Guida all’estrazione a ultrasuoni EPA3550
L’estrazione a ultrasuoni è un metodo di estrazione ecologico e rispettoso dell’ambiente, applicabile sia a piccoli campioni di laboratorio sia all’estrazione di composti di valore su scala produttiva commerciale. L’Agenzia per la protezione dell’ambiente degli Stati Uniti (EPA) raccomanda una serie di metodologie di chimica analitica e di prove di caratterizzazione, di campionamento e monitoraggio ambientale e di assicurazione della qualità a sostegno del Resource Conservation and Recovery Act (RCRA). Per l’estrazione assistita da ultrasuoni, l’EPA ha pubblicato le seguenti linee guida:
METODO 3550C – Estrazione a ultrasuoni
1. Scopo e campo di applicazione
Inoltre, i metodi SW-846, fatta eccezione per quelli il cui impiego è obbligatorio per l’analisi di parametri definiti dal metodo, sono intesi come metodi guida contenenti informazioni generali su come eseguire una procedura o una tecnica analitica che un laboratorio può utilizzare come punto di partenza per elaborare una propria procedura operativa standard (SOP) dettagliata, per uso generale interno o per l’applicazione a un progetto specifico. I dati sulle prestazioni inclusi in questo metodo sono forniti esclusivamente a titolo orientativo e non sono intesi né devono essere utilizzati come criteri assoluti di accettazione del controllo qualità (QC) ai fini dell’accreditamento del laboratorio.
1.1 Questo metodo descrive una procedura per estrarre composti organici non volatili e semivolatili da solidi quali suoli, fanghi e rifiuti. Il processo a ultrasuoni assicura un contatto intimo tra la matrice del campione e il solvente di estrazione.
1.2 Questo metodo è suddiviso in due procedure, in base alla concentrazione prevista dei composti organici. La procedura per basse concentrazioni (Sez. 11.3) è destinata ai singoli componenti organici per i quali si prevedono concentrazioni inferiori o uguali a 20 mg/kg e utilizza una quantità maggiore di campione e tre estrazioni successive (le concentrazioni più basse sono più difficili da estrarre). La procedura per concentrazioni medie/alte (Sez. 11.4) è destinata ai singoli componenti organici per i quali si prevedono concentrazioni superiori a 20 mg/kg e utilizza una quantità minore di campione e una sola estrazione.
1.3 Si raccomanda vivamente di sottoporre gli estratti a una forma di purificazione (ad esempio, utilizzando un metodo della serie 3600) prima dell’analisi.
1.4 Per ottenere la massima efficienza di estrazione, è essenziale seguire scrupolosamente il metodo (comprese le istruzioni del produttore). Per una discussione degli aspetti critici della procedura di estrazione, vedere la Sez. 11.0. Consultare le istruzioni del produttore per le impostazioni operative specifiche.
1.5 Questo metodo descrive almeno tre sistemi di solventi di estrazione che possono essere impiegati per diversi gruppi di analiti (vedere la Sez. 7.4). Possono essere impiegati altri sistemi di solventi, purché sia possibile dimostrare prestazioni adeguate per gli analiti di interesse. La scelta del solvente di estrazione dipende dagli analiti di interesse e nessun singolo solvente è universalmente applicabile a tutti i gruppi di analiti. A causa delle preoccupazioni relative all’efficienza dell’estrazione a ultrasuoni, in particolare a concentrazioni prossime o inferiori a circa 10 μg/kg, è indispensabile che l’analista dimostri le prestazioni dello specifico sistema di solventi e delle condizioni operative per gli analiti e le concentrazioni di interesse. Questa dimostrazione si applica a qualsiasi sistema di solventi impiegato, compresi quelli specificamente elencati in questo metodo. Come minimo, tale dimostrazione deve comprendere la dimostrazione iniziale di competenza descritta nel Metodo 3500, utilizzando una matrice di riferimento priva di contaminanti. Il Metodo 8000 descrive procedure che possono essere utilizzate per sviluppare criteri prestazionali per tali dimostrazioni e per i risultati dei campioni di matrice addizionati e dei campioni di controllo del laboratorio.
1.6 L’EPA osserva che i dati pubblicati sull’efficienza dell’estrazione a ultrasuoni dei pesticidi organofosforici a basse concentrazioni nell’ordine delle parti per miliardo (ppb) e a concentrazioni inferiori sono limitati. Di conseguenza, l’uso di questo metodo per questi composti in particolare dovrebbe essere supportato da dati sulle prestazioni come quelli discussi sopra e nel Metodo 3500.
1.7 Prima di utilizzare questo metodo, si consiglia agli analisti di consultare il metodo di base per ogni tipo di procedura che può essere impiegata nell’analisi complessiva (ad esempio, i Metodi 3500, 3600, 5000 e 8000), per ulteriori informazioni sulle procedure di controllo qualità, sullo sviluppo dei criteri di accettazione QC, sui calcoli e sulle indicazioni generali. Gli analisti dovrebbero inoltre consultare la dichiarazione di esclusione di responsabilità all’inizio del manuale e le informazioni del Capitolo Due per indicazioni sulla flessibilità prevista nella scelta di metodi, apparecchiature, materiali, reagenti e forniture, nonché sulle responsabilità dell’analista nel dimostrare che le tecniche impiegate sono appropriate per gli analiti di interesse, nella matrice di interesse e ai livelli rilevanti.
