Masarykova univerzita

25.Stanovení obsahu simulantů BCHL v půdě

Vzhledem k reálnému nebezpečí kontaminace prostředí po použití BCHL, při haváriích během jejich transportu a také při nekontrolovaném úniku v průběhu dekontaminace ochranných materiálů je nezbytné sledovat cesty vstupu BCHL do jednotlivých částí životního prostředí a environmentálních matric. Při používání v terénu existuje možnost kontaminace půd. Metody umožňující detekci BCHL a stanovení jejich obsahu jsou nezbytné pro posouzení doby setrvání látek v příslušné matrici, jakož i pro sledování jejich dalšího osudu včetně procesů degradace.

Zásadním krokem v postupech analýzy půdy je izolace sledovaných složek z analyzované matrice. Výtěžek extrakce různých organických látek často závisí na vlastnostech půdních vzorků. Prvním krokem ve vývoji vhodného extrakčního postupu je posouzení účinnosti extrakce sledovaných látek z půdy pomocí různých extrakčních metod a zhodnocení výtěžků extrakce sledovaných látek po zvolené časové předextrakční prodlevě od vstupu látek do půdy nebo po jejich cíleném experimentálním přídavku.

Pro tyto experimenty bylo vybráno 5 vzorků půdy podle hodnoty celkového organického uhlíku v půdě (TOC) v rozsahu TOC 1,0 – 13,7 mg.l^-1 viz tab. 12.

Každý vzorek půdy odebrané v terénu, byl vysušen při laboratorní teplotě. Hroudy byly ručně rozmělněny a nakonec důkladně promíchány. Poté byla půda přeseta přes síto 2 mm. Vzorky půdy byly uchovány v papírových sáčcích ve skladu půdních vzorků.

Pro posouzení výtěžku extrakce a vlivu matrice na LC-ESI-MS/MS analýzu byly vzorky před extrakcí uměle kontaminovány – obohaceny – přídavkem směsí standardů simulantů BCHL (DEEP, DMMP a TEP). Stejné množství simulantů BCHL bylo také přidáno do extraktů z neobohacených půd (viz kapitola 20.1, 20.2)

Tabulka č. 12; Vzorky půdy pro studium účinnosti extrakce simulantů BCHL

Rok	Číslo vzorku	Název lokality	Charakter půdy	lon	lat	alt	Půdní typ	TOC
2010	483	Očelice	OP	50,239330	16,061060	270	černozemě	2,2
2010	485	Černá studnice	TTP	50,709740	15,224660	886	kryptopodzoly	4,6
2010	486	Ptačí kupy	LP	50,848420	15,173250	988	podzoly	13,7
2010	487	Stratov	OP	50,195189	14,916031	199	kambizemě	2,2
2010	504	Želešice	TTP	49,120344	16,594379	227	černozemě	1,0

Ion – longitude (zeměpisná délka), lat – latitude (zeměpisná šířka), alt - altitude (nadmořská výška), TOC – celkový organický uhlík

OP – orná půda, TTP – trvalý travní porost, LP – lesní půda

11. Extrakce simulantů BCHL ze vzorku laboratorně obohacené půdy

K 5 gramům každé půdy v 40ml vialce bylo přidáno celkem 100 µl směsi simulantů BCHL (DEEP, DMMP a TEP) o koncentraci 100 µg.ml^-1 po 20µl podílech. Mezi jednotlivými přídavky byla půda ve vialce důkladně protřepána. Výsledná koncentrace simulantů BCHL v půdě po přidání jejich standardů byla 2 µg.g^-1 [32]. Vzorky byly připraveny ve dvou stejných sadách pro čtyři časově odlišné předextrakční prodlevy (1 hod, 48 hod, 7 dní, 14 dní) a uchovány při laboratorní teplotě v temnu.

Po uplynutí stanovené doby expozice (1 hod, 48 hod, 7 dní, 14 dní) byly sledované látky extrahovány z jedné sady vzorků methanolem v ultrazvukové lázni (metoda USE – ultrasonic extraction) a z druhé sady vzorků methanolem modifikovanou metodou podle Soxhleta (metoda SWE - Soxhlet warm extraction, automatický extraktor Büchi).

V případě USE extrakce bylo ke vzorku přidáno 20 ml extrakčního rozpouštědla. Po půl hodinové extrakci v ultrazvukové lázni byla pevná fáze oddělena 20 minutovou centrifugací při otáčkách 6 000 ot/min. Z kapalné fáze byl odebrán 1 ml a použit pro přímou analýzu LC-MS/MS. Zbylý roztok byl zakoncentrován do objemu 1 ml odpařením rozpouštědla pod dusíkem při teplotě 30 °C. Zakoncentrovaný vzorek byl použit pro analýzu LC-MS/MS.

V případě SWE byla extrakce uskutečněna s 20 ml rozpouštědla programy automatického extraktoru Büchi č. 17 (2x 40 min extrakce + 20 min odpaření části rozpouštědla) a č. 18 (zakoncentrování extraktu). Do předem zvážených papírových patron bylo vloženo 5 g půdy, obohacené stejným postupem jako v případě USE extrakce směsí simulantů BCHL (DEEP, DMMP a TEP) o koncentraci 100 µg.ml^-1. Po extrakci byl zahuštěný roztok kvantitativně převeden do 2ml vialek a odpařen na 1 ml pod proudem dusíku.

