CHIMICA ANALITICA DEGLI INQUINANTI Docente : Daniele FABBRI corso di CHIMICA ANALITICA DEGLI INQUINANTI Laurea specialistica - Scienze Ambientali Università di Bologna - Ravenna Docente : Daniele FABBRI Parte VI analisi chimica - validazione - trattamento del campione Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri CAMPIONE: materiale per il quale è richiesta un’informazione analitica. lot sample: portion of the material selected to represent a larger body of material sub-sample: portion of the sample obtained by selection or division laboratory sample: primary material delivered to lab test sample: sample prepared from laboratory sample sample preparation test portion: the actual material weighed/measured for the analysis sample treatment measurement solution Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri Il campione deve essere: RAPPRESENTATIVO: la composizione è, nella sua globalità, identica a quella del materiale di partenza. OMOGENEO: la composizione è la medesima in tutte le sue parti. INTEGRO: non ci devono essere perdite durante il trasporto, la conservazione ….(adsorbimento, volatilizzazione, …) altrimenti non si può mettere in relazione il risultato finale con il materiale originale, non importa quanto accurata sia l’analisi Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

riduzione delle dimensioni delle particelle campione solido riduzione delle dimensioni delle particelle particelle fini perchè maggiore omogeneità, migliore sub-sampling maggiore area superficiale, migliora cinetica estrazione errore inversamente proporzionale al numero di particelle Scelta del metodo Durezza Dimensioni delle particelle iniziali e desiderate Quantità Contaminazione blending, chopping, crushing, cutting, grinding, homogenizing, macerating, milling, mincing, pressing, pulverizing, sieving …. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri ANALITA: il componente da misurare attraverso l’analisi del campione. MATRICE: i componenti del campione chimicamente diversi dall’analita. ANALITA MATRICE TRATTAMENTO inorganico inorganica dissoluzione-digestione inorganico organica distruzione sostanza organica organico inorganica estrazione organico organica estrazione selettiva Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri matrice solida SEDIMENTO INORGANICI ORGANICI Argille, silicati, ossidrossidi Fe/Mn, carbonati, solfuri, S° basso PM alto PM Cere, proteine, lignine, sostanze umiche, bitumi, kerogeni, … HC alifatici n-alcani, nafteni… HC aromatici benzeni, IPA… Alcoli, fenoli, chetoni, acidi… Pigmenti… Organoclorurati… DDT, PCB, HCH, PCDD, PCDF… g-HCH, a-HCH, b-HCH (+)-a-HCH, (-)-a-HCH Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri INTERFERENZA: effetto indesiderato di un componente sull’ accuratezza della misura dell’analita. Esempio: determinazione NOx nell’atmosfera. [NOx] = [NO] + [NO2] Si effettua misura NO per chemiluminescenza, dopo che un convertitoe ha trasformato NO2 in NO. Interfernza da PAN (perossiacetilnitrato) : il convertitore trasforma anche il PAN in NO. Interferenza trascurabile nelle zone urbane ([NOx] >> [PAN]), significativa nelle zone rurali ([NOx]max). CONTAMINAZIONE: introduzione non intenzionale dell’analita o di altre specie nel campione possibile causa di errore nella determinazione. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri esempio CONTAMINAZIONE per abrasione materiale elemento maggiore-minore durezza PLASTICA C 1.5 - 2 ACCIAIO Fe Cr Ni Mn 5 - 6 AGATA Si Al Na Fe K Ca 7 - 8 CERAMICA Al Si Ca Mg 8 - 9 CARBURO di BORO B C 9 - 9.5 Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

TARATURA CALIBRAZIONE quantità misurabile: attributo di una … sostanza che può essere distinto qualitativamente e determinato quantitativamente determinazione Materiale test campione analisi misurando: una quantità soggetta a misurazione analita matrice valore osservato, lettura TARATURA accertamento funzionalità strumenti valore misurato risultato CALIBRAZIONE relazione tra segnale e misurando numero+unità di misura+incertezza Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

definizione dell’informazione desiderata scelta del metodo ricerca bibliografica strategia di campionamento campionamento subsampling campione per il laboratorio aliquote per le analisi omogeneizzazione conservazione … pretrattamento: eliminazione interferenti forma idonea per l’analisi convertire i dati in risultati numerici determinazione -bianco - calibrazione - campione - RM, CRM interpretazione dei risultati Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