Inoltre, si informa gli analisti e gli utilizzatori dei dati che, salvo quanto esplicitamente previsto da una normativa, l’uso dei metodi SW-846 non è obbligatorio per soddisfare i requisiti federali relativi alle prove. Le informazioni contenute in questo metodo sono fornite dall’EPA come guida per l’analista e i soggetti sottoposti a regolamentazione, affinché possano formulare le valutazioni necessarie a generare risultati che soddisfino gli obiettivi di qualità dei dati per l’applicazione prevista.
1.8 L’uso di questo metodo è riservato ad analisti con esperienza e formazione adeguate, o a personale che operi sotto la loro supervisione. Ogni analista deve dimostrare la capacità di generare risultati accettabili con questo metodo. Come indicato sopra, tali dimostrazioni sono specifiche per gli analiti di interesse e il sistema di solventi utilizzato, nonché per le procedure relative ai campioni a basse concentrazioni e a concentrazioni medie/alte.
Sonicatore multicampione “VialTweeter” per la preparazione simultanea dei campioni in più fiale e provette sigillate
2. Sintesi del metodo
2.1 Procedura per basse concentrazioni – Il campione viene miscelato con solfato di sodio anidro per formare una polvere scorrevole. La miscela viene estratta tre volte con solvente mediante estrazione a ultrasuoni. L’estratto viene separato dal campione mediante filtrazione sotto vuoto o centrifugazione. L’estratto è pronto per la concentrazione finale, la purificazione e/o l’analisi.
2.2 Procedura per concentrazioni medie / alte – Il campione viene miscelato con solfato di sodio anidro per formare una polvere scorrevole. Questa viene estratta una sola volta con solvente mediante estrazione a ultrasuoni. Una porzione dell’estratto viene raccolta per la purificazione e/o l’analisi.
3. Definizioni
Per le definizioni che possono essere pertinenti a questo metodo, consultare il Capitolo Uno e le istruzioni del produttore.
4. Interferenze
4.1 Solventi, reagenti, vetreria e altre attrezzature per il trattamento dei campioni possono produrre artefatti e/o interferenze nell’analisi dei campioni. L’assenza di interferenze da tutti questi materiali nelle condizioni di analisi deve essere dimostrata analizzando bianchi di metodo.
Può essere necessaria una selezione specifica dei reagenti e la purificazione dei solventi mediante distillazione in sistemi interamente in vetro. Consultare ciascun metodo da utilizzare per indicazioni specifiche sulle procedure di controllo qualità e il Capitolo Quattro per indicazioni generali sulla pulizia della vetreria.
4.2 Le interferenze sono generalmente specifiche per gli analiti di interesse. Pertanto, consultare il Metodo 3500 e i metodi di determinazione appropriati per indicazioni specifiche sulle interferenze nell’estrazione.
5. Sicurezza
Questo metodo non affronta tutti gli aspetti di sicurezza associati al suo impiego. Il laboratorio è responsabile del mantenimento di un ambiente di lavoro sicuro e di un archivio aggiornato delle normative OSHA relative alla manipolazione sicura delle sostanze chimiche elencate in questo metodo. Un archivio di riferimento delle schede di sicurezza dei materiali (MSDS) dovrebbe essere disponibile a tutto il personale coinvolto in queste analisi.
6. Apparecchiature e forniture
La menzione di nomi commerciali o prodotti commerciali in questo manuale ha esclusivamente scopo illustrativo e non costituisce un’approvazione dell’EPA né una raccomandazione esclusiva per il loro utilizzo. I prodotti e le impostazioni strumentali citati nei metodi SW-846 rappresentano quelli utilizzati durante lo sviluppo del metodo o successivamente valutati dall’Agenzia. È possibile utilizzare vetreria, reagenti, forniture, apparecchiature e impostazioni diversi da quelli elencati in questo manuale, purché siano state dimostrate e documentate prestazioni del metodo adeguate all’applicazione prevista.
Questa sezione non elenca la comune vetreria di laboratorio (ad esempio, becher e palloni).
6.2 Preparazione a ultrasuoni – Deve essere utilizzato un dispositivo a sonotrodo dotato di una punta in titanio, oppure un dispositivo che fornisca prestazioni adeguate. (ad esempio, UP200Ht o UP200St)
6.2.1 Disgregatore a ultrasuoni – Il disgregatore deve avere una potenza minima di 300 watts e la capacità di funzionare a impulsi. Si raccomanda un dispositivo progettato per ridurre il rumore di cavitazione. Seguire le istruzioni del produttore per preparare il disgregatore all’estrazione di campioni a basse concentrazioni e a concentrazioni medie/alte. (ad esempio, UP400S)
6.2.2 Utilizzare un sonotrodo da 3/4 di pollice per la procedura del metodo per basse concentrazioni e una micropunta conica da 1/8 di pollice collegata a un sonotrodo da 1/2 pollice per la procedura del metodo per concentrazioni medie/alte.
