Gázolajminták szilárd fázison történő frakcionálásának automatizálása CTC Combi PAL mintaadagolóval Novák Márton PhD hallgató 2013.10.01
Áttekintés Szénhidrogén szennyezések kor és eredet meghatározása Milyen típusú a szénhidrogén szennyezés? Milyen forrásból származhat? Mikor került a környezetbe? GC x GC GC-IRMS GC-MS biomarker & PAH összetétel Kezdeti lépések: Minta-előkészítés kidolgozása gázolajok biomarker és PAH-összetételének vizsgálatára. CÉL: Eltérő eredetű gázolajok megkülönböztetése. 2
Biomarkerek és PAH-ok A kőzetben, üledékekben és a nyers olajban található, egykor élt szervezetekből származó, változatlan szénvázzal megmaradt szénhidrogén vegyületek. ~ szerves anyag eredetére ~ felhalmozódás körülményeire Miért indikátorok a kőolajszármazékok okozta környezeti szennyezések vizsgálatában? 1. kőolaj és a finomított termékek egyaránt tartalmazzák 2. degradációval szemben ellenállóbbak, mint a telített szénhidrogének 3. eltérő források eltérő biomarker és PAH összetétel jellemző A finomított termékek (gázolaj) biomarker és PAH összetételének vizsgálatára alkalmas módszer a szennyezések analitikájában a kiindulási alap! 3
4
Biomarker és PAH-összetétel vizsgálat gázolaj: több 100 komponens µg/g vagy ng/g SPE frakcionálás & tisztítás! Environment Canada Oil Research Laboratory: Oil sample preparation flowchart in Z. Wang, S. A. Stout; Oil Spill Environmental Forensics, 2007, 82. p. 5
Biomarker és PAH-összetétel vizsgálat nagy mintaszám minta-előkészítés egyszerű és gazdaságos legyen! CÉL: + a minta-előkészítés időigényének csökkentése + az aktív munkaerő igény csökkentése + szükséges oldószer mennyisége (50 ml/minta) => a szorbens tömegének redukálása => automatizálás 6
A minta-előkészítés automatizálása SPE frakcionálás + működik - szorbens tömege 3-5 g - sok oldószert igényel - a frakciók bepárlása szükséges - időigényes MEPS + automatizált + méréssel párhuzamosan + közvetlen LVI injektálás + oldószerigény minimális - kis szorbens tömeg kis kapacitás a minta hígítása célvegyületek < LOD Automata SPE + 200 v 500 mg-os szilikagél patronok + automatizált + méréssel párhuzamosan + közvetlen LVI injektálás => bepárlás nem szükséges + oldószerigény minimális - CTC v GERSTEL mintaadagoló & PTV injektor kell 7
Automata SPE módszer ~ a kezdetek a megfelelő patronok és fiolák kiválasztása mozgathatóság ~ mágneses kupakok a patronon és a fiolákon az eluátum a fiolából közvetlenül injektálható legyen alkalmazhatóság szekvenciában 8
Automata SPE módszer ~ technikai részletek 1. 10 ml HS vial 093640-038-00 2 1 3 2. Crimp cap 093640-008-00 3. Screw cap 093640-040-00 4 4. 200 mg; 3 ml Isolute SI 460-0020-B 9
Automata SPE módszer ~ technikai részletek Syringe: 100 vagy 250 µl; needle: 50 mm Tray 1: oldószer és injektálás VT 32-10 Needle penetration: 45 mm (max) Tray 2: kondicionálás és elúció VT 32-10 Needle penetration: 15 mm CIS 4: Solvent Vent 100 µl 10
Automata SPE módszer ~ technikai részletek PAL cycle composer (Gerstel Maestro is alkalmas) egy teljes frakcionálás 64 sor szükséges macro-k: 1 ~ clean syringe 2 ~ aspirate 3 ~ dispense 4 ~ wait 5 ~ transport vial 6 ~ GC-inj 10 perc / minta a programozás 2 tálca ~ 20 minta (de ezt csak egyszer kell megírni) 11
Automata SPE módszer ~ video 12