minore il contributo degli errori casuali, più precisa la procedura. Errori casuali : originati da processi incontrollabili e indeterminati, riducibili (ma non eliminabili) con un lavoro attento, che presentano variazioni positive e negative, misurati dalla deviazione standard s. minore il contributo degli errori casuali, più precisa la procedura. errore casuale globale del metodo s2globale = s2campionamento + s2preparazione + s2misurazione Errori sistematici (determinati): originati da cause determinate con lo stesso andamento (positivo o negativo), in principio eliminabili. Misurati dal bias. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

criteri per la scelta del metodo analitico FIGURE DI MERITO costi/investimenti durata dell’analisi throughput sicurezza, tossicità reagenti greenness abilità richiesta all’operatore portability ruggdness dimensione del campione precisione accuratezza (bias) sensibilità limite di rivelabilità selettività intervallo dinamico Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri LA VALIDAZIONE è il processo che permette di dimostrare se i risultati ottenuti con il metodo sono affidabili, riproducibili e se il metodo è adatto per l’applicazione richiesta. FIT FOR PURPOSE. verificare con criteri statistici che il metodo è adatto alla misura: di un dato analita in una data matrice (seletività, specificità). per un certo intervallo di concentrazioni (IDL, sensibilità, LOD, LOQ). con un determinato errore associato (riproducibilità, bias). in modo continuativo nel tempo (robustezza). mantenendo il controllo dei parametri di prestazione (controllo qualità). Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri Può essere effettuata tramite: Confronto con un metodo differente sullo stesso campione (le fonti di errori dovrebbero essere differenti). Confronto con altri laboratori (partecipazione a studi inter-laboratorio). Uso di materiali di riferimento (certificati). Vedi :esercitazione di laboratorio Reference material (RM): a material or substance, one or more of whose property values are sufficiently homogeneous and well-established to be used for the calibration of an apparatus, for the assessment of a measurement method or for assessing values to materials. Certfified reference material (CRM): a reference material, accompained by a certificate, one or more of whose property values are certified by a procedure. This procedure enables the material’s traceability to be established in terms of the SI unit (to be understood as: a mole of a substance…). Each certified value is accompanied by an uncertainty at a stated level of confidence. ISO guide 1991 Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri Alcuni enti che producono (C)RM ASTM (American Society for Testing and Materials BCR Bureau Communitaire de Reference IAEA International Atomic Energy Agency NIST National Institute of Standard and Technology NRC National Research Council of Canada COME SCEGLIERLO IL MATERIALE DI RIFERIMENTO DOVREBBE ESSERE AVERE UNA COMPOSIZIONE SIMILE A QUELLA DEL CAMPIONE (MATRIX MATCHING) CONTENERE L’ANALITA AD UNA CONCENTRAZIONE SIMILE A QUELLA DEL CAMPIONE. RIFERIBILITA’(traceability) property of the result of a measurement or the value of a standard whereby it can be related to stated references, usually national or international standards, through an unbroken chain of comparisons all having stated uncertainties. Traceability of the result of the complete analytical procedure should be established by a combination of the following procedures: Use of traceable standards to calibrate the measuring equipment. By using, or by comparison to the results of, a primary method. By using a pure substance RM. By using an appropriate matrix Certified Reference Material (CRM). By using an accepted, closely defined procedure. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

