Guide EPA3550 de l’extraction par ultrasons
L’extraction par ultrasons est une méthode d’extraction verte et respectueuse de l’environnement, applicable aussi bien aux petits échantillons de laboratoire qu’à l’extraction de composés précieux à l’échelle de la production commerciale. L’Agence de protection de l’environnement des États-Unis (EPA) recommande diverses méthodes de chimie analytique et d’essai des caractéristiques, d’échantillonnage et de surveillance de l’environnement, ainsi que des dispositifs d’assurance qualité pour soutenir l’application de la loi sur la conservation et la récupération des ressources (RCRA). Pour l’extraction assistée par ultrasons, l’EPA a publié les recommandations suivantes :
MÉTHODE 3550C – Extraction par ultrasons
1. Domaine d’application
En outre, les méthodes SW-846, à l’exception de celles dont l’utilisation est obligatoire pour l’analyse de paramètres définis par la méthode, sont destinées à fournir des orientations. Elles contiennent des informations générales sur la réalisation d’une procédure ou d’une technique analytique qu’un laboratoire peut utiliser comme point de départ pour élaborer sa propre procédure opératoire normalisée (SOP) détaillée, soit pour son usage général, soit pour une application spécifique à un projet. Les données de performance incluses dans cette méthode sont fournies uniquement à titre indicatif et ne sont pas destinées à servir, ni ne doivent être utilisées, comme critères absolus d’acceptation du contrôle qualité (QC) aux fins de l’accréditation des laboratoires.
1.1 Cette méthode décrit une procédure d’extraction des composés organiques non volatils et semi-volatils à partir de solides tels que les sols, les boues et les déchets. Le procédé ultrasonore assure un contact étroit entre la matrice de l’échantillon et le solvant d’extraction.
1.2 Cette méthode est divisée en deux procédures, selon la concentration attendue en composés organiques. La procédure pour les faibles concentrations (section 11.3) s’applique aux constituants organiques individuels dont la concentration attendue est inférieure ou égale à 20 mg/kg et utilise une prise d’essai plus importante ainsi que trois extractions successives (les concentrations plus faibles sont plus difficiles à extraire). La procédure pour les concentrations moyennes/élevées (section 11.4) s’applique aux constituants organiques individuels dont la concentration attendue est supérieure à 20 mg/kg et utilise une prise d’essai plus petite ainsi qu’une seule extraction.
1.3 Il est vivement recommandé de soumettre les extraits à une forme de purification (par exemple au moyen d’une méthode de la série 3600) avant l’analyse.
1.4 Il est essentiel de suivre scrupuleusement la méthode (y compris les instructions du fabricant) pour obtenir une efficacité d’extraction maximale. Voir la section 11.0 pour une présentation des aspects critiques de la procédure d’extraction. Consulter les instructions du fabricant concernant les réglages de fonctionnement spécifiques.
1.5 Cette méthode décrit au moins trois systèmes de solvants d’extraction pouvant être employés pour différents groupes d’analytes (voir la section 7.4). D’autres systèmes de solvants peuvent être utilisés, à condition de démontrer des performances adéquates pour les analytes recherchés. Le choix du solvant d’extraction dépend des analytes recherchés et aucun solvant unique ne convient universellement à tous les groupes d’analytes. En raison des préoccupations concernant l’efficacité de l’extraction par ultrasons, notamment à des concentrations proches ou inférieures à environ 10 μg/kg, il est impératif que l’analyste démontre les performances du système de solvants spécifique et des conditions de fonctionnement pour les analytes et les concentrations concernés. Cette démonstration s’applique à tout système de solvants utilisé, y compris ceux expressément indiqués dans cette méthode. Elle doit au minimum comprendre la démonstration initiale de compétence décrite dans la méthode 3500, avec une matrice de référence exempte de contamination. La méthode 8000 décrit des procédures pouvant être utilisées pour élaborer des critères de performance applicables à ces démonstrations ainsi qu’aux résultats des échantillons de matrice dopés et des échantillons de contrôle du laboratoire.
1.6 L’EPA indique que les données publiées sur l’efficacité de l’extraction par ultrasons des pesticides organophosphorés à de faibles concentrations de l’ordre de la partie par milliard (ppb) et en dessous sont limitées. Par conséquent, l’utilisation de cette méthode pour ces composés en particulier devrait être étayée par des données de performance telles que celles évoquées ci-dessus et dans la méthode 3500.
1.7 Avant d’utiliser cette méthode, il est conseillé aux analystes de consulter la méthode de base correspondant à chaque type de procédure susceptible d’être employé dans l’analyse globale (par exemple les méthodes 3500, 3600, 5000 et 8000) pour obtenir des informations supplémentaires sur les procédures de contrôle qualité, l’élaboration des critères d’acceptation du QC, les calculs et les recommandations générales. Les analystes devraient également consulter la clause de non-responsabilité au début du manuel et les informations du chapitre deux pour connaître la souplesse prévue dans le choix des méthodes, des appareils, des matériaux, des réactifs et des fournitures, ainsi que les responsabilités de l’analyste concernant la démonstration de l’adéquation des techniques employées aux analytes recherchés, dans la matrice concernée et aux niveaux considérés.
