Témavezető: Dr. Torkos Kornél egyetemi docens Analitika Tanszék

Tudományos Diákköri Dolgozat LEZSÁK GÁBOR A MEPS (microextraction by packed sorbent) alkalmazása PAH ok meghatározására felszíni vizekből GC-MS technikával Témavezető: Dr. Torkos Kornél egyetemi docens Analitika Tanszék Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Budapest, 2008

Tartalomjegyzék 1. Célkitűzések 2 2. Irodalmi áttekintés 3 2.1. Többgyűrűs aromás rendszerek általános bemutatása 3 2.1.1. Kémiai tulajdonságok 4 2.1.2. A szervezetre gyakorolt hatások 5 2.1.3. Előfordulás és szennyezés 7 2.1.3.1. PAH-ok előfordulása környezeti vizekben 9 2.2. PAH-ok kimutatására és mennyiségi meghatározására alkalmas módszerek 10 2.2.1. Mintaelőkészítési eljárások bemutatása 10 2.2.1.1. Folyadék folyadék extrakció (LLE) 10 2.2.1.2. Szilárd fázisú extrakció (SPE) 11 2.2.1.3. Szilárd fázisú mikroextrakció (SPME) 11 2.2.1.4. Keverőbabás extrakció (SBSE, stir bar sorptive extraction) 12 2.2.1.5. Nagytérfogatú injektálás 13 2.2.1.6. MEPS (microextraction by packed sorbent) 14 2.2.2. Kromatográfiás módszerek 14 2.2.2.1. Nagy hatékonyságú folyadékkromatográfia 14 2.2.2.2. Gázkromatográfia 15 2.2.3. Detektálási módszerek 16 2.2.3.1. Fluoreszcens spektrofotometria 16 2.2.3.2. Tömegspektrometria 16 3. Kísérleti rész 18 3.1. Gázkromatográfiás készülék paraméterek 18 3.2. Vizsgált poliaromás szénhidrogének 18 3.3. Nagytérfogatú injektálás optimálása 19 3.4. A mintaelőkészítés optimálása 23 3.4.1. Törzsoldat oldószerének kiválasztása 23 3.4.2. Az extrakciók számának optimálása 24 3.4.3. Optimált mérési körülmények 26 3.5. Analitikai teljesítményjellemzők vizsgálata 26 3.5.1. Szelektivitás 27 3.5.2. Linearitás 28 3.5.3. Érzékenység 30 3.5.4. Torzítatlanság 31 3.5.5. Precizitás 32 3.5.6. Kimutatási határ 34 3.5.7. Meghatározási határ 35 4. Összefoglalás 36 5. Köszönetnyilvánítás 37 6. Függelék 38 7. Irodalomjegyzék 41 1

1. Célkitűzések Többgyűrűs aromás szénhidrogének (PAH-ok) emissziója nagy mértékű, mivel minden nem tökéletes égés során keletkeznek. Karcinogén, mutagén és genotoxikus hatásuk már régóta bizonyított. E vegyületek megengedhető koncentráció szintjeit nemzeti és nemzetközi előiratok egyaránt szabályozzák, ezért a rutinanalitikai laboratóriumokban a PAH mérések nagy mintaszámban szerepelnek. Vízminta esetén mérésükhöz mintaelőkészítési módszerként folyadék-folyadék extrakció (LLE) használatos, melynek több hátránya is van, például nem lehet teljesen automatizálni, nagy oldószer mennyiséggel kell dolgozni és a megfelelő dúsitáshoz az extraktumot sok esetben be kell párolni. Célom volt egy olyan módszer kifejlesztése PAH-ok mérésére vízmintából, amely teljesítményjellemzőit tekintve megegyezik a szabványokban leírt módszerekkel, automatizált, minimális minta és oldószer felhasználásával, rövid idő alatt eredményt szolgáltat. Erre a feladatra a MEPS (Microextraction by Packed Sorbent) mintaelőkészítést próbáltam alkalmazni. 2