concordanza fra i risultati di misure ripetute …e questa sperienza si faccia più volte, acciò che qualche accidente non impedissi o falsaasi tal prova…Leonardo da Vinci PRECISIONE concordanza fra i risultati di misure ripetute Serie: risultati …Xi… di analisi ripetute usando un solo metodo analitico su un materiale omogeneo n : numero totale dei valori misurati della serie. Il numero di repliche; va sempre indicato. Media (aritmetica) : Xm = SXi / n Indici della della imprecisione (dispersione dei dati): stima della deviazione standard: s = (S(Xi - Xm)2/ (n -1))1/2 Deviazione standard relativa: sr = s / Xm errore standard della media : s/n1/2 numero minimo per una stima utile: n = 6 Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri Ripetibilità : s è riferito allo stesso metodo, sullo stesso materiale nelle stesse condizioni (operatore, apparato, laboratorio) dopo brevi intervalli di tempo. Riproducibilità : s è riferito allo stesso metodo, sullo stesso materiale in condizioni diverse (operatore, apparato, laboratorio) e/o dopo lunghi intervalli di tempo. tempo Currie and Svehla, Pure and Appl.Chem. 66(1994)595. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Valore vero t : valore ideale che si potrebbe ottenere se tutte le cause di errore fossero eliminate e l’intera popolazione fosse campionata. Valore ‘ritenuto vero’ T (accepted reference value valore di rfiermineto accettato; conventional true value) valore attribuito ad una quantità e accettato con un incertezza appropriata per un determinato scopo.). CRM T è il valore certificato materiale FORTIFICATO (spiked) T è il valore stabilito dall’aggiunta dell’analita Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri ACCURATEZZA (accuracy): concordanza tra il risultato ed il valore ‘vero’ T L’accuratezza è un concetto qualitativo. Una misura è accurata quando è precisa e libera da bias. ESATTEZZA (trueness): vicinanza di accordo tra il valore medio Xm ottenuto da una serie grande di misure e T. ACCURATEZZA PRECISIONE diminuita da errori casuali ESATTEZZA diminuita da errori sistematici Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri Errore del risultato : Ei = Xi - T Errore relativo: Er = E / T Errore relativo percentuale Er(%) = E/T•100 BIAS E = Xm - T Ei = (Xi - Xm) + (Xm -T) = Ecasuale + Esistematico(bias) L’accuratezza indica una combinazione di errori casuali e sistematici. Currie and Svehla, Pure and Appl.Chem. 66(1994)595. recupero R R = Cmisurata/Cnel campione·100 = Qmisurata/Qnel campione·100 correzione = Cmisurata/R·100 Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri valore misurato media laboratorio valore vero bias totale media inter-laboratorio bias del lab bias del metodo Bias del metodo: tipico del metodo, l’errore si presenta in qualsiasi laboratorio; corrisponde al bias di un test inter-laboratorio. Bias del laboratorio: comprende il bias del metodo e il bias inerente al dato laboratorio. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri CALIBRAZIONE : insieme di operazioni che stabiliscono, sotto condizioni specificate, le relazioni tra i valori delle quantità indicate da un sistema di misura e i valori corrispondenti realizzati da uno standard. STANDARD di CALIBRAZIONE materiale con valori noti della quantità da misurare. può essere un composto puro, in un solvente, oppure un materiale di riferimento con una matrice. Qst STRUMENTO DI MISURA segnale Yst RELAZIONE Q - Y CONFRONTO segnale Yc STRUMENTO DI MISURA CAMPIONE Qc Calibration is comparison Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

preparazione (ottenimento) degli standard analisi degli standard PROTOCOLLO DI CALIBRAZIONE preparazione (ottenimento) degli standard analisi degli standard produrre il modello di calibrazione analisi dei campioni Y = aX + b applicare il modello di calibrazione ai dati dei campioni ricalibrare regolarmente Il modello di calibrazione viene utilizzato per ricavare il valore di C del campione utilizzando la funzione inversa: MODELLO ANALITICO. X = Y - b / a Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

intervallo dinamico lineare la curva di calibrazione Y LOD concentrazione C Yb LOQ LOL intervallo dinamico lineare A valori bassi di concentrazione il segnale è troppo debole; A valori alti di concentrazione si hanno deviazioni dalla proporzionalità (a in genere diminuisce all’aumentare di C). INTERVALLO DINAMICO (dynamic range) del metodo: valori estremi di concentrazione C fra cui si registra una variazione netta del segnale Y al variare di C. INTERVALLO DINAMICO LINEARE: valori di estremi di concentrazione (LOQ-LOL) in cui il segnale Y varia linearmente con la C. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

il modello di calibrazione single-point calibration : La calibrazione più semplice è quella in cui si usa un solo standard): Yst, Xst. Si assume Y = 0 per X = 0; risposta lineare da X = 0 a X = Xst (estrapolazione oltre i valori Yst, Xst sconsigliata). Modello di calibrazione lineare : Y = a•C + b = S•C + Yb I chimici hanno favorito metodi con relazioni lineari, causa difficoltà ad interpolare curve. Ci sono metodi non-lineari (saggi immunologici). Con lo sviluppo dei computer l’interpolazione dei punti diventa più semplice. Difficile trovare equazioni su basi teoriche teoriche, perché la non-linearità è dovuta a molteplici cause. Relazioni empiriche: Modello di calibrazione polinomiale : Y = b + a•C + a’•C2 + a’’•C3 + … problemi: necessita più standard, maggiori difficoltà nella valutazione dell’incertezza, Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