6.3 Cabina di insonorizzazione – Per evitare danni all’udito, si raccomanda l’uso di un involucro insonorizzante (ad esempio, la cabina di insonorizzazione SPB-L). In questo modo, il rumore di cavitazione del processo di sonicazione può essere ridotto sostanzialmente.
Ulteriori attrezzature
6.4.1 Stufa di essiccazione – In grado di mantenere 105 degC.
6.4.2 Essiccatore.
6.4.3 Crogioli – In porcellana o in alluminio monouso.
6.5 Pipette Pasteur – Da 1-mL, in vetro, monouso.
6.7 Apparecchiatura per filtrazione sotto vuoto o sotto pressione
6.7.1 Imbuto Buchner
6.7.2 Carta da filtro
6.8 Apparecchiatura Kuderna-Danish (K-D)
6.8.1 Tubo concentratore – Da 10-mL, graduato. Si utilizza un tappo in vetro smerigliato per prevenire l’evaporazione degli estratti.
6.8.2 Pallone di evaporazione – Da 500-mL. Collegare il pallone al tubo concentratore mediante molle, morsetti o dispositivi equivalenti.
6.8.3 Colonna Snyder – Macro a tre sfere.
6.8.4 Colonna Snyder – Micro a due sfere.
6.8.5 Molle – Da 1/2 pollice.
6.9 Sistema di recupero dei vapori di solvente.
NOTA: Questa vetreria è raccomandata per il recupero del solvente durante le procedure di concentrazione che richiedono l’uso di concentratori evaporativi Kuderna-Danish. L’integrazione di questa apparecchiatura può essere richiesta dalle normative federali, statali o comunali locali che disciplinano le emissioni atmosferiche di composti organici volatili. L’EPA raccomanda l’integrazione di questo tipo di sistema di recupero come modalità di attuazione di un programma di riduzione delle emissioni. Il recupero dei solventi consente di conformarsi alle iniziative di minimizzazione dei rifiuti e prevenzione dell’inquinamento.
6.10 Granuli antiurto – Sottoposti a estrazione con solvente, circa 10/40 mesh (carburo di silicio o equivalente).
6.11 Bagno d’acqua – Riscaldato, con coperchio ad anelli concentrici, in grado di controllare la temperatura entro ± 5 degC. Il bagno dovrebbe essere utilizzato sotto cappa.
6.12 Bilancia – A caricamento dall’alto, in grado di pesare accuratamente con approssimazione a 0,01 g.
6.13 Fiale – Da 2-mL, per autocampionatore GC, dotate di tappi a vite con rivestimento in politetrafluoroetilene (PTFE) o di tappi a crimpare.
6.14 Fiale per scintillazione in vetro – Da 20-mL, dotate di tappi a vite con rivestimento in PTFE.
6.15 Spatola – In acciaio inossidabile o PTFE.
6.16 Colonna di essiccazione – Colonna cromatografica in vetro borosilicato con diametro interno di 20-mm e lana di vetro sul fondo.
NOTA: Le colonne con dischi di vetro sinterizzato sono difficili da decontaminare dopo essere state utilizzate per essiccare estratti altamente contaminati. È possibile acquistare colonne senza setti sinterizzati.
Utilizzare un piccolo tampone di lana di vetro per trattenere l’adsorbente. Prelavare il tampone di lana di vetro con 50 mL di acetone, seguiti da 50 mL del solvente di eluizione, prima di riempire la colonna con l’adsorbente.
6.17 Apparecchiatura per evaporazione sotto azoto (facoltativa) – N-Evap, a 12 o 24 posizioni (Organomation Model 112 o equivalente).
7. Reagenti e standard
7.2 Acqua di grado reagente priva di composti organici. Tutti i riferimenti all’acqua in questo metodo si riferiscono ad acqua di grado reagente priva di composti organici, come definita nel Capitolo Uno.
7.3 Solfato di sodio (granulare, anidro), Na2SO4. Purificare mediante riscaldamento a 400 degC per 4 hrs in un vassoio poco profondo, oppure mediante pulizia preliminare del solfato di sodio con cloruro di metilene. Se il solfato di sodio viene pulito preliminarmente con cloruro di metilene, dovrebbe essere analizzato un bianco di metodo per dimostrare l’assenza di interferenze dovute al solfato di sodio.
7.4 Solventi di estrazione
I campioni dovrebbero essere estratti utilizzando un sistema di solventi che garantisca un recupero ottimale e riproducibile degli analiti di interesse dalla matrice del campione, alle concentrazioni di interesse. La scelta del solvente di estrazione dipende dagli analiti di interesse e nessun singolo solvente è universalmente applicabile a tutti i gruppi di analiti. Qualunque sia il sistema di solventi impiegato, compresi quelli specificamente elencati in questo metodo, l’analista deve dimostrare prestazioni adeguate per gli analiti di interesse ai livelli di interesse. Come minimo, tale dimostrazione deve comprendere la dimostrazione iniziale di competenza descritta nel Metodo 3500, utilizzando una matrice di riferimento priva di contaminanti. Il Metodo 8000 descrive procedure che possono essere utilizzate per sviluppare criteri prestazionali per tali dimostrazioni e per i risultati dei campioni di matrice addizionati e dei campioni di controllo del laboratorio.