A frakcionálás hatékonyságának optimálása Az /MSZE 20361:2004/ Útmutató környezetvédelmi talaj- és vízvizsgálatokhoz. A szénhidrogének meghatározására vonatkozó analitikai szabványok és eljárások áttekintése kritériumainak megfelelően: eluens összetétel kipróbált eluensek: hexán:dcm; hexán:aceton; hexán:etoac kipróbált összetételek: 1:9; 1:4; 3:7; 3:2; 1:1 a felvitt minta tömege gázolaj hígítása felvitt minta térfogata az elúciós térfogatok 1; 1,2; 1,5 ml LVI optimálása a különböző eluensekre ~ hexán ~ hexán:dcm 1:1 arányú elegy esetén 13
Automata SPE módszer ~ paraméterek 100 mg diesel minta hígítás n-hexánnal 5 ml-re 20 µl minta a 0,2 g szilikagéllel töltött SPE patronra (előzőleg kifűtött és 1,5 ml n-hexánnal kondicionált) elúció 1 ml n-hexánnal Hexános frakció elúció 1,2 ml hexán-dcm 1:1 arányú elegyével Hexán : DCM frakció LVI-GC-MS 14
A módszer hatékonyságának vizsgálata Hexános frakcióban Hexán-DCM frakcióban Tetrakozán 93 % 7 % Tetrakontán 95 % 5 % 2-etilnaftalin - 100 % Ha a tetrakontán és a tetrakozán min. 80 %-a hexános frakcióban eluálódik, míg a 2-etilnaftalin legfeljebb csak 10 %-ban jelenik meg a hexános frakcióban, akkor a frakcionálást jól hajtották végre. /MSZE 20361:2004/ Útmutató környezetvédelmi talaj- és vízvizsgálatokhoz. A szénhidrogének meghatározására vonatkozó analitikai szabványok és eljárások áttekintése 15
A kidolgozott módszer felhasználása A különböző gázolajok biomarker és PAH összetételének vizsgálata a karakterisztikus m/z arányok GC-MS SIM mérésével => Az országok és forgalmazók termékei közötti különbségek vizsgálata Diesel Ország Település Töltőállomás Magyarország Budapest OMW Magyarország Paks OMW Magyarország Paks MOL Magyarország Dunaföldvár Agip Magyarország Dunaföldvár Shell Magyarország Dunaföldvár Lukoil Magyarország Dunaújváros magán Magyarország Dunaújváros ENVI Magyarország Érd ENI Magyarország Érd Mobil Petrol Ausztria Bécs bp Ultimate Ausztria Bécs Tankstelle Ausztria Bécs ENI Ausztria Bécs Avanti Svájc Genf ENI Németország Erfurt magán Szerbia Szabadka magán Hollandia Amszterdam Avia Portugália Funchal Repsol Portugália Machico Repsol Horvátország Zadar magán Biomarkerek m/z Szeszkviterpánok 123, 179, 193, 207 Adamantán, diadamantán 135, 136, 149, 163, 177 187, 188, 201, 215, 229 Terpánok 191, 177, 163, 412 Szteránok 217, 218, 259 Monoaromás szteránok 253 Triaromás szteránok 231 PAH-ok m/z Naftalin-származékok 128, 142, 156, 170, 184, 154, 152 Dibenzofurán 168 Fluorének 166, 180, 194, 208 Benzotiofének 198, 212, 226, 240 Antracén, fenantrén 178, 192, 206, 220, 234 Pirének 202, 216, 230, 244, 258 Naftobenzotiofének 248, 262, 276, 290 Krizén 228, 242, 256, 270, 284 Perilén 252 16
Összefoglalás hagyományos SPE módszer MEPS - LVI eljárás kidolgozott automata SPE - LVI módszer töltet (SIL) 3 g 0,002 g 0,2 g minta 200 µl 5 µl 20 µl oldószer 50 ml 0,5 ml 3,5 ml bepárlás nitrogénáramban online szelektív oldószer lefúvatás online szelektív oldószer lefúvatás injektálás splitless; 1 µl LVI; 50-100 µl LVI; 100 µl automatizálás - + + idő Ʃ GC mérés+ 1-2 óra hatékony frakcionálás oldószer- és időigényes! GC méréssel párhuzamosan szorbens kapacitása! => célvegyületek < LOD GC méréssel párhuzamosan hatékony frakcionálás oldószer - és időtakarékos Korlátok: nincs szabványeszköz ~ barkácsolni kell technikai háttér igény: CTC vagy Gerstel mintaadagoló és PTV injektor 17
Köszönöm a figyelmet!