costante di propozionalità tra il segnale ed il misurando. S = dY / dX SENSIBILITÀ costante di propozionalità tra il segnale ed il misurando. S = dY / dX pendenza della retta di calibrazione Y = a C + b Y metodo più sensibile C metodo meno sensibile è una misura dell’abilità di un metodo di distiguere piccole differenze di concentrazioni dell’analita (ad un certo livello di confidenza). Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Yst, Xst ottenuti dall’analisi di N soluzioni di calibrazione. REGRESSIONE LINEARE : l’operazione per ottenere la relazione lineare Yr = b + a•Cr che meglio interpola i dati sperimentali Yst, Xst ottenuti dall’analisi di N soluzioni di calibrazione. La retta ottimale è quella che minimiza la somma dei quadrati dei residui : S(Yst - Yr)2  valore minimo Y Yr = a•Xr + b PENDENZA (sensibilità) a = S(Xst - Xm)•(Yst - Ym)/S(Xst-Xm)2 INTERCETTA b = Xm - a•Xm Yst, Xst X Ym = SYst / N Cm = SCst / N Xm, Ym centroide Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Errore su C << errore su Y. ASSUNZIONI Errore su C << errore su Y. Misure ripetute indipendenti (es. assenza contaminazioni incrociate) e con distribuzione normale. La deviazione standard delle misure è costante nell’intervallo di calibrazione, cioè non dipende dall’entità del segnale. Spesso non è vera per intervalli di concentrazione grandi; in genere RSD rimane costante, così Sy aumenta all’aumentare di Y. Qualità statistica della calibrazione è data da: Coefficiente di correlazione R; R=1 correlazione positiva perfetta; precauzioni, R ~ 1 se c’è una leggera curvatura. R = (S(Xst - Xm)(Yst - Ym))/[(S(Xst - Xm)2)(Yst - Ym) 2]1/2 Deviazione standard residuale sy = [S(Yst - Yr)2 /N-2]1/2 Deviazione standard pendenza sa = sy / [S(Xst - Xm)2]1/2 Deviazione standard intercetta sb = sy / [SXst2 /N S(Xst - Xm)2]1/2 limiti di fiducia : a  t sa, b  t sb Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri calcolare la concentrazione Ym, Cm centroide C Y limiti di fiducia per C’ Stima della deviazione standard per la concentrazione C’ calcolata dal valore medio Y’ ottenuto da n repliche (formula approssimata): Sx = sy/a•[1/n + 1/N + (Y’ - Ym)2/Sa2(Xst - Xm)2]1/2 L’errore si riduce ed il limite di fiducia migliora quando: la SENSIBILIA’ è elevata, Y’ si avvicina a Ym (ovvero (Y’ - Ym)  0), si aumentano le misure n di Y’ (però effettuare molte repliche richiede molto lavoro per un beneficio minimo), si aumentano i punti di calibrazione N (la preparazione di molte soluzioni di calibrazione richiede lavoro per un aumento marginale della precisione, pochi punti però producono valori di 1/N e di t troppo alti; in genere N  6; extra-precisione aumentando n). Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri RUMORE (noise): variazione indesiderata del segnale; casuale e dipendente dal tempo. FONDO (linea di base, background): segnale non dovuto all’analita, costante o lentamente variabile (deriva). BIANCO: campione che non contiene analita deliberatamente aggiunto, ma contiene tutti gli altri componenti presenti negli altri campioni ed è soggetto alla stessa procedura analitica. Rapporto segnale S /rumore N : S / N Y N misurato come differenza tra il valore più alto e quello più basso (da picco a picco) oppure come valore medio. S N tempo Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri LOD - LIMITE DI RIVELAZIONE (limite di rivelabilità, limit of detection): la quantità di analita che produce il minimo segnale significativamente diverso da quello del fondo (del bianco). Ylod = Yb + 3sb Ylod LOD Yb segnale del bianco sb deviazione standard Ylod segnale del campione al LOD f Ylod Yb 3sb Y Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri dal rapporto segnale/rumore S/N Y tempo N S LOD quella concentrazione per cui S / N = 3 dalla retta di calibrazione LOD = 3·sb / a dalla definizione di LOD: Ylod = Yb + 3sb dalla retta di calibrazione: Ylod = a LOD + b LOD = (Ylod - b) / a ponendo b  Yb LOD = (Ylod - Yb ) / a sostituendo dalla definizione Yb = Ylod - 3sb LOD = (Ylod - Ylod + 3sb ) / a Y b + 3sb b C LOD Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri Y LOD C metodo 1 metodo 2 Yb 3s il LOD dipende dagli effetti del fondo e dalla sensibilità. LOD = 3·s / a limite di quantificazione LOQ = 10·s / a Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri 1970 GLC 1980 GC-MS 1990 LC-MS LC-MS2 GC-MS2 2000 GC-Q-TOF routine HRMS LOD ng pg < pg analisi nonilfenoli LOD - ng L-1 LC-DAD 20 LC-MS 10 GC-MS 3 LC-MS-MS 1 estrogeni b-estradiolo estriolo, estroni (metaboliti) etinilestradiolo, stilbestrolo (sintesi) Water Framework directive. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri CALIBRAZIONE ESTERNA standard esterno analita misurato separatamente dal campione. Il campione contenente quantità ignote di analita e le soluzioni di calibrazione contenenti quantità note di analita sono separate. Soluzioni di calibrazione preparate per diluizioni seriali da una soluzione madre concentrata. Composizione soluzione di calibrazione simile alla soluzione del campione ?  