En outre, les analystes et les utilisateurs des données sont informés que, sauf lorsqu’une réglementation le précise expressément, l’utilisation des méthodes SW-846 n’est pas obligatoire pour satisfaire aux exigences fédérales en matière d’essais. Les informations contenues dans cette méthode sont fournies par l’EPA à titre de recommandations, afin d’aider l’analyste et les acteurs soumis à la réglementation à prendre les décisions nécessaires pour produire des résultats répondant aux objectifs de qualité des données pour l’application prévue.
1.8 L’utilisation de cette méthode est réservée aux analystes disposant de l’expérience et de la formation appropriées, ou aux personnes travaillant sous leur supervision. Chaque analyste doit démontrer sa capacité à obtenir des résultats acceptables avec cette méthode. Comme indiqué précédemment, ces démonstrations sont spécifiques aux analytes recherchés et au système de solvants utilisé, ainsi qu’aux procédures destinées aux échantillons à faibles concentrations et à concentrations moyennes/élevées.
Sonicateur multi-échantillons « VialTweeter » pour la préparation simultanée des échantillons dans plusieurs flacons et tubes à essai scellés
2. Résumé de la méthode
2.1 Procédure pour les faibles concentrations – L’échantillon est mélangé à du sulfate de sodium anhydre pour former une poudre qui s’écoule librement. Le mélange est extrait trois fois au solvant par extraction ultrasonore. L’extrait est séparé de l’échantillon par filtration sous vide ou centrifugation. L’extrait est prêt pour la concentration finale, la purification et/ou l’analyse.
2.2 Procédure pour les concentrations moyennes/élevées – L’échantillon est mélangé à du sulfate de sodium anhydre pour former une poudre qui s’écoule librement. Celle-ci est extraite une seule fois au solvant par extraction ultrasonore. Une partie de l’extrait est recueillie pour la purification et/ou l’analyse.
3. Définitions
Consulter le chapitre un et les instructions du fabricant pour les définitions pouvant être pertinentes pour cette méthode.
4. Interférences
4.1 Les solvants, les réactifs, la verrerie et les autres équipements de traitement des échantillons peuvent produire des artefacts et/ou des interférences lors de l’analyse des échantillons. L’absence d’interférences provenant de tous ces matériaux dans les conditions de l’analyse doit être démontrée par l’analyse de blancs de méthode.
Une sélection spécifique des réactifs et une purification des solvants par distillation dans des systèmes entièrement en verre peuvent être nécessaires. Consulter chaque méthode à utiliser pour obtenir des recommandations spécifiques sur les procédures de contrôle qualité, et le chapitre quatre pour les recommandations générales sur le nettoyage de la verrerie.
4.2 Les interférences sont généralement spécifiques aux analytes recherchés. Consulter donc la méthode 3500 et les méthodes de dosage appropriées pour obtenir des recommandations spécifiques sur les interférences liées à l’extraction.
5. Sécurité
Cette méthode ne traite pas de toutes les questions de sécurité liées à son utilisation. Le laboratoire est responsable du maintien d’un environnement de travail sûr et d’un dossier à jour sur les réglementations de l’OSHA concernant la manipulation en toute sécurité des produits chimiques indiqués dans cette méthode. Un dossier de référence contenant les fiches de données de sécurité (MSDS) doit être accessible à l’ensemble du personnel participant à ces analyses.
6. Équipements et fournitures
La mention de noms commerciaux ou de produits commerciaux dans ce manuel est donnée uniquement à titre d’illustration et ne constitue ni une approbation de l’EPA ni une recommandation d’utilisation exclusive. Les produits et les réglages des instruments cités dans les méthodes SW-846 correspondent aux produits et aux réglages utilisés lors de l’élaboration des méthodes ou évalués ultérieurement par l’Agence. Une verrerie, des réactifs, des fournitures, des équipements et des réglages autres que ceux indiqués dans ce manuel peuvent être utilisés, à condition que des performances de la méthode adaptées à l’application prévue aient été démontrées et documentées.
Cette section ne répertorie pas la verrerie courante de laboratoire (par exemple les béchers et les ballons).
- – Mélange
- – Dégazage
- – Purification
- – Dégradation
6.2 Préparation par ultrasons – Un appareil à sonotrode muni d’une pointe en titane, ou un appareil offrant des performances appropriées, doit être utilisé. (par exemple UP200Ht ou UP200St)
6.2.1 Disrupteur à ultrasons – Le disrupteur doit avoir une puissance minimale de 300 watts et pouvoir fonctionner en mode pulsé. Un appareil conçu pour réduire le bruit de cavitation est recommandé. Suivre les instructions du fabricant pour préparer le disrupteur à l’extraction d’échantillons à faibles concentrations et à concentrations moyennes/élevées. (par exemple UP400S)
6.2.2 Utiliser une sonotrode de 3/4 pouce pour la procédure de la méthode destinée aux faibles concentrations et une micropointe conique de 1/8 pouce fixée à une sonotrode de 1/2 pouce pour la procédure de la méthode destinée aux concentrations moyennes/élevées.
