🌿 WWA w glebie (GC-MS)
Oznaczanie 16 wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) EPA w glebie metodą chromatografii gazowej ze spektrometrią mas. Kluczowe badanie oceny zanieczyszczenia gruntów.
Przegląd
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA/PAH) to grupa ponad 100 związków organicznych powstających podczas niepełnego spalania materii organicznej. 16 WWA z listy EPA (naftalen, acenaftylen, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, piren, benzo[a]antracen, chryzen, benzo[b]fluoranten, benzo[k]fluoranten, benzo[a]piren, dibenzo[a,h]antracen, benzo[g,h,i]perylen, indeno[1,2,3-cd]piren) stanowi wskaźnik zanieczyszczenia środowiska.
WWA w glebie pochodzą z przemysłu (koksownie, gazownie, rafinerie), transportu, spalania odpadów i procesów naturalnych. Benzo[a]piren jest wskaźnikiem rakotwórczości grupy 1 IARC. Rozporządzenie MKiŚ z 2016 r. ustala dopuszczalne stężenia WWA w glebie: 1 mg/kg dla gruntów grupy I (tereny mieszkaniowe) i 20 mg/kg dla grupy IV (tereny przemysłowe).
Metoda ISO 18287 polega na ekstrakcji rozpuszczalnikowej (Soxhlet, ASE lub ultradźwięki), oczyszczeniu ekstraktu na kolumnie SPE (silikażel, florisil) i analizie GC-MS w trybie SIM. Zapewnia identyfikację i ilościowe oznaczenie poszczególnych WWA z granicą wykrywalności 0,01–0,1 mg/kg suchej masy.
Zasada metody
Próbka gleby suszona i homogenizowana jest ekstrahowana rozpuszczalnikiem organicznym (dichlorometan, aceton/heksan lub toluen). Ekstrakt jest oczyszczany na kolumnie SPE z silikażelem w celu usunięcia substancji interferujących (tłuszcze, substancje humusowe). Oczyszczony ekstrakt analizowany jest chromatografem gazowym z detektorem masowym (GC-MS) w trybie monitorowania wybranych jonów (SIM). Identyfikacja WWA następuje na podstawie czasów retencji i widm masowych, a oznaczenie ilościowe — metodą wzorca wewnętrznego (deuterowane WWA).
Zastosowania
- Ocena zanieczyszczenia gruntów na terenach poprzemysłowych
- Badanie gleb przy transakcjach nieruchomości (due diligence)
- Monitoring środowiskowy wokół koksowni, hut i rafinerii
- Remediacja gruntów — kontrola postępu oczyszczania
- Ocena jakości gleb rolniczych (Rozp. MKiŚ 2016)
- Badanie gruntów pod inwestycje budowlane
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Liczba analitów | 16 WWA EPA |
| Granica wykrywalności | 0,01–0,1 mg/kg s.m. |
| Zakres pomiarowy | 0,01–1000 mg/kg |
| Limit B[a]P (grupa I) | 1 mg/kg s.m. |
| Precyzja (CV) | 10–20% |
Norma
- Numer normy
- PN-EN ISO 18287:2008
- Tytuł (PL)
- Jakość gleby — Oznaczanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) — Metoda chromatografii gazowej z detekcją spektrometryczną (GC-MS)
- Title (EN)
- Soil quality — Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) — Gas chromatographic method with mass spectrometric detection (GC-MS)
Procedura krok po kroku
1. Przygotowanie próbki
Wysusz próbkę gleby w temp. pokojowej (nie >40°C). Przesiej przez sito 2 mm. Zhomogenizuj. Odważ 10–20 g do celulki ASE lub gilzy Soxhleta.
2. Dodanie wzorca wewnętrznego
Dodaj deuterowane WWA (spike) do próbki przed ekstrakcją. Stężenie 100–500 µg/kg.
3. Ekstrakcja
ASE: aceton/heksan 1:1, 100°C, 100 bar, 3 cykle × 5 min. Soxhlet: DCM, 6–8 h (min. 20 cykli).
4. Zatężanie ekstraktu
Odparuj rozpuszczalnik na wyparce rotacyjnej do ~2 mL. Nie odparowuj do sucha!
5. Oczyszczanie SPE
Przepuść ekstrakt przez kolumnę SPE z silikażelem. Eluuj 20 mL DCM/heksan 1:1. Zbierz eluent.
6. Końcowe zatężanie
Odparuj do ~1 mL pod strumieniem azotu. Dodaj 100 µL wzorca chromatograficznego.
7. Analiza GC-MS
Program temperaturowy: 60°C (2 min) → 8°C/min → 300°C (10 min). Kolumna: HP-5ms 30 m. Tryb SIM — jony kwalifikacyjne dla każdego WWA.
8. Obliczenia i raportowanie
Oblicz stężenia metodą wzorca wewnętrznego. Przelicz na suchą masę. Sprawdź odzysk wzorca wewnętrznego (40–120%).
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Chromatograf gazowy GC-MS | Agilent 7890B/5977B, Shimadzu GCMS-QP2020 NX, Thermo ISQ 7610 | 400 000–800 000 PLN |
| System ASE (ekstrakcja przyspieszana) | Thermo Dionex ASE 350, Büchi E-916 | 150 000–250 000 PLN |
| Aparat Soxhleta | BÜCHI E-812/E-816, VELP SER 148/6 | 20 000–50 000 PLN |
| Kolumny SPE (silikażel/florisil) | Supelco LC-Si, Macherey-Nagel Chromabond | 20–50 PLN/szt. |
| Waga analityczna | Mettler Toledo ME204, dokładność 0,1 mg | 5 000–15 000 PLN |
| Wyparnik rotacyjny | Büchi R-300, Heidolph Hei-VAP | 15 000–35 000 PLN |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Dichlorometan (DCM) | 75-09-2 | Jakość do analizy pestycydowej, rozpuszczalnik ekstrakcyjny |
| Aceton | 67-64-1 | Jakość do analizy pestycydowej, do mieszanin ekstrakcyjnych |
| n-Heksan | 110-54-3 | Jakość do analizy pestycydowej, rozpuszczalnik do oczyszczania |
| Wzorzec 16 WWA EPA | mix | Roztwór 200 µg/mL w dichlorometanie, certyfikowany CRM (Supelco EPA 610) |
| Wzorzec wewnętrzny (deuterowane WWA) | — | Naftalen-d8, acenaften-d10, fenantren-d10, chryzen-d12, perylen-d12 |
| Silikażel aktywowany | 112926-00-8 | Do kolumn SPE, aktywacja 400°C/4h |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Dichlorometan — podejrzenie rakotwórczości (kat. 2), pracować pod dygestorium
- n-Heksan — neurotoksyczny przy przewlekłym narażeniu, para łatwopalna
- Próbki gleby mogą zawierać substancje toksyczne — rękawice nitrylowe obowiązkowe
- GC-MS — hel pod ciśnieniem, nie uszkadzać przewodów
- Odpady rozpuszczalnikowe zbierać do pojemników na odpady niebezpieczne