Evaluation of Total Petroleum Hydrocarbon in Soil Using LC with Fraction Collectorand GC/MS

Význam tématu

Znečištění půdy ropnými uhlovodíky představuje závažný environmentální problém s dopady na ekosystémy, lidské zdraví i hospodářské zájmy. Rychlá a přesná identifikace typu a stupně kontaminace je klíčová pro určení odpovědnosti a optimální volbu sanačních postupů. Kombinovaný přístup kapalné chromatografie frakcionované podle polarity a plynové chromatografie s detekcí hmotnostní spektrometrií umožňuje detailní charakterizaci komplexních směsí uhlovodíků a jejich frakčního rozdělení.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit použití normální fáze kapalné chromatografie s automatickým sběrem frakcí (fraction collector) následované separací frakcí v kapilární plynové chromatografii s hmotnostní spektrometrií pro kvantitativní a kvalitativní určení celkových ropných uhlovodíků (TPH) v půdním vzorku kontaminovaném surovou ropou. Studie shrnuje optimalizaci metody, kalibraci a příklad analýzy reálného vzorku půdy.

Použitá metodika

Vzorek kontaminované půdy byl připraven smísením 1 g surové ropy s čistou půdou, nechán v klidu 48 hodin a následně extrahován hexanem pomocí ultrazvukové lázně. Koncentrovaný extrakt (do 1 mL) byl injektován do NPLC. Po úvodních 3 minutách elučního času byl přebytek eluátu odváděn do odpadu, poté se po 0,5 minutových intervalech sbíraly frakce obsahující jednotlivé skupiny látek. Po sesbírání se kolona přepnula na režim zpětného proplachu a připravila na další analýzu.

Použitá instrumentace

• Kapalná chromatografie Agilent 1200 Series s vakuovým odplyňovačem, binárním čerpadlem, autosamplerem, UV/VIS DAD detektorem a frakčním kolektorem
• Kolona ZORBAX NH2 (4,6×250 mm, 5 μm), eluční fáze hexan, průtok 0,8 mL/min, teplota 35 °C
• Plynová chromatografie Agilent 6890N s autoinjektorem, sloupcem HP-5ms (30 m×0,25 mm, 0,25 μm), nosný plyn helium, řídicí tlak ca 7,6 psi
• Hmotnostní spektrometrie Agilent 5975B MSD ve skenovacím režimu, rozsah 45–450 amu

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza vedla k rozdělení na 23 frakcí, které korespondovaly s parafiny, monoaromatickými, biaromatickými a triaromatickými uhlovodíky. Retenční doby v NPLC jasně oddělily skupiny podle polarity a následná separace v GC/MS podle bodu varu umožnila identifikovat typické zástupce jako dodecan, trimethylbenzeny či methylfenanthreny. Celkové iontové chromatogramy ukázaly vývoj daných tříd sloučenin a pomohly stanovit relativní zastoupení jednotlivých frakcí.

Přínosy a praktické využití metody

Popisovaná kombinace NPLC s frakčním sběrem a GC/MS přináší vysokou selektivitu, reprodukovatelnost a detailní informaci o složení TPH ve znečištěných matricích. Metodu lze využít pro forenzní analýzy, určení původu ropných skvrn, hodnocení účinnosti sanace či rutinní monitorování kvality půd a sedimentů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj v oblasti automatizace sběru frakcí, propojení s vysokorozlišujícími detektory a databázovými systémy pro rychlou identifikaci. Potenciál je také v aplikaci na další typy matric, miniaturizaci analytických postupů a implementaci in situ technologií pro urgentní rychlé vyhodnocení kontaminace.

Závěr

Kombinovaný přístup NPLC s fraction collectorem a následnou GC/MS analýzou nabízí efektivní cestu k diferenciaci a identifikaci skupin uhlovodíků ve složitých půdních extracích. Metoda je vhodná pro přesné stanovení TPH a podporuje rozhodování v environmentálním managementu i forenzních vyšetřováních.

Reference

1. Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser- Abwasser- und Schlammuntersuchung Sum­marische Wirkungs- und Stoffkenngrößen, Bestimmung von Kohlenwasserstoffen H18, DIN 1981
2. Robert K. Nelson Tracking the Weathering of an Oil Spill with Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography Environmental Forensics 7 33-44 2006
3. Sjaak de Koning Group-type characterization of mineral oil samples by two-dimensional comprehensive normal-phase liquid chromatography-gas chromatography with time-of-flight mass spectrometric detection Journal of Chromatography A 1058 217-221 2004