6.3 Caisson de protection acoustique – Pour éviter les lésions auditives, l’utilisation d’une enceinte de protection acoustique (par exemple le caisson de protection acoustique SPB-L) est recommandée. Le bruit de cavitation du procédé de sonication peut ainsi être considérablement réduit.
Équipements complémentaires
6.4.1 Étuve de séchage – Capable de maintenir 105 degC.
6.4.2 Dessiccateur.
6.4.3 Creusets – En porcelaine ou en aluminium à usage unique.
6.5 Pipettes Pasteur – 1-mL, en verre, à usage unique.
6.7 Appareil de filtration sous vide ou sous pression
6.7.1 Entonnoir de Büchner
6.7.2 Papier filtre
6.8 Appareil Kuderna-Danish (K-D)
6.8.1 Tube concentrateur – 10-mL, gradué. Un bouchon en verre rodé est utilisé pour empêcher l’évaporation des extraits.
6.8.2 Ballon d’évaporation – 500-mL. Fixer le ballon au tube concentrateur avec des ressorts, des pinces ou un dispositif équivalent.
6.8.3 Colonne Snyder – Macrocolonne à trois billes.
6.8.4 Colonne Snyder – Microcolonne à deux billes.
6.8.5 Ressorts – 1/2 pouce.
6.9 Système de récupération des vapeurs de solvant.
REMARQUE : Cette verrerie est recommandée pour la récupération des solvants lors des procédures de concentration nécessitant l’utilisation de concentrateurs par évaporation Kuderna-Danish. L’intégration de cet appareil peut être exigée par les réglementations fédérales, des États ou des municipalités locales régissant les émissions atmosphériques de composés organiques volatils. L’EPA recommande l’intégration de ce type de système de récupération comme moyen de mettre en œuvre un programme de réduction des émissions. La récupération des solvants permet de se conformer aux initiatives de réduction des déchets et de prévention de la pollution.
6.10 Granules d’ébullition – Extraits au solvant, d’environ 10/40 mesh (carbure de silicium ou équivalent).
6.11 Bain-marie – Chauffé, muni d’un couvercle à anneaux concentriques et capable de réguler la température à ± 5 degC. Le bain doit être utilisé sous une hotte.
6.12 Balance – À chargement par le haut, permettant une pesée précise à 0,01 g près.
6.13 Flacons – 2-mL, pour échantillonneur automatique de chromatographie en phase gazeuse, munis de bouchons à vis ou de capsules à sertir avec revêtement en polytétrafluoroéthylène (PTFE).
6.14 Flacons de scintillation en verre – 20-mL, munis de bouchons à vis avec revêtement en PTFE.
6.15 Spatule – En acier inoxydable ou en PTFE.
6.16 Colonne de séchage – Colonne chromatographique en verre borosilicaté de 20 mm de diamètre intérieur, avec de la laine de verre au fond.
REMARQUE : Les colonnes munies de disques en verre fritté sont difficiles à décontaminer après avoir été utilisées pour sécher des extraits fortement contaminés. Des colonnes sans fritté sont disponibles à l’achat.
Utiliser un petit tampon de laine de verre pour retenir l’adsorbant. Prélaver le tampon de laine de verre avec 50 mL d’acétone, puis avec 50 mL du solvant d’élution avant de remplir la colonne d’adsorbant.
6.17 Appareil d’évaporation sous azote (facultatif) – N-Evap, à 12 ou 24 positions (Organomation Model 112 ou équivalent).
7. Réactifs et étalons
7.2 Eau de qualité réactif exempte de composés organiques. Toutes les mentions d’eau dans cette méthode désignent de l’eau de qualité réactif exempte de composés organiques, telle que définie dans le chapitre un.
7.3 Sulfate de sodium (granulaire, anhydre), Na2SO4. Purifier par chauffage à 400 degC pendant 4 heures dans un plateau peu profond, ou par nettoyage préalable du sulfate de sodium au chlorure de méthylène. Si le sulfate de sodium est préalablement nettoyé au chlorure de méthylène, un blanc de méthode doit être analysé pour démontrer l’absence d’interférences provenant du sulfate de sodium.