matrix matching Soluzioni del bianco. Es. solvente puro, azzeramento dello strumento. Soluzione del bianco procedurale, (dei reagenti): contiene tutti i prodotti usati nella preparazione del campione alla stessa concentrazione della soluzione di misura (il valore va sottratto da quello del campione). Matrix blank solution: contiene anche i costituenti della matrice. Serve per la misura di LOD e LOQ. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri CALIBRAZIONE INTERNA standard interno sostanza differente ma simile all’analita aggiunto al campione prima della preparazione …. immediatamente prima della misurazione Scopo: controllare un passaggio critico causa di elevata incertezza Rapporto [analita]/[surrogato] meglio di [analita] solo Fattore di risposta F = [analita]•Ys/[surrogato]•Ya Surrogato: comportamento simile a quello dell’analita. Esempi surrogato: Cd per Tl, Pd per Pt spettroscopia atomica 57Co (radioattivo) per 59Co analisi radiochimica composto org. marcato con 2H, 13C analisi MS Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri standardizzazione interna Preparazione delle soluzioni di calibrazione. Lo standard interno si trova alla stessa concentrazione in tutte le soluzioni (e lo sarà nella soluzione campione), mentre la concentrazione dell’analita varia. soluzione di standard interno soluzione di analita solvente Basata su valori relativi dei segnali, determinati nella stessa analisi, degli analiti e di un composto standard aggiunto nel campione e nelle soluzioni di calibrazione. area analita / area s.i. concentrazione analita Problematiche: Effetti matrice. Quando aggiungere lo standard. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri METODO DELL’AGGIUNTA STANDARD standard interno uguale all’analita. Misurazioni su aliquote del campione cui sono state aggiunte quantità note di analita. La soluzione del campione è usata per mimare la matrice. [standard] Yc standard nel solvente puro standard nel campione interferenze da matrice presenti assenti Yc [standard] [analita] nel campione (estrapolazione a Yc = 0) Vantaggi: correzione di alcuni effetti matrice : differenze delle risposte fra standard in soluzioni semplici e con matrice. (es. in AAS : compensa interferenze costanti non-specifiche da trasporto (nebulizzazione); non compensa interferenze additive (spettrali) e dipendenti dalla concentrazione (da ionizzazione). Svantaggi: laboriosa (molte analisi), assunzione di bianco trascurabile e linearità. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri Selettività : indica quanto il metodo è libero da interferenze. Coefficiente di selettività dell’analita A rispetto l’interferente B, rapporto delle sensibilità : K = Sb / Sa. Specificità: capacità del metodo di distinguere tra l’analita e le altre sostanze. separativa - abilità di separare analiti molto simili di rivelazione . abilità del rivelatore di rispondere ad analiti con caratteristiche particolari. Robustezza (robustness): capacità del metodo di resistere alle variazioni delle condizioni sperimentali. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri CONSERVAZIONE DEL CAMPIONE Materiale del recipiente (caratteristiche) plastica (HDPE, LDPE, PP, policarbonato) : usa e getta, permeabile, rilascio additivi , permeabile gas, analisi metalli. vetro: lavaggio, adsorbimento, analisi organici. quarzo: costoso, fragile, minore contaminazione, teflon : molto costso, resistente, inerte (HF), analisi metalli (Hg). volatilizzazione fotodegradazione rilascio di contaminanti adsorbimento ossidazione attività microbica reazioni chimiche Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri TRATTAMENTO DEL CAMPIONE METALLI acqua preconcentrazione: complessare il metallo con un legante organico per estrarlo in un solvente organico; biota/sedimenti digestione: (biota; sedimenti) trattamento con acidi forti concentrati a caldo; bomba per digestione se si formano prodotti volatili; digestione assistita da microonde (T< 200°C) Acidi utilizzati: HNO3, H2SO4, HClO4: ossidanti, precauzioni se TOC elevato; HCl: complessante, in miscela con altri acidi HF: disgregazione totale silicati; analisi concentrazione totale. ORGANICI estrazione. (biota dopo saponificazione; sedimenti); a riflusso; soxhlet; estrazione accelerata con solvente (ASE T>, P>, t<, V<); con fluidi supercritici (SFE; es.CO2). cromatografia su colonna; per eliminare interferenti. Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri Estrazione da SOLIDI SOXHLET SONICAZIONE CON FLUIDO SUPERCRITICO (SFE) ESTRAZIONE ACCELERATA CON SOLVENTE (ASE) da LIQUIDI L-L (imbuto separatore, estrattori in continuo, …) PURGE AND TRAP ESTRAZIONE IN FASE SOLIDA (SPE) MICROESTRAZIONE IN FASE SOLIDA (SPME) Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

