta säilytetään yli 2 päivää, se tulisi siirtää PTFE-vuoratulla kierrekorkilla varustettuun näytepulloon ja merkitä asianmukaisesti.
12. Tietojen analysointi ja laskelmat
Tähän uuttomenettelyyn ei liity nimenomaisia laskelmia. Katso lopullisten näytetulosten laskentaohjeet asianmukaisesta määritysmenetelmästä.
13. Menetelmän suorituskyky
14. Ympäristön pilaantumisen ehkäisy
14.1 Ympäristön pilaantumisen ehkäisy kattaa kaikki tekniikat, jotka vähentävät tai poistavat jätteen määrää ja/tai myrkyllisyyttä sen syntypaikalla. Laboratoriotoiminnassa on lukuisia mahdollisuuksia ehkäistä ympäristön pilaantumista. EPA on määrittänyt ympäristönhallintatekniikoiden suositellun tärkeysjärjestyksen, jossa ympäristön pilaantumisen ehkäisy on ensisijainen toimintavaihtoehto. Aina kun se on toteutettavissa, laboratorion henkilöstön tulisi käyttää ympäristön pilaantumista ehkäiseviä tekniikoita jätteen syntymisen hallintaan. Kun jätettä ei voida käytännössä vähentää sen syntylähteellä, virasto suosittelee kierrätystä seuraavaksi parhaana vaihtoehtona.
14.2 Laboratorioihin ja tutkimuslaitoksiin mahdollisesti soveltuvasta ympäristön pilaantumisen ehkäisystä saa tietoa julkaisusta Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction, joka on saatavilla American Chemical Societyn Department of Government Relations and Science Policy -osastolta, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Jätehuolto
Kirjallisuus/viitteet
- 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.
Hyödyllistä tietoa
Ultraäänikudoshomogenisaattoreista käytetään usein nimityksiä anturiultraäänilaite, ultraäänilyysilaite, ultraäänihajotin, ultraäänijauhin, sonoruptori, sonifikaattori, ultraäänipilkkoja, soluhajotin, ultraäänidispergointilaite tai liuotuslaite. Eri nimitykset johtuvat monista sovelluksista, jotka voidaan toteuttaa ultraäänikäsittelyllä.
Erikokoisia sonotrodeja laitteelle UP200Ht