Molti dei sistemi di solventi descritti di seguito comprendono la combinazione di un solvente miscibile con l’acqua, come l’acetone, e un solvente immiscibile con l’acqua, come il cloruro di metilene o l’esano. Lo scopo del solvente miscibile con l’acqua è facilitare l’estrazione dei solidi umidi, consentendo alla miscela di solventi di penetrare lo strato d’acqua sulla superficie delle particelle solide. Il solvente immiscibile con l’acqua estrae composti organici con polarità simili. Pertanto, un solvente apolare come l’esano viene spesso utilizzato per analiti apolari come i PCB, mentre un solvente polare come il cloruro di metilene può essere utilizzato per analiti polari. Anche la polarità dell’acetone può contribuire all’estrazione degli analiti polari nei sistemi di solventi misti.
La Tabella 1 fornisce dati esemplificativi sul recupero di alcuni composti organici semivolatili estratti da un materiale di riferimento standard NIST (SRM) utilizzando vari sistemi di solventi di estrazione. Le sezioni seguenti forniscono indicazioni sulla scelta dei solventi per diverse classi di analiti.
Tutti i solventi dovrebbero essere di grado per analisi di pesticidi o equivalente. I solventi possono essere degassati prima dell’uso.
7.4.1 I composti organici semivolatili possono essere estratti con acetone/esano (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) o acetone/cloruro di metilene (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.2 I pesticidi organoclorurati possono essere estratti con acetone/esano (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14) o acetone/cloruro di metilene (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2).
7.4.3 I PCB possono essere estratti con acetone/esano (1:1, v/v CH3COCH3/C6H14), acetone/cloruro di metilene (1:1, v/vCH3COCH3/CH2Cl2) o esano (C6H14).
7.4.4 Possono essere impiegati altri sistemi di solventi, purché l’analista sia in grado di dimostrare prestazioni adeguate per gli analiti di interesse, alle concentrazioni di interesse, nella matrice del campione (vedere il Metodo 3500).
7.5 Solventi di sostituzione – Quando si utilizzano alcuni metodi di determinazione, il solvente di estrazione deve essere sostituito con un solvente compatibile con la strumentazione utilizzata in quel metodo di determinazione. Consultare il metodo di determinazione da utilizzare per scegliere il solvente di sostituzione appropriato. Tutti i solventi devono essere di grado per analisi di pesticidi o equivalente. Di seguito sono riportati esempi di solventi di sostituzione.
7.5.1 Esano, C6H14
7.5.2 2-Propanolo, (CH3)2CHOH
7.5.3 Cicloesano, C6H12
7.5.4 Acetonitrile, CH3CN
7.5.5 Metanolo, CH3OH
La cabina di insonorizzazione SPB-L riduce sostanzialmente il rumore di cavitazione della sonicazione.
8. Raccolta, conservazione e stoccaggio dei campioni
8.1 Consultare il materiale introduttivo del Capitolo Quattro, “Analiti organici”, il Metodo 3500 e i metodi di determinazione specifici da utilizzare.
8.2 I campioni solidi da estrarre mediante questa procedura dovrebbero essere raccolti e conservati come qualsiasi altro campione solido contenente composti organici semivolatili.
9. Controllo qualità
9.2 Dimostrazione iniziale di competenza
Ogni laboratorio deve dimostrare la propria competenza iniziale per ciascuna combinazione di preparazione del campione e metodo di determinazione utilizzata, generando dati di accuratezza e precisione accettabili per gli analiti bersaglio in una matrice priva di contaminanti. Il laboratorio deve inoltre ripetere la dimostrazione di competenza ogni volta che vengono formati nuovi membri del personale o apportate modifiche significative alla strumentazione. Per informazioni su come effettuare una dimostrazione di competenza, vedere il Metodo 8000.
9.3 Inizialmente, prima di trattare qualsiasi campione, l’analista dovrebbe dimostrare che tutte le parti dell’apparecchiatura a contatto con il campione e i reagenti sono prive di interferenze. Ciò si ottiene mediante l’analisi di un bianco di metodo. Come controllo continuativo, ogni volta che i campioni vengono estratti, purificati e analizzati, e quando vengono cambiati i reagenti, un bianco di metodo dovrebbe essere sottoposto a estrazione e analizzato per i composti di interesse, come precauzione contro la contaminazione cronica del laboratorio.
9.4 Tutti i bianchi di metodo, i campioni di matrice addizionati o i campioni replicati dovrebbero essere sottoposti alle stesse procedure analitiche (Sez. 11.0) utilizzate per i campioni reali.
9.5 Con questo metodo dovrebbero essere utilizzate le pratiche standard di assicurazione della qualità incluse negli appropriati documenti di pianificazione sistematica e nelle SOP del laboratorio. Tutte le condizioni operative degli strumenti dovrebbero essere registrate.
9.6 Consultare inoltre il Metodo 3500 per le procedure di controllo qualità relative all’estrazione e alla preparazione dei campioni, e i metodi di determinazione da utilizzare per le procedure QC relative alla determinazione.