estrazione L - L Co Cw CONCETTI BASE fase o, volume Vo fase w, Volume Vw Coefficiente di distribuzione Kd = Co / Cw Rapporto di fase V = Vo / Vw Frazione estratta : E = Qo / Qtotale = CoVo / CoVo+CwVw E = Kd•V /1 + Kd•V Co = Kd•Cw = Kd•Cw,iniz / 1 + Kd•V E = 1 - ( 1 / 1 + Kd•V)N N estrazioni Kd aumentare Vo N Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

solid phase microextraction - SPME Kd = Co/Cw, Cw* conc.iniziale, M massa estratta = CoVo (conc.volume fibra) massa estratta M = Miniz - Mfinale = Cw*Vw - CwVw = Cw*Vw - CoVw/Kd = Cw*Vw - MVw/VoKd = M = Kd•Vo •Vw •Cw* / Kd • Vo + Vw Kd aumentare Vo Cw* EQUILIBRIO importante, non essenziale, profili M/tempo AGITAZIONE magnetica, sonicazione PERDITE adsorbimento pareti, spazio di testa CONDIZIONAMENTO della fibra, Tmax, contaminazione CARRYOVER desorbimento incompleto, effetti memoria Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri CLEAN-UP (arricchimento). Scopo : eliminare gli interferenti, concentrare l’analita. ESTRAZIONE IN FASE SOLIDA. SPE (solid phase extraction) E’ in pratica una cromatografia liquida. VANTAGGI : PIU’ RAPIDA, PIU’ SELETTIVA, MINORE USO DI SOLVENTI. ASSENZA DI EMULSIONI SVANTAGGI : RIPRODUCIBILITA’ (LOTTI), CLOGGING, CONTAMINAZIONI, FASE STAZIONARIA sorbent ANALITA isolate SOLVENTE Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri fasi in SPE CONDIZIONAMENTO RITENZIONE ELUIZIONE LAVAGGIO Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri ritenzione eluizione INTERAZIONE ANALITA FASE STAZ.. MATRICE SOLVENTE dispersione (a) NON-POLARE C18, C8, Ph acquosa MeOH, DCM, idrocarburi C2 esano orientazione (m) POLARE CN, NH2 non-polare MeOH, eterocicli acetone chetoni isopropanolo legame H alcoli dioli, silice ioniche IONICO cationica anionica acquosa tamponi breakthrough % attraversamento fase insufficiente eluizione indesiderata dell’analita fase poco ritentiva volume del campione Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri

Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri atrazina MATRICE acqua olio suolo FASE STAZ.. C18 diolo sc.cationico 5 mL MeOH AcEt DCM 1g C18 500 mL acqua + 13C3 2 mL AcEt 1 mLmin-1 10 mLmin-1 1 mLmin-1 GC-HRMS esano 6% Et2O esano 50% Et2O GC-MS florisil esano interferenze Chimica Analitica degli Inquinanti 6 - D.Fabbri Anal.Chem.65(1993)21