7.4 Solvants d’extraction
Les échantillons doivent être extraits au moyen d’un système de solvants assurant une récupération optimale et reproductible des analytes recherchés à partir de la matrice de l’échantillon, aux concentrations concernées. Le choix du solvant d’extraction dépend des analytes recherchés et aucun solvant unique ne convient universellement à tous les groupes d’analytes. Quel que soit le système de solvants utilisé, y compris ceux expressément indiqués dans cette méthode, l’analyste doit démontrer des performances adéquates pour les analytes recherchés, aux niveaux concernés. Cette démonstration doit au minimum comprendre la démonstration initiale de compétence décrite dans la méthode 3500, avec une matrice de référence exempte de contamination. La méthode 8000 décrit des procédures pouvant être utilisées pour élaborer des critères de performance applicables à ces démonstrations ainsi qu’aux résultats des échantillons de matrice dopés et des échantillons de contrôle du laboratoire.
De nombreux systèmes de solvants décrits ci-dessous associent un solvant miscible à l’eau, tel que l’acétone, à un solvant non miscible à l’eau, tel que le chlorure de méthylène ou l’hexane. Le solvant miscible à l’eau a pour fonction de faciliter l’extraction des solides humides en permettant au mélange de solvants de pénétrer dans la couche d’eau à la surface des particules solides. Le solvant non miscible à l’eau extrait les composés organiques de polarité similaire. Ainsi, un solvant apolaire tel que l’hexane est souvent utilisé pour les analytes apolaires tels que les PCB, tandis qu’un solvant polaire comme le chlorure de méthylène peut être utilisé pour les analytes polaires. La polarité de l’acétone peut également favoriser l’extraction des analytes polaires dans les systèmes de solvants mixtes.
Le tableau 1 fournit des exemples de données de récupération pour certains composés organiques semi-volatils extraits d’un matériau de référence standard du NIST (SRM) au moyen de différents systèmes de solvants d’extraction. Les sections suivantes fournissent des recommandations sur le choix des solvants pour différentes classes d’analytes.
Tous les solvants doivent être de qualité pour l’analyse des pesticides ou équivalente. Les solvants peuvent être dégazés avant utilisation.
7.4.1 Les composés organiques semi-volatils peuvent être extraits avec de l’acétone/hexane (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) ou de l’acétone/chlorure de méthylène (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 Les pesticides organochlorés peuvent être extraits avec de l’acétone/hexane (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) ou de l’acétone/chlorure de méthylène (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 Les PCB peuvent être extraits avec de l’acétone/hexane (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), de l’acétone/chlorure de méthylène (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) ou de l’hexane (C6H14).
7.4.4 D’autres systèmes de solvants peuvent être utilisés, à condition que l’analyste puisse démontrer des performances adéquates pour les analytes recherchés, aux concentrations concernées, dans la matrice de l’échantillon (voir la méthode 3500).
7.5 Solvants d’échange – Pour certaines méthodes de dosage, le solvant d’extraction doit être remplacé par un solvant compatible avec les instruments utilisés dans la méthode de dosage concernée. Consulter la méthode de dosage à utiliser pour choisir le solvant d’échange approprié. Tous les solvants doivent être de qualité pour l’analyse des pesticides ou équivalente. Des exemples de solvants d’échange sont donnés ci-dessous.
7.5.1 Hexane, C6H14
7.5.2 2-Propanol, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cyclohexane, C6H12
7.5.4 Acétonitrile, CH3CN
7.5.5 Méthanol, CH3OH
Le caisson de protection acoustique SPB-L réduit considérablement le bruit de cavitation de la sonication.
8. Prélèvement, conservation et stockage des échantillons
8.1 Voir les informations introductives du chapitre quatre, « Analytes organiques », la méthode 3500 et les méthodes de dosage spécifiques à utiliser.
8.2 Les échantillons solides à extraire selon cette procédure doivent être prélevés et stockés comme tout autre échantillon solide contenant des composés organiques semi-volatils.
9. Contrôle qualité
9.2 Démonstration initiale de compétence
Chaque laboratoire doit démontrer sa compétence initiale pour chaque combinaison de méthode de préparation des échantillons et de méthode de dosage qu’il utilise, en produisant des données d’exactitude et de précision acceptables pour les analytes cibles dans une matrice exempte de contamination. Le laboratoire doit également répéter la démonstration de compétence chaque fois que de nouveaux membres du personnel sont formés ou que des modifications importantes sont apportées aux instruments. Voir la méthode 8000 pour obtenir des informations sur la réalisation d’une démonstration de compétence.
9.3 Au départ, avant de traiter tout échantillon, l’analyste doit démontrer que toutes les parties de l’équipement en contact avec l’échantillon et les réactifs sont exemptes d’interférences. Cette démonstration est réalisée par l’analyse d’un blanc de méthode. À titre de contrôle continu, chaque fois que des échantillons sont extraits, purifiés et analysés, ainsi que lors d’un changement de réactifs, un blanc de méthode doit être extrait et analysé pour les composés recherchés afin de se prémunir contre une contamination chronique du laboratoire.
9.4 Tous les blancs de méthode, échantillons de matrice dopés ou échantillons répétés doivent être soumis aux mêmes procédures analytiques (section 11.0) que celles utilisées pour les échantillons réels.