9.7 Quando previsto dal metodo di determinazione appropriato, gli standard surrogati dovrebbero essere aggiunti a tutti i campioni prima dell’estrazione. Per ulteriori informazioni, vedere i Metodi 3500 e 8000 e i metodi di determinazione appropriati.
9.8 Come indicato in precedenza, l’uso di qualsiasi tecnica di estrazione, compresa l’estrazione a ultrasuoni, dovrebbe essere supportato da dati che dimostrino le prestazioni dello specifico sistema di solventi e delle condizioni operative per gli analiti di interesse, ai livelli di interesse, nella matrice del campione.
10. Calibrazione e standardizzazione
Non vi sono fasi di calibrazione o standardizzazione direttamente associate a questa procedura di estrazione dei campioni.
11. Procedura
Come indicato nella Sez. 1.4, l’estrazione a ultrasuoni potrebbe non essere un metodo altrettanto efficace quanto altri metodi di estrazione per suoli/solidi. Pertanto, per ottenere la massima efficienza di estrazione, è essenziale seguire scrupolosamente questo metodo (comprese le istruzioni del produttore). Per utilizzare con successo questa tecnica, occorre almeno rispettare le seguenti condizioni:
11.1 Gestione dei campioni
11.1.2 Campioni di rifiuti – I campioni costituiti da più fasi devono essere preparati prima dell’estrazione mediante la procedura di separazione delle fasi descritta nel Capitolo Due. Questa procedura di estrazione è destinata esclusivamente ai solidi.
11.1.3 Campioni di rifiuti secchi idonei alla macinazione – Macinare o suddividere altrimenti il rifiuto in modo che passi attraverso un setaccio da 1-mm oppure possa essere estruso attraverso un foro da 1-mm. Introdurre nell’apparecchiatura di macinazione una quantità di campione sufficiente a ottenere almeno 10 g dopo la macinazione.
ATTENZIONE: L’essiccazione e la macinazione dovrebbero essere eseguite sotto cappa per evitare la contaminazione del laboratorio.
11.1.4 Materiali gommosi, fibrosi o oleosi non idonei alla macinazione – Tagliare, sminuzzare o ridurre altrimenti le dimensioni di questi materiali per consentire la miscelazione e la massima esposizione delle superfici del campione ai fini dell’estrazione.
11.2 Determinazione della percentuale in peso secco – Quando i risultati del campione devono essere calcolati sulla base del peso secco, dovrebbe essere pesata una porzione separata di campione contemporaneamente alla porzione utilizzata per la determinazione analitica.
ATTENZIONE: La stufa di essiccazione dovrebbe essere collocata sotto cappa o dotata di ventilazione con scarico. Un campione di rifiuto pericoloso fortemente contaminato può causare una contaminazione significativa del laboratorio.
Immediatamente dopo aver pesato l’aliquota di campione da estrarre, pesare un’ulteriore aliquota di campione da 5 a 10 g in un crogiolo tarato. Essiccare questa aliquota per una notte a 105 degC. Lasciare raffreddare in un essiccatore prima di pesare.
Calcolare la percentuale in peso secco come segue:
% in peso secco = (g di campione secco / g di campione) x 100
Questa aliquota essiccata in stufa non viene utilizzata per l’estrazione e dovrebbe essere smaltita correttamente una volta determinato il peso secco.
11.3 Procedura di estrazione per basse concentrazioni
Questa procedura si applica ai campioni solidi per i quali si prevede un contenuto di analiti organici inferiore o uguale a 20 mg/kg.
Operazioni prima della sonicazione
11.3.1 Le seguenti fasi dovrebbero essere eseguite rapidamente per evitare la perdita dei composti estraibili più volatili.
11.3.1.1 Pesare circa 30 g di campione in un becher da 400-mL. Registrare il peso con approssimazione a 0,1 g.
11.3.1.2 Per il campione di ciascun lotto selezionato per l’addizione, aggiungere 1,0 mL della soluzione di addizione alla matrice. Consultare il Metodo 3500 per indicazioni sulla scelta appropriata dei composti per l’addizione alla matrice e delle relative concentrazioni. Vedere anche la nota nella Sez. 11.3.
11.3.1.3 Aggiungere 1,0 mL della soluzione di standard surrogati a tutti i campioni, ai campioni addizionati, ai campioni QC e ai bianchi. Consultare il Metodo 3500 per indicazioni sulla scelta appropriata dei composti surrogati e delle relative concentrazioni. Vedere anche la nota nella Sez. 11.3.
11.3.1.4 Se si intende utilizzare la purificazione mediante permeazione su gel (vedere il Metodo 3640), l’analista dovrebbe aggiungere un volume doppio della soluzione di addizione dei surrogati (e della soluzione di addizione alla matrice, ove applicabile), oppure concentrare l’estratto finale fino a metà del volume normale, per compensare la metà dell’estratto persa a causa del caricamento della colonna GPC. Vedere anche la nota nella Sez. 11.3.
11.3.1.5 I campioni non porosi o umidi (di tipo gommoso o argilloso) che non presentano una consistenza sabbiosa scorrevole devono essere miscelati con 60 g di solfato di sodio anidro utilizzando una spatola. Se necessario, è possibile aggiungere altro solfato di sodio. Dopo l’aggiunta del solfato di sodio, il campione dovrebbe risultare scorrevole. Vedere anche la nota nella Sez. 11.3.