2. Irodalmi áttekintés 2.1. Többgyűrűs aromás rendszerek általános bemutatása A többgyűrűs aromás szénhidrogének (PAH-ok) olyan kémiai vegyületek amelyek kondenzált gyűrűkből állnak, és nem tartalmaznak heteroatomot, vagy oldalláncot. A policiklusos aromás szénhidrogénekben a hidrogénatomok száma kevesebb, mint a szénatomoké, ilyen értelemben átmenetet képeznek a szénatomonként legalább egy hidrogént tartalmazó benzoltól és olefinektől az egyetlen hidrogént sem tartalmazó grafit felé. Széntartalmú vegyületek nagyobb hőmérsékletű (T>700 C) kezelésénél (égetés, elgázosítás, hőbomlás, stb) keletkeznek, ami lehet természetes és antropogén folyamat [1]. Napjainkban elsősorban fosszilis üzemanyagok felhasználása útján keletkeznek. Főként olajban, szenekben, és kátrányos lerakódásokban dúsulnak, de kisebb mennyiségben megtalálhatók mindenhol, akár még a sült ételekben és grillezett húsokban is, valamint ezek a levegőben szuszpendált apró szemcseméretü anyagok fontos komponensei is. Az utóbbi években derült fény arra, hogy az amúgy környezetvédelmi szempontból előnyös fitomassza (azaz növényi eredetű biomassza) égése során is képződnek PAH-ok, abban az esetben, ha a tüzelőanyag nedves, az égés terében a hőmérséklet kicsi (T<100 C) és az oxigénellátás tökéletlen. Kimutatásuk és mérésük azért fontos, mert ezen vegyületek nagy hányada karcinogén, mutagén, genotoxikus (teratogén). 3

2.1.1. Kémiai tulajdonságok A IUPAC szerint definiált PAH-ok legegyszerűbb képviselői a fenantrén és az antracén, a kisebb molekulák, mint a benzol és a naftalin, formálisan nem tekinthetők PAHoknak, bár kémiailag összefüggőek, egy- illetve kétgyűrűs aromásoknak hívják őket. A PAH-ok négy-, öt-, hat-, vagy héttagú kondenzált gyűrűt tartalmazhatnak, de ezek közül az öt vagy hattagúak a legelterjedtebbek. A hat, vagy annál kevesebb kondenzált gyűrűt tartalmazó PAH-okat könnyű PAH-oknak, a hatnál több gyűrűt tartalmazóakat pedig nehéz PAH-oknak nevezik. A különféle könnyű PAH minták elérhetőségének következtében a PAH-okkal kapcsolatos kutatások túlnyomó része ezekre irányul. A nehéz PAH-ok biológiai aktivitása és előfordulása a könnyű PAH-okhoz hasonló. Ugyanúgy megtalálhatóak az égéstermékekben, mint a könnyű PAH-ok, de kisebb mennyiségben, a keletkezésük kinetikai gátja miatt. Azonfelül, sokkal több lehetséges izomerrel rendelkeznek, de a specifikus szerkezetek előfordulása sokkal kisebb. A PAH-ok igen jellemző UV abszorbancia spektrummal rendelkeznek. Ezek gyakran sok abszorbancia sávot tartalmaznak és minden egyes gyűrűs szerkezetre egyediek. Tehát, ha az izomerek halmazát vesszük, akkor ebben minden egyes izomernek különböző UV abszorbancia spektruma van. Ez különösen hasznos a PAH-ok azonosításában. Sok PAH fluoreszcens jelleggel is bír, gerjesztés után jellemző hullámhosszúságú fényt emittál. A konjugált π-elektronfelhővel rendelkező elektronszerkezet magyarázza ezeket a sajátságokat, valamint másokat is, mint például, hogy bizonyos nehéz PAH-ok félvezető tulajdonságokkal is rendelkeznek. A vegyületek vízoldhatóságát minden hozzáadott gyűrű körülbelül egy nagyságrenddel csökkenti. Aromacitás Bár a PAH-ok tisztán aromás vegyületek, az aromacitás foka eltérő lehet minden egyes gyűrűrészletre. A PAH-ok kötéshosszaira jó becslést tehetünk, ha felírjuk a lehetséges határszerkezeti képleteket, összeszámoljuk, hogy a kiválasztott kötés hányszor szerepel kettős kötésként, az így kapott számot elosztjuk a határszerkezetek számával. Ezzel olyan számhoz jutunk, ami a kötés kettős jellegét fejezi ki. 4