12. Extrakty vzorků půdy laboratorně obohacené simulanty BCHL

Z 5 gramů půdy zpracované výše uvedeným postupem byly připraveny extrakty metodou USE a SWE stejným postupem jako v případě půd obohacených simulanty BCHL (viz kapitola 20.1), ale bez přídavku roztoku simulantů BCHL. K získaným extraktům zakoncentrovaným na objem 900 µl bylo přidáno 100 µl směsi simulantů BCHL o koncentraci 100 µg.ml^-1, aby byla modelována situace 100% extrakce simulantů BCHL z půdy v níž byla koncentrace 2 µg.g^-1.

13. Výtěžnosti extrakce a vliv matrice

Výtěžnost extrakce simulantů BCHL z půd s různým obsahem TOC byla společně s hodnocením vlivu matrice vypočítána z analýzy simulantů BCHL v extraktech z obohacených půd a z analýz obohacených extraktů z půd. Extrakce byly provedeny metodou SWE po předextrakční prodlevě 1 hod, obr. 18 a metodou USE obr. 19 a tabulky 13-15. Porovnání obsahů simulantů BCHL v jednotlivých extraktech získané přímou analýzou extraktu a analýzou zakoncentrovaného extraktu je uvedeno na obr. 20. Z výsledků zobrazených v obr. 20 a)-c) také plyne, že obsah TOC má větší vliv na množství simulantů BCHL stanoveném v extraktu v obohacených extraktech z půd. Tento výsledek však bude třeba ověřit na vzorcích půd větším počtem hodnot TOC.

Výtěžnosti extrakce metodou SWE jsou velmi nízké u vzorků s obsahem TOC 4,6 a 13,7 jsou pod limitem uváděným pro sledované koncentrace (40-115 %) bude nezbytně nutné zařadit vhodný přečišťovací krok před vlastní LC-MS analýzou.

Výtěžnost extrakce metodou USE je ve většině případů blízko spodnímu doporučovanému limitu (40 %). Tyto hodnoty nelze srovnávat s výtěžností dosaženou metodou SWE, protože jsou získány s jiným extrakčním rozpouštědlem.

Obr. č. 18a) DEEP; Korelace obsahu TOC a množství simulantu BCHL v extraktu z obohacené půdy a obohaceného extraktu, SWE extrakce, rozpouštědlo methanol

Obr. č. 18b) DMMP; Korelace obsahu TOC a množství simulantu BCHL v extraktu z obohacené půdy a obohaceného extraktu, SWE extrakce, rozpouštědlo methanol

Obr. č. 18c) TEP; Korelace obsahu TOC a množství simulantu BCHL v extraktu z obohacené půdy a obohaceného extraktu, SWE extrakce, rozpouštědlo methanol

Obr. č. 19a) DEEP; Korelace obsahu TOC a množství simulantu BCHL v extraktu z obohacené půdy, USE extrakce, rozpouštědlo methanol

Obr. č. 19b) DMMP; Korelace obsahu TOC a množství simulantu BCHL v extraktu z obohacené půdy, USE extrakce, rozpouštědlo methanol

Obr. č. 19c) TEP; Korelace obsahu TOC na množství simulantu BCHL v extraktu z obohacené půdy, USE extrakce, rozpouštědlo methanol

Porovnání obsahů simulantů BCHL v jednotlivých extraktech získané přímou analýzou extraktu a analýzou zakoncentrovaného extraktu je uvedeno na obr. 20.

Obr. č. 20a) DEEP; Vliv TOC na obsah simulantů BCHL, USE extrakce, rozpouštědlo acetonitril

Obr. č. 20b) DMMP; Vliv TOC na obsah simulantů BCHL, USE extrakce, rozpouštědlo acetonitril

Obr. č. 20c) TEP; Vliv TOC na koncentraci simulantů, USE extrakce, rozpouštědlo acetonitril

Tabulka č. 13; Výtěžnost extrakce simulantů BCHL z půd s různou hodnotou TOC, SWE extrakce, rozpouštědlo methanol

DEEP			DMMP			TEP
TOC [mg.l^1]	RE [%]		TOC [mg.l^1]	RE [%]		TOC [mg.l^1]	RE [%]
1	90,13		1	74,71		1	67,72
2,2	83,35		2,2	70,85		2,2	67,85
2,2	171,75		2,2	100		2,2	138,24
4,6	33,06		4,6	22,56		4,6	18,79
13,7	29,64		13,7	26,61		13,7	30,28

Tabulka č. 14; Hodnoty ME – matrix effect, SWE extrakce, rozpouštědlo methanol

DEEP			DMMP			TEP
TOC [mg.l^1]	ME [%]		TOC [mg.l^1]	ME [%]		TOC [mg.l^1]	ME [%]
1	69,6		1	74,8		1	71
2,2	70,9		2,2	72,6		2,2	98,5
2,2	44		2,2	49,5		2,2	48,5
4,6	108,8		4,6	156		4,6	235,6
13,7	122,5		13,7	156,8		13,7	98,5

Tabulka č. 15; Výtěžnost extrakce simulantů BCHL z půd s různou hodnotou TOC, USE extrakce, rozpouštědlo acetonitril

DEEP			DMMP			TEP
TOC [mg.l^1]	RE [%]		TOC [mg.l^1]	RE [%]		TOC [mg.l^1]	RE [%]
1	50,5		1	41,1		1	30,1
2,2	56,5		2,2	43,7		2,2	28,3
2,2	51,6		2,2	37,6		2,2	25,6
4,6	11,8		4,6	9,7		4,6	6,3
13,7	44,8		13,7	40,9		13,7	25,6