11.3.1.6 Aggiungere immediatamente 100 mL del solvente di estrazione o della miscela di solventi (per informazioni sulla scelta dei solventi, vedere la Sez. 7.4 e la Tabella 2).
11.3.2 Posizionare la superficie inferiore della punta del sonotrodo di disgregazione da 3/4 di pollice circa 1/2 pollice sotto la superficie del solvente, ma sopra lo strato di sedimento.
NOTA: Assicurarsi che il sonotrodo a ultrasuoni sia montato correttamente secondo le istruzioni del produttore.
11.3.3 Estrarre il campione mediante ultrasuoni per 3 min, con il controllo dell’uscita impostato al 100% (piena potenza) o alla potenza raccomandata dal produttore, il selettore di modalità su Pulse (energia a impulsi anziché continua) e il ciclo di lavoro percentuale impostato al 50% (energia attiva per il 50% del tempo e disattivata per il 50% del tempo). Non utilizzare la sonda a micropunta.
11.3.4 Decantare l’estratto e filtrarlo attraverso carta da filtro (ad esempio, Whatman No. 41 o equivalente) in un imbuto Buchner collegato a un pallone di filtrazione pulito da 500-mL. In alternativa, decantare l’estratto in un flacone da centrifuga e centrifugare a bassa velocità per rimuovere le particelle.
11.3.5 Ripetere l’estrazione altre due volte con due ulteriori porzioni da 100-mL di solvente pulito. Separare il solvente per decantazione dopo ciascuna estrazione a ultrasuoni. Dopo l’ultima estrazione a ultrasuoni, versare l’intero campione nell’imbuto Buchner, risciacquare il becher con solvente di estrazione e aggiungere il liquido di risciacquo all’imbuto.
Operazioni dopo la sonicazione
11.3.6 Se necessario, concentrare l’estratto prima dell’analisi seguendo la procedura nella Sez. 11.5. Altrimenti, procedere alla Sez. 11.7.
UP200St con micropunta per la sonicazione dei campioni
11.4 Procedura di estrazione per concentrazioni medie / alte
Questa procedura si applica ai campioni solidi per i quali si prevede un contenuto di analiti organici superiore a 20 mg/kg.
Operazioni prima della sonicazione
11.4.2 Per il campione di ciascun lotto selezionato per l’addizione, aggiungere 1,0 mL della soluzione di addizione alla matrice. Consultare il Metodo 3500 per indicazioni sulla scelta appropriata dei composti per l’addizione alla matrice e delle relative concentrazioni. Vedere anche la nota nella Sez. 11.3.
11.4.3 Aggiungere 1,0 mL della soluzione di addizione dei surrogati a tutti i campioni, ai campioni addizionati, ai campioni QC e ai bianchi. Consultare il Metodo 3500 per indicazioni sulla scelta appropriata dei composti surrogati e delle relative concentrazioni. Vedere anche la nota nella Sez. 11.3.
11.4.4 Se si intende utilizzare la purificazione mediante permeazione su gel (vedere il Metodo 3640), l’analista dovrebbe aggiungere un volume doppio della soluzione di addizione dei surrogati (e della soluzione di addizione alla matrice, ove applicabile), oppure concentrare l’estratto finale fino a metà del volume normale, per compensare la metà dell’estratto persa a causa del caricamento della colonna GPC.
11.4.5 I campioni non porosi o umidi (di tipo gommoso o argilloso) che non presentano una consistenza sabbiosa scorrevole devono essere miscelati con 2 g di solfato di sodio anidro utilizzando una spatola. Se necessario, è possibile aggiungere altro solfato di sodio. Dopo l’aggiunta del solfato di sodio, il campione dovrebbe risultare scorrevole (vedere la nota nella Sez. 11.3).
11.4.6 Aggiungere immediatamente il volume di solvente necessario per portare il volume finale a 10,0 mL, tenendo conto del volume aggiunto dei surrogati e delle addizioni alla matrice (per informazioni sulla scelta dei solventi, vedere la Sez. 7.4 e la Tabella 2).
11.4.7 Estrarre il campione con la sonda a ultrasuoni a micropunta conica da 1/8 di pollice per 2 min, con il controllo dell’uscita impostato su 5, il selettore di modalità su impulsi e il ciclo di lavoro percentuale al 50%.
11.4.8 Inserire senza compattare 2–3 cm di lana di vetro in una pipetta Pasteur monouso. Filtrare l’estratto del campione attraverso la lana di vetro e raccogliere l’estratto in un contenitore adatto. Non è possibile recuperare dal campione tutti i 10 mL di solvente di estrazione. Pertanto, l’analista dovrebbe raccogliere un volume adeguato alla sensibilità del metodo di determinazione da utilizzare. Ad esempio, per i metodi che non richiedono un’ulteriore concentrazione dell’estratto (ad esempio, il Metodo 8081 utilizza tipicamente un volume finale dell’estratto di 10 mL), l’estratto può essere raccolto in una fiala per scintillazione o in un altro contenitore richiudibile. Per gli estratti che richiedono un’ulteriore concentrazione, è consigliabile raccogliere un volume standard per tutti questi campioni, in modo da semplificare il calcolo dei risultati finali dei campioni. Ad esempio, raccogliere 5,0 mL di estratto in un tubo concentratore pulito. Questo volume rappresenta esattamente la metà del volume totale dell’estratto originale del campione. Se necessario, tenere conto della “perdita” di metà dell’estratto nei calcoli finali relativi al campione, oppure concentrare l’estratto finale fino a metà del volume finale nominale (ad esempio, 0,5 mL rispetto a 1,0 mL) per compensare la perdita.