A Clar szabály szerint annál nagyobb valamely vegyület, vagy határszerkezet stabilitása, minél nagyobb a benzolszerű gyűrűk viszonylagos száma a molekulában, azaz az olyan gyűrűké, melyekhez elektronszextett rendelhető. A fenantrén 1A rezonanciaszerkezetében két egyedi aromás szextett található a szélső helyzetben, míg 1B szerkezetben csak egy középen. Ezért ebben a molekulában a szélső gyűrűk aromásnak tekinthetők, míg a belső inkább izolált olefinnek, és ezért ez a két szénatom sokkal reaktívabb. 2.1.2. A szervezetre gyakorolt hatások Plott 1775-ben figyelt fel arra, hogy a kéményseprők közül feltűnően sokan kapnak bőrrákot, melyet valószínűleg kátránykomponensek okoznak. Később sikerült PAH-okat kinyerni a kátrányból és igazolni karcinogén hatásukat. A PAH-ok toxicitása igen szerkezetfüggő, még szerkezeti izomereken belül is találhatunk egyáltalán nem mérgezőt és kiugróan mérgezőt. Tehát a nagyon karcinogén PAH-ok lehetnek kis-, és nagyméretűek is. Az emlősök szervezetébe belégzéssel, bőrön, ill. szájon át juthatnak, jóllehet a béltraktusból csak kismértékben szivódnak fel, lebontásuk során számos rákkeltö és mutagén DNS bázisokhoz kötödö oxid-peroxid tipusu vegyület keletkezik [2]. Egy PAH vegyület, a benzo[a]pirén, volt az első vizsgált rákkeltő anyag(és egyike a cigarettában talált sok-sok karcinogénnek), ennek példáján mutatom be a PAH-ok karcinogén metabolitjainak képződéséhez vezető folyamatokat (1. ábra). 5

1. ábra. A benz(a)pirén metabolitjai és DNS-re gyakorolt hatása. A benz(a)pirén a szervezetben az anyagcsere során enzimatikus úton fenolos köztitermékeken keresztül átalakul benz[a]pirén-7,8-dihidrodiol-9,10-epoxiddá (BPDE). A mutagén hatás erre az epoxidra vezethető vissza. Ez a metabolit kölcsönhat a DNS láncban lévő guanidinnel és dezoxiguanozin adduktot képez (2. ábra). 2. ábra. A dezoxiguanozin adduktum szerkezete. Az EPA (Environmental Protection Agency) hét PAH vegyületet sorolt be, mint lehetséges humán karcinogént. Ezek a következők: benz[a]antracén, benzo[a]pirén, benzo[b]fluorantén, benzo[k]fluorantén, krizén, dibenz[a,h]antracén és az indeno[1,2,3- cd]pirén. 6

Karcinogén, mutagén és teratogén tulajdonságaikról ismert PAH-ok a benz[a]antracén, krizén, benzo[b]fluorantén, benzo[j]fluorantén, benzo[k]fluorantén,benzo[a]pirén, benzo[ghi]perilén, koronén, dibenz[a,h]antracén, indeno[1,2,3-cd]pirén és az ovalén. A PAH-ok csoportosítását a következő összefoglaló táblázat mutatja be (1. táblázat) [3]. Rákkeltő és mutagén PAH-ok Rákkeltő, de nem (bizonyítottan) mutagén PAH-ok Mutagén, de nem rákkeltő PAH-ok Benzo(a)antracén Benzo(a)pirén Benzo(c)fentantrén Benzo(e)pirén Dibenzo(a,h)pirén Benzo(g,h,i)perilén Benzo(b)fluorantén Dibenzo(a,l)pirén Fluorantén Benzo(j)fluorantén Benzