Prečo sledovať PAH, PCB a OCP v sedimentoch?

Organochlórové pesticídy (OCP), polychlórované bifenyly (PCB) a polycyklické aromatické uhľovodíky (PAH) sú organické látky, ktoré sa vyskytujú ako chemické indivíduá alebo zmesi vykazujúce toxické vlastnosti, pretrvávajú a bioakumulujú sa v prostredí a dochádza u nich k prenosu a ukladaniu i stovky až tisíce kilometrov od ich zdroja. U týchto látok bol preukázaný významný škodlivý vplyv na ľudské zdravie a nepriaznivé účinky na životné prostredie. Prvé dve uvedené skupiny (OCP a PCB) sa radia medzi perzistentné organické polutanty (POPs) a sú zaradené na zozname prioritných polutantov Štokolmského dohovoru. Rada PAH, z ktorých najznámejší zástupca je benzo[a]pyrén, vykazujú genotoxické a mutagénne vlastnosti.

Distribúcia týchto kontaminantov v jednotlivých zložkách životného prostredia je ovplyvnená mnohými faktormi a vďaka ich výskytu v atmosfére, vodnom i terestrickom ekosystéme sú považované za všadeprítomné kontaminanty životného prostredia. Ich afinita k vodnému prostrediu je minimálna, ochotne sa však sorbujú na tuhé častice, nech už ide o popol, prach, pôdu alebo sediment. Vzhľadom k tomu, že kumulácia týchto látok v sedimentoch môže prebiehať i niekoľko rokov, sedimenty sú považované za významný rezervoár kontaminantov a jeden zo sledovaných indikátorov znečistenia životného prostredia.

Príprava sedimentov pre stanovenie PAH, PCB a OCP lyofilizáciou

Akým spôsobom spracovať vzorku sedimentu, ktorý obsahuje majoritnú časť vodu? Nie nadarmo sa hovorí, všetkého veľa škodí. A v tomto prípade je voda nežiadúcou zložkou, preto je potrebné ju pred analýzou efektívne a pritom šetrne odstrániť takým spôsobom, aby nedošlo k stratám cieľových analytov alebo k zmene charakteru vzorky.

S výhodou sa teda využíva lyofilizácia, proces šetrného sušenia vzorky v zamrazenom stave, bez nutnosti použitia tepla.  Využitie vákuovej sublimácie vody (respektíve ľadu) umožňuje zachovať pôvodnú štruktúru sušenej vzorky. Lyofilizácia je v súčasnosti využívaná naprieč technologickými odvetviami, z ktorých najznámejší je spracovanie ovocia v potravinárskom priemysle. Proces lyofilizácie sa skladá z troch fáz ‒ zamrazovanie, primárna a sekundárna fáza sušenia.

Pri zamrazovaní sa lyofilizovaná vzorka zmrazí pod teplotu, pri ktorej nemôže existovať tekutina v kvapalnom skupenstve. Fáza sušenia predstavuje sublimáciu ľadu zo zmrazeného produktu za využitia vákua, t. j. prechod z pevného skupenstva priamo do plynného. Vodní para sa následne vymrazuje na kondenzátore. Kondenzátor sa udržuje pri teplote -55 °C alebo nižšej. Doba lyofilizácie závisí od množstva vzorky a obsahu vody v nej. Výsledkom je perfektne vysušená „štandardizovaná“ vzorka, ktorú už je možné dobre spracovať a podrobiť následnej extrakcii. Pri lyofilizácii vzorky sa minimalizuje riziko straty prchavých analytov a k analýze PAH, PCB a OCP je potrebné len cca 10 g finálneho lyofilizátu.

Stanovenie PAH, PCB a OCP v lyofilizovaných sedimentoch

Po ukončení lyofilizácie dostávame vzorku zbavenú všetkej vody a pripravenú k extrakcii organických analytov. Pri látkach, ktoré sa na materiál sorbujú i niekoľko desiatok rokov, musí byť zvolený dostatočne účinný, robustný a rýchly typ extrakcie, ideálne s minimálnou spotrebou rozpúšťadiel, v rámci minimalizácie vplyvu na životné prostredie. Štandardnou otázkou je či bude dostačujúca bežná extrakcia v ultrazvukovom kúpeli alebo mechanická extrakcia trepaním, alebo je vhodné zvoliť niekoľkohodinovú extrakciu podľa Soxhleta? Spoločnosť ALS išla ešte ďalej a zvolila moderné zariadenie na extrakciu environmentálnych vzoriek pomocou mikrovlnne asistovanej extrakcie. K takejto extrakcii postačí malé množstvo rozpúšťadla a dochádza k efektívnej migrácii cieľových látok zo vzorky priamo do rozpúšťadla. Na rozdiel od extrakcie podľa Soxhleta je skrátený čas extrakcie z hodín na desiatky minút pri zachovaní vysokej extrakčnej účinnosti. Behom 60 minút môže byť vďaka optimalizovanému mikrovlnnému procesu extrahovaných v našom zariadení až 24 vzoriek.

Získaný extrakt je následne podrobený cieľovej analýze na najmodernejšom plynovom chromatografe Agilent, ktorý je spojený s tandemovým hmotnostným detektorom, ktorý zaistí selektivitu na úrovni mikrogramov na kilogram lyofilizovanej vzorky. Výsledkom je analytický záznam, v ktorom je redukovaný vplyv matrice vďaka špecifickému nastaveniu charakteristickému pre každú sledovanú látku.

Využitím najmodernejších technológií a vhodnému spojeniu procesu lyofilizácie, mikrovlnnej extrakcie a plynovej chromatografie s tandemovým hmotnostným detektorom, získala spoločnosť ALS spoľahlivý, účinný a rýchly postup pre monitoring perzistentných organických látok v rôznorodom spektre sedimentov na úrovni ultrastopových koncentrácií.  Metóda je plne validovaná a akreditovaná ČIA.

Technické charakteristiky metódy PAH, PCB a OCP v lyofilizovanom sedimente na GC/MSMS

• Kód pre objednanie metódy S-SMLGMS01, lyofilizácia S-PPLYOF
• Akreditácia – áno
• Potrebné množstvo vzorky po lyofilizácii 10g