11.4.9 Se necessario, concentrare l’estratto prima dell’analisi seguendo la procedura nella Sez. 11.5 o nella Sez. 11.6. Altrimenti, procedere alla Sez. 11.7.
Tecniche di concentrazione
Ove necessario per soddisfare i criteri di sensibilità, gli estratti dei campioni ottenuti dalla procedura di estrazione per basse concentrazioni o da quella per concentrazioni medie/alte possono essere concentrati fino al volume finale necessario per il metodo di determinazione e l’applicazione specifica da utilizzare, mediante la tecnica K-D o l’evaporazione sotto azoto.
11.5.1 Assemblare un concentratore Kuderna-Danish (K-D) collegando un tubo concentratore da 10-mL a un pallone di evaporazione di dimensioni appropriate.
11.5.2 Essiccare l’estratto facendolo passare attraverso una colonna di essiccazione contenente circa 10 g di solfato di sodio anidro. Raccogliere l’estratto essiccato nel concentratore K-D.
11.5.3 Risciacquare il tubo di raccolta e la colonna di essiccazione con un’ulteriore porzione da 20-mL di solvente, raccogliendo il liquido di risciacquo nel pallone K-D, per ottenere un trasferimento quantitativo.
11.5.4 Aggiungere uno o due granuli antiurto puliti al pallone e collegare una colonna Snyder a tre sfere. Collegare la vetreria per il recupero dei vapori di solvente (condensatore e dispositivo di raccolta, vedere la Sez. 6.9) alla colonna Snyder dell’apparecchiatura K-D, seguendo le istruzioni del produttore. Prebagnare la colonna Snyder aggiungendo circa 1 mL di cloruro di metilene (o altro solvente adatto) alla sommità della colonna. Collocare l’apparecchiatura K-D su un bagno d’acqua caldo (15 – 20 EC al di sopra del punto di ebollizione del solvente), in modo che il tubo concentratore sia parzialmente immerso nell’acqua calda e l’intera superficie inferiore arrotondata del pallone sia lambita dal vapore caldo. Regolare la posizione verticale dell’apparecchiatura e la temperatura dell’acqua secondo necessità per completare la concentrazione in 10 – 20 min. Alla corretta velocità di distillazione, le sfere della colonna si muoveranno producendo un continuo tintinnio, ma le camere non si allagheranno. Quando il volume apparente del liquido raggiunge 1 mL, rimuovere l’apparecchiatura K-D dal bagno d’acqua e lasciarla drenare e raffreddare per almeno 10 min.
ATTENZIONE: Non portare l’estratto a secchezza, poiché ciò comporterà una grave perdita di alcuni analiti. I pesticidi organofosforici sono particolarmente soggetti a tali perdite.
11.5.4.1 Se è necessaria una sostituzione del solvente (come indicato nella Tabella 2 o nel metodo di determinazione appropriato), rimuovere momentaneamente la colonna Snyder, aggiungere 50 mL del solvente di sostituzione e un nuovo granulo antiurto.
11.5.4.2 Ricollegare la colonna Snyder. Concentrare l’estratto, aumentando la temperatura del bagno d’acqua, se necessario, per mantenere una velocità di distillazione appropriata.
11.5.5 Rimuovere la colonna Snyder. Risciacquare il pallone K-D e i raccordi inferiori della colonna Snyder con 1 – 2 mL di solvente, raccogliendo il liquido di risciacquo nel tubo concentratore. L’estratto può essere ulteriormente concentrato utilizzando una delle tecniche descritte nella Sez. 11.6, oppure portato a un volume finale di 5,0 – 10,0 mL utilizzando un solvente appropriato (vedere la Tabella 2 o il metodo di determinazione appropriato). Se sono presenti cristalli di zolfo, procedere al Metodo 3660 per la purificazione.
11.6 Se è necessaria un’ulteriore concentrazione, utilizzare la tecnica della colonna micro-Snyder (vedere la Sez. 11.6.1) o la tecnica di evaporazione sotto azoto (vedere la Sez. 11.6.2).
11.6.1 Tecnica della colonna micro-Snyder
11.6.1.1 Aggiungere un nuovo granulo antiurto pulito al tubo concentratore e collegare una colonna micro-Snyder a due sfere direttamente al tubo concentratore. Collegare la vetreria per il recupero dei vapori di solvente (condensatore e dispositivo di raccolta) alla colonna micro-Snyder dell’apparecchiatura K-D, seguendo le istruzioni del produttore. Prebagnare la colonna Snyder aggiungendo 0,5 mL di cloruro di metilene o del solvente di sostituzione alla sommità della colonna. Collocare l’apparecchiatura di microconcentrazione in un bagno d’acqua caldo, in modo che il tubo concentratore sia parzialmente immerso nell’acqua calda. Regolare la posizione verticale dell’apparecchiatura e la temperatura dell’acqua secondo necessità per completare la concentrazione in 5 – 10 min. Alla corretta velocità di distillazione, le sfere della colonna si muoveranno producendo un continuo tintinnio, ma le camere non si allagheranno.
11.6.1.2 Quando il volume apparente del liquido raggiunge 0,5 mL, rimuovere l’apparecchiatura dal bagno d’acqua e lasciarla drenare e raffreddare per almeno 10 min. Rimuovere la colonna Snyder e risciacquarne i raccordi inferiori con 0,2 mL di solvente, raccogliendo il liquido di risciacquo nel tubo concentratore. Portare il volume finale dell’estratto a 1,0 – 2,0 mL.
ATTENZIONE: Non portare l’estratto a secchezza, poiché ciò comporterà una grave perdita di alcuni analiti. I pesticidi organofosforici sono particolarmente soggetti a tali perdite.
11.6.2 Tecnica di evaporazione sotto azoto
11.6.2.1 Collocare il tubo concentratore in un bagno caldo (30 degC) e ridurre per evaporazione il volume del solvente a 0,5 mL utilizzando un debole flusso di azoto pulito e secco (filtrato attraverso una colonna di carbone attivo).
ATTENZIONE: Non utilizzare tubi di plastica nuovi tra la trappola a carbone e il campione, poiché possono introdurre interferenze da ftalati.
11.6.2.2 Durante la concentrazione, risciacquare più volte con solvente la parete interna del tubo concentratore, facendo scorrere il solvente verso il basso. Durante l’evaporazione, posizionare il tubo concentratore in modo da evitare la condensazione di acqua nell’estratto. Nelle normali procedure, non si deve lasciare che l’estratto si secchi.
ATTENZIONE: Non portare l’estratto a secchezza, poiché ciò comporterà una grave perdita di alcuni analiti. I pesticidi organofosforici sono particolarmente soggetti a tali perdite.
11.7 L’estratto può ora essere sottoposto a procedure di purificazione oppure analizzato per gli analiti bersaglio utilizzando le tecniche di determinazione appropriate. Se non si procede immediatamente a ulteriori manipolazioni dell’estratto, chiudere il tubo concentratore con un tappo e conservarlo in frigorifero. Se l’estratto viene conservato per più di 2 giorni, dovrebbe essere trasferito in una fiala dotata di tappo a vite con rivestimento in PTFE ed etichettato in modo appropriato.
12. Analisi dei dati e calcoli
Non vi sono calcoli esplicitamente associati a questa procedura di estrazione. Per il calcolo dei risultati finali dei campioni, consultare il metodo di determinazione appropriato.
13. Prestazioni del metodo
14. Prevenzione dell'inquinamento
14.1 La prevenzione dell’inquinamento comprende qualsiasi tecnica che riduca o elimini la quantità e/o la tossicità dei rifiuti nel punto in cui vengono generati. Nelle attività di laboratorio esistono numerose opportunità di prevenzione dell’inquinamento. L’EPA ha stabilito una gerarchia preferenziale delle tecniche di gestione ambientale che pone la prevenzione dell’inquinamento come opzione di gestione prioritaria. Quando fattibile, il personale di laboratorio dovrebbe utilizzare tecniche di prevenzione dell’inquinamento per affrontare la produzione di rifiuti. Quando non è possibile ridurre i rifiuti alla fonte, l’Agenzia raccomanda il riciclaggio come migliore opzione successiva.
14.2 Per informazioni sulla prevenzione dell’inquinamento applicabili ai laboratori e agli istituti di ricerca, consultare Less is Better: Laboratory Chemical Management for Waste Reduction, disponibile presso il Department of Government Relations and Science Policy dell’American Chemical Society, 1155 16th St., N.W. Washington, D.C. 20036, https://www.acs.org.
15. Gestione dei rifiuti
cappe e dalle operazioni al banco, rispettando la lettera e lo spirito di tutte le autorizzazioni e normative relative agli scarichi in fognatura e osservando tutte le normative sui rifiuti solidi e pericolosi, in particolare le norme sull’identificazione dei rifiuti pericolosi e le restrizioni allo smaltimento sul suolo. Per ulteriori informazioni sulla gestione dei rifiuti, consultare The Waste Management Manual for Laboratory Personnel, disponibile presso l’American Chemical Society all’indirizzo riportato nella Sez. 14.2.
Bibliografia/Riferimenti
- 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.
Informazioni utili
Gli omogeneizzatori di tessuti a ultrasuoni sono spesso denominati sonicatori a sonda, lisatori sonici, disgregatori a ultrasuoni, macinatori a ultrasuoni, sonoruttori, sonificatori, dismembratori sonici, disgregatori cellulari, dispersori a ultrasuoni o dissolutori. I diversi termini derivano dalle varie applicazioni che possono essere realizzate mediante sonicazione.
Sonotrodi di diverse dimensioni per UP200Ht