9.5 Les pratiques habituelles d’assurance qualité prévues dans les documents de planification systématique appropriés et les SOP du laboratoire doivent être appliquées avec cette méthode. Toutes les conditions de fonctionnement des instruments doivent être consignées.
9.6 Consulter également la méthode 3500 pour les procédures de contrôle qualité de l’extraction et de la préparation des échantillons, ainsi que les méthodes de dosage à utiliser pour les procédures de QC du dosage.
9.7 Lorsqu’ils sont prévus dans la méthode de dosage appropriée, des étalons de substitution doivent être ajoutés à tous les échantillons avant l’extraction. Voir les méthodes 3500 et 8000 ainsi que les méthodes de dosage appropriées pour plus d’informations.
9.8 Comme indiqué précédemment, l’utilisation de toute technique d’extraction, y compris l’extraction par ultrasons, doit être étayée par des données démontrant les performances du système de solvants spécifique et des conditions de fonctionnement pour les analytes recherchés, aux niveaux concernés, dans la matrice de l’échantillon.
10. Étalonnage et standardisation
Aucune étape d’étalonnage ou de standardisation n’est directement associée à cette procédure d’extraction des échantillons.
11. Procédure
Comme indiqué à la section 1.4, l’extraction par ultrasons peut ne pas être une méthode aussi rigoureuse que les autres méthodes d’extraction pour les sols/solides. Il est donc essentiel de suivre scrupuleusement cette méthode (y compris les instructions du fabricant) pour obtenir une efficacité d’extraction maximale. Pour utiliser cette technique avec succès, il faut au minimum que :
11.1 Manipulation des échantillons
11.1.2 Échantillons de déchets – Les échantillons constitués de plusieurs phases doivent être préparés avant l’extraction au moyen de la procédure de séparation des phases décrite dans le chapitre deux. Cette procédure d’extraction concerne uniquement les solides.
11.1.3 Échantillons de déchets secs pouvant être broyés – Broyer ou subdiviser autrement les déchets afin qu’ils passent à travers un tamis de 1 mm ou puissent être extrudés à travers un orifice de 1 mm. Introduire suffisamment d’échantillon dans l’appareil de broyage pour obtenir au moins 10 g après broyage.
ATTENTION : Le séchage et le broyage devraient être effectués sous une hotte pour éviter la contamination du laboratoire.
11.1.4 Matières gommeuses, fibreuses ou huileuses ne pouvant pas être broyées – Couper, déchiqueter ou réduire autrement la taille de ces matières pour permettre leur mélange et exposer au maximum les surfaces de l’échantillon lors de l’extraction.
11.2 Détermination du pourcentage de matière sèche – Lorsque les résultats des échantillons doivent être calculés sur la base de la masse sèche, une portion distincte de l’échantillon devrait être pesée en même temps que la portion utilisée pour le dosage analytique.
ATTENTION : L’étuve de séchage devrait être placée sous une hotte ou équipée d’une évacuation d’air. Un échantillon de déchets dangereux fortement contaminé peut entraîner une contamination importante du laboratoire.
Immédiatement après avoir pesé l’aliquote de l’échantillon à extraire, peser une aliquote supplémentaire de 5–10 g de l’échantillon dans un creuset taré. Sécher cette aliquote pendant une nuit à 105 degC. Laisser refroidir dans un dessiccateur avant de peser.
Calculer le pourcentage de matière sèche comme suit :
% de matière sèche = (g d’échantillon sec / g d’échantillon) x 100
Cette aliquote séchée à l’étuve n’est pas utilisée pour l’extraction et doit être éliminée de manière appropriée une fois la masse sèche déterminée.
11.3 Procédure d’extraction pour les faibles concentrations
Cette procédure s’applique aux échantillons solides dont la teneur attendue en analytes organiques est inférieure ou égale à 20 mg/kg.
Étapes avant la sonication
11.3.1 Les étapes suivantes doivent être réalisées rapidement pour éviter la perte des composés extractibles les plus volatils.
11.3.1.1 Peser environ 30 g d’échantillon dans un bécher de 400-mL. Consigner la masse à 0,1 g près.
11.3.1.2 Pour l’échantillon de chaque lot sélectionné pour le dopage, ajouter 1,0 mL de la solution de dopage de la matrice. Consulter la méthode 3500 pour obtenir des recommandations sur le choix approprié des composés de dopage de la matrice et de leurs concentrations. Voir également la remarque de la section 11.3.
11.3.1.3 Ajouter 1,0 mL de la solution d’étalons de substitution à tous les échantillons, échantillons dopés, échantillons de QC et blancs. Consulter la méthode 3500 pour obtenir des recommandations sur le choix approprié des composés de substitution et de leurs concentrations. Voir également la remarque de la section 11.3.
11.3.1.4 Si une purification par perméation sur gel (voir la méthode 3640) est prévue, l’analyste doit soit ajouter le double du volume de la solution de dopage avec les composés de substitution (et de la solution de dopage de la matrice, le cas échéant), soit concentrer l’extrait final à la moitié du volume normal, afin de compenser la moitié de l’extrait perdue lors du chargement de la colonne GPC. Voir également la remarque de la section 11.3.
11.3.1.5 Les échantillons non poreux ou humides (de type gommeux ou argileux) qui ne présentent pas une texture sableuse à écoulement libre doivent être mélangés à 60 g de sulfate de sodium anhydre à l’aide d’une spatule. Si nécessaire, du sulfate de sodium supplémentaire peut être ajouté. Après l’ajout du sulfate de sodium, l’échantillon doit s’écouler librement. Voir également la remarque de la section 11.3.
11.3.1.6 Ajouter immédiatement 100 mL du solvant d’extraction ou du mélange de solvants (voir la section 7.4 et le tableau 2 pour obtenir des informations sur le choix des solvants).
11.3.2 Placer la face inférieure de la pointe de la sonotrode de disruption de 3/4 pouce à environ 1/2 pouce sous la surface du solvant, mais au-dessus de la couche de sédiment.
REMARQUE : S’assurer que la sonotrode à ultrasons est correctement montée conformément aux instructions du fabricant.
11.3.3 Extraire l’échantillon par ultrasons pendant 3 min, avec la commande de puissance réglée à 100% (pleine puissance) ou au niveau de puissance recommandé par le fabricant, le sélecteur de mode sur Pulse (énergie pulsée plutôt que continue) et le rapport cyclique réglé à 50% (énergie activée pendant 50% du temps et désactivée pendant 50% du temps). Ne pas utiliser la sonde à micropointe.
11.3.4 Décanter l’extrait et le filtrer sur papier filtre (par exemple Whatman No. 41 ou équivalent) dans un entonnoir de Büchner fixé à une fiole de filtration propre de 500-mL. Sinon, décanter l’extrait dans un flacon de centrifugation et centrifuger à faible vitesse pour éliminer les particules.
11.3.5 Répéter l’extraction deux fois de plus avec deux portions supplémentaires de 100-mL de solvant propre. Séparer le solvant par décantation après chaque extraction par ultrasons. Après la dernière extraction par ultrasons, verser la totalité de l’échantillon dans l’entonnoir de Büchner, rincer le bécher avec le solvant d’extraction et ajouter le liquide de rinçage dans l’entonnoir.
Étapes après la sonication
11.3.6 Si nécessaire, concentrer l’extrait avant l’analyse selon la procédure de la section 11.5. Sinon, passer à la section 11.7.
UP200St avec micropointe pour la sonication des échantillons
11.4 Procédure d’extraction pour les concentrations moyennes/élevées
Cette procédure s’applique aux échantillons solides dont la teneur attendue en analytes organiques est supérieure à 20 mg/kg.
Étapes avant la sonication
11.4.2 Pour l’échantillon de chaque lot sélectionné pour le dopage, ajouter 1,0 mL de la solution de dopage de la matrice. Consulter la méthode 3500 pour obtenir des recommandations sur le choix approprié des composés de dopage de la matrice et de leurs concentrations. Voir également la remarque de la section 11.3.
11.4.3 Ajouter 1,0 mL de solution de dopage avec les composés de substitution à tous les échantillons, échantillons dopés, échantillons de QC et blancs. Consulter la méthode 3500 pour obtenir des recommandations sur le choix approprié des composés de dopage de la matrice et de leurs concentrations. Voir également la remarque de la section 11.3.
11.4.4 Si une purification par perméation sur gel (voir la méthode 3640) est prévue, l’analyste doit soit ajouter le double du volume de la solution de dopage avec les composés de substitution (et de la solution de dopage de la matrice, le cas échéant), soit concentrer l’extrait final à la moitié du volume normal, afin de compenser la moitié de l’extrait perdue lors du chargement de la colonne GPC.
11.4.5 Les échantillons non poreux ou humides (de type gommeux ou argileux) qui ne présentent pas une texture sableuse à écoulement libre doivent être mélangés à 2 g de sulfate de sodium anhydre à l’aide d’une spatule. Si nécessaire, du sulfate de sodium supplémentaire peut être ajouté. Après l’ajout du sulfate de sodium, l’échantillon doit s’écouler librement (voir la remarque de la section 11.3).
11.4.6 Ajouter immédiatement le volume de solvant nécessaire pour porter le volume final à 10,0 mL, en tenant compte du volume ajouté des composés de substitution et des ajouts de dopage de la matrice (voir la section 7.4 et le tableau 2 pour obtenir des informations sur le choix des solvants).
11.4.7 Extraire l’échantillon avec la sonde à ultrasons à micropointe conique de 1/8 pouce pendant 2 min, avec la commande de puissance sur le réglage 5, le sélecteur de mode sur le mode pulsé et le rapport cyclique à 50%.
