Analysis of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Soil with Agilent Bond Elut HPLC-FLD

Význam tématu

Polyaromatické uhlovodíky (PAH) představují řadu sloučenin s různým počtem kondenzovaných aromatických jader, z nichž mnohé jsou známy svým karcinogenním nebo mutagenním účinkem. V půdách se PAH silně vážou na organickou hmotu a hrozí jejich dlouhodobé setrvání v životním prostředí a vstup do potravního řetězce. Spolehlivá analytická metoda pro stanovení PAH v půdě je zásadní pro monitorování kontaminace, posuzování rizik a pro potřeby QA/QC v průmyslové i akademické praxi.

Cíle a přehled studie / článku

V tomto článku autoři prezentují vývoj a validaci HPLC s fluorescenční detekcí (FLD) pro stanovení šestnácti cílových PAH v půdním matrice. Metoda kombinuje rychlou a efektivní extrakci dle postupu QuEChERS (AOAC Official Method 2007.01) a následný disperzní SPE („dSPE“) pro čištění extraktu. Výsledkem je jednoduchý protokol pro kvantifikaci PAH v úrovních ng/g.

Použitá metodika a instrumentace

Ultragradu reagencií a standardů PAH připravených v acetonitrilu byly použity pro kvantifikaci.

• Vzorek: 5 g homogenizované sušené půdy ze zahrady, vzorek odevzdaný v 50mL centrifugační zkumavce.
• Extrahování: QuEChERS AOAC Extraction kit (Agilent Bond Elut, p/n 5982-5755) – 10 mL CH3CN, 6 g MgSO4 + 1,5 g NaOAc, ruční protřepání a odstředění.
• Čištění: QuEChERS dSPE kit (Agilent Bond Elut, p/n 5982-5158) – 400 mg PSA, 400 mg C18EC, 1200 mg MgSO4, protřepání a odstředění, filtrace 0,45 µm.
• Chromatografie: Agilent 1200 Series HPLC, Agilent ZORBAX Eclipse PAH column (4,6×50 mm, 1,8 µm), gradientní eluční systém acetonitril–voda (0–60→100 % B v 13 min), průtok 0,8 mL/min, teplota 18 °C, injekce 5 µL.
• Detekce: fluorescenční detektor s různými excitačními a emisními vlnovými délkami (260 nm/352 nm, 260 nm/420 nm, 260 nm/460 nm) podle typu PAH, UV detekce při 230 nm pro acenafthylén.

Hlavní výsledky a diskuse

Lineární rozsahy pro všechny analyty prokázaly vynikající korelace (R2 > 0,999). Meze detekce (LOD) se pohybovaly od 0,005 do 0,78 ng/g a meze kvantifikace (LOQ) od 0,02 do 1,6 ng/g. Míry zpětných zisků byly mezi 86,0 a 99,2 % s relativními standardními odchylkami 0,6–1,9 % při třech úrovních nástřiku. Blank extrakt neobsahoval rušivé vrcholy v retenčních dobách cílových sloučenin, což potvrzuje selektivitu postupu. Použití acetonitrilu a vynechání kroku odpařování zamezilo ztrátám těkavých PAH.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda je považována za rychlou, snadnou, levnou, účinnou, robustní a bezpečnou (QuEChERS). Umožňuje současné stanovení 16 PAH v půdách v nízkých koncentracích bez časově i materiálově náročných kroků. Je ideální pro rutinní analýzy environmentálních a průmyslových vzorků, kontrolu kvality a posuzování rizik.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření postupu na další typy matric (sedimenty, popílek, biomasa).
• Integrace s hmotnostní spektrometrií (LC–MS/MS) pro zlepšení citlivosti a specificity.
• Automatizace QuEChERS a dSPE pro vyšší propustnost laboratoře.
• Experimenty s ekologičtějšími rozpouštědly a sorbenty pro udržitelnou chemii.
• Vývoj přenosných „lab on a chip“ systémů pro polní monitoring.

Závěr

Navržená HPLC-FLD metoda s QuEChERS vzorkovou přípravou prokázala vynikající výkonnost v analýze šestnácti PAH v půdách. Dosáhla vysokých návratností, nízkých detekčních limitů a reprodukovatelnosti, což ji předurčuje pro rutinní environmentální a QA/QC analýzy.

Reference

1. EPA Method 4035. Soil Screening for Polynuclear Aromatic Hydrocarbons by Immunoassay, Test Methods for Evaluating Solid Waste, SW-846, vol. I–II, 1995.
2. Busetti F., Heitz A., Cuomo M. et al. Determination of Sixteen Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Aqueous and Solid Samples from an Italian Wastewater Treatment Plant. J. Chromatogr. A. 2006;1102:104–115.
3. Khan Z., Troquet J., Vachelard C. Sample Preparation and Analytical Techniques for the Determination of Polyaromatic Hydrocarbons in Soil. J. Environ. Sci. Tech. 2005;2:275–286.
4. Kootstra P.R. et al. Solid-Phase Extraction of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from Soil Samples. J. Chromatogr. A. 1995;697:123–129.
5. Anastassiades M., Lehotay S. Fast and Easy Multiresidue Method Employing Acetonitrile Extraction/Partitioning and Dispersive SPE for Pesticide Residues. J. AOAC Int. 2003;86:412–431.
6. Henderson J.W. Jr., Biazzo W., Long W. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Separation Using ZORBAX Eclipse PAH Columns. Agilent Technol. 5989-7968EN.
7. Ramalhosa M.J. et al. Analysis of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Fish: Evaluation of a QuEChERS Extraction Method. J. Sep. Sci. 2009;32:3529–3538.