11.4.8 Garnir sans tasser une pipette Pasteur à usage unique avec 2 à 3 cm de laine de verre. Filtrer l’extrait de l’échantillon à travers la laine de verre et recueillir l’extrait dans un récipient approprié. La totalité des 10 mL de solvant d’extraction ne peut pas être récupérée de l’échantillon. L’analyste doit donc recueillir un volume adapté à la sensibilité de la méthode de dosage à utiliser. Par exemple, pour les méthodes qui ne nécessitent pas de concentrer davantage l’extrait (la méthode 8081 utilise généralement un volume final d’extrait de 10 mL), l’extrait peut être recueilli dans un flacon de scintillation ou un autre récipient pouvant être fermé hermétiquement. Pour les extraits nécessitant une concentration supplémentaire, il est conseillé de recueillir un volume standard pour tous ces échantillons afin de simplifier le calcul des résultats finaux. Par exemple, recueillir 5,0 mL d’extrait dans un tube concentrateur propre. Ce volume représente exactement la moitié du volume total de l’extrait initial de l’échantillon. Si nécessaire, tenir compte de la « perte » de la moitié de l’extrait dans les calculs finaux de l’échantillon, ou concentrer l’extrait final à la moitié du volume final nominal (par exemple 0,5 mL au lieu de 1,0 mL) pour compenser cette perte.
11.4.9 Si nécessaire, concentrer l’extrait avant l’analyse selon la procédure de la section 11.5 ou de la section 11.6. Sinon, passer à la section 11.7.
Techniques de concentration
Lorsque cela est nécessaire pour satisfaire aux critères de sensibilité, les extraits d’échantillons issus de la procédure d’extraction pour les faibles concentrations ou pour les concentrations moyennes/élevées peuvent être concentrés au volume final requis pour la méthode de dosage et l’application spécifique prévues, au moyen de la technique K-D ou de l’évaporation sous azote.
11.5.1 Assembler un concentrateur Kuderna-Danish (K-D) en fixant un tube concentrateur de 10 mL à un ballon d’évaporation de taille appropriée.
11.5.2 Sécher l’extrait en le faisant passer à travers une colonne de séchage contenant environ 10 g de sulfate de sodium anhydre. Recueillir l’extrait séché dans le concentrateur K-D.
11.5.3 Rincer le tube de collecte et la colonne de séchage avec une portion supplémentaire de 20 mL de solvant, en recueillant le liquide de rinçage dans le ballon K-D, afin d’assurer un transfert quantitatif.
11.5.4 Ajouter un ou deux granules d’ébullition propres dans le ballon et fixer une colonne Snyder à trois billes. Fixer la verrerie de récupération des vapeurs de solvant (condenseur et dispositif de collecte, voir la section 6.9) à la colonne Snyder de l’appareil K-D, conformément aux instructions du fabricant. Prémouiller la colonne Snyder en ajoutant environ 1 mL de chlorure de méthylène (ou d’un autre solvant approprié) en haut de la colonne. Placer l’appareil K-D sur un bain-marie chaud (15–20 EC au-dessus du point d’ébullition du solvant), de sorte que le tube concentrateur soit partiellement immergé dans l’eau chaude et que toute la surface inférieure arrondie du ballon soit baignée de vapeur chaude. Ajuster la position verticale de l’appareil et la température de l’eau selon les besoins pour achever la concentration en 10–20 min. À une vitesse de distillation appropriée, les billes de la colonne s’entrechoquent activement, sans que les chambres soient noyées. Lorsque le volume apparent de liquide atteint 1 mL, retirer l’appareil K-D du bain-marie et le laisser s’égoutter et refroidir pendant au moins 10 min.
ATTENTION : Ne pas laisser l’extrait s’évaporer à sec, car cela entraînerait une perte importante de certains analytes. Les pesticides organophosphorés sont particulièrement sensibles à de telles pertes.
11.5.4.1 Si un échange de solvant est nécessaire (comme indiqué dans le tableau 2 ou dans la méthode de dosage appropriée), retirer momentanément la colonne Snyder, ajouter 50 mL du solvant d’échange et un nouveau granule d’ébullition.
11.5.4.2 Remettre en place la colonne Snyder. Concentrer l’extrait en augmentant, si nécessaire, la température du bain-marie pour maintenir une vitesse de distillation appropriée.
11.5.5 Retirer la colonne Snyder. Rincer le ballon K-D et les raccords inférieurs de la colonne Snyder avec 1–2 mL de solvant, en recueillant le liquide de rinçage dans le tube concentrateur. L’extrait peut être davantage concentré à l’aide de l’une des techniques décrites à la section 11.6, ou ajusté à un volume final de 5,0–10,0 mL avec un solvant approprié (voir le tableau 2 ou la méthode de dosage appropriée). Si des cristaux de soufre sont présents, passer à la méthode 3660 pour la purification.
11.6 Si une concentration supplémentaire est nécessaire, utiliser soit la technique de la microcolonne Snyder (voir la section 11.6.1), soit la technique d’évaporation sous azote (voir la section 11.6.2).
11.6.1 Technique de la microcolonne Snyder
11.6.1.1 Ajouter un nouveau granule d’ébullition propre dans le tube concentrateur et fixer une microcolonne Snyder à deux billes directement sur le tube concentrateur. Fixer la verrerie de récupération des vapeurs de solvant (condenseur et dispositif de collecte) à la microcolonne Snyder de l’appareil K-D, conformément aux instructions du fabricant. Prémouiller la colonne Snyder en ajoutant 0,5 mL de chlorure de méthylène ou de solvant d’échange en haut de la colonne. Placer l’appareil de microconcentration dans un bain-marie chaud de sorte que le tube concentrateur soit partiellement immergé dans l’eau chaude. Ajuster la position verticale de l’appareil et la température de l’eau selon les besoins pour achever la concentration en 5–10 min. À une vitesse de distillation appropriée, les billes de la colonne s’entrechoquent activement, sans que les chambres soient noyées.
11.6.1.2 Lorsque le volume apparent de liquide atteint 0,5 mL, retirer l’appareil du bain-marie et le laisser s’égoutter et refroidir pendant au moins 10 min. Retirer la colonne Snyder et rincer ses raccords inférieurs avec 0,2 mL de solvant, en recueillant le liquide de rinçage dans le tube concentrateur. Ajuster le volume final de l’extrait à 1,0–2,0 mL.
ATTENTION : Ne pas laisser l’extrait s’évaporer à sec, car cela entraînerait une perte importante de certains analytes. Les pesticides organophosphorés sont particulièrement sensibles à de telles pertes.
11.6.2 Technique d’évaporation sous azote
11.6.2.1 Placer le tube concentrateur dans un bain tiède (30 degC) et réduire le volume de solvant à 0,5 mL par évaporation sous un léger courant d’azote propre et sec (filtré à travers une colonne de charbon actif).
ATTENTION : Ne pas utiliser de tuyaux en plastique neufs entre le piège à charbon et l’échantillon, car ils peuvent introduire des interférences dues aux phtalates.
11.6.2.2 Rincer plusieurs fois la paroi intérieure du tube concentrateur avec du solvant pendant la concentration. Pendant l’évaporation, positionner le tube concentrateur de manière à éviter la condensation d’eau dans l’extrait. Dans les procédures normales, l’extrait ne doit pas être laissé s’évaporer à sec.
ATTENTION : Ne pas laisser l’extrait s’évaporer à sec, car cela entraînerait une perte importante de certains analytes. Les pesticides organophosphorés sont particulièrement sensibles à de telles pertes.
11.7 L’extrait peut maintenant être soumis à des procédures de purification ou analysé pour les analytes cibles au moyen de la ou des techniques de dosage appropriées. Si les manipulations ultérieures de l’extrait ne sont pas effectuées immédiatement, boucher le tube concentrateur et le conserver au réfrigérateur. Si l’extrait doit être conservé plus de 2 jours, il devrait être transféré dans un flacon muni d’un bouchon à vis avec revêtement en PTFE et étiqueté de manière appropriée.
12. Analyse des données et calculs
Aucun calcul n’est explicitement associé à cette procédure d’extraction. Consulter la méthode de dosage appropriée pour le calcul des résultats finaux des échantillons.
13. Performances de la méthode
14. Prévention de la pollution
14.1 La prévention de la pollution englobe toute technique réduisant ou éliminant la quantité et/ou la toxicité des déchets au point où ils sont produits. Le fonctionnement des laboratoires offre de nombreuses possibilités de prévention de la pollution. L’EPA a établi une hiérarchie privilégiée des techniques de gestion environnementale qui place la prévention de la pollution au premier rang des options de gestion. Chaque fois que cela est possible, le personnel du laboratoire doit utiliser des techniques de prévention de la pollution pour agir sur sa production de déchets. Lorsque les déchets ne peuvent pas être raisonnablement réduits à la source, l’Agence recommande le recyclage comme meilleure option suivante.
14.2 Pour obtenir des informations sur la prévention de la pollution pouvant s’appliquer aux laboratoires et aux établissements de recherche, consulter Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction, disponible auprès du département des relations gouvernementales et de la politique scientifique de l’American Chemical Society, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Gestion des déchets
Bibliographie/Références
- 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.
Informations utiles
Les homogénéisateurs de tissus à ultrasons sont souvent désignés par les termes sonicateur à sonde, lyseur sonique, disrupteur à ultrasons, broyeur à ultrasons, sono-rupteur, sonificateur, désintégrateur sonique, disrupteur cellulaire, disperseur à ultrasons ou appareil de dissolution à ultrasons. Ces différentes dénominations découlent des diverses applications pouvant être réalisées par sonication.
Différentes tailles de sonotrodes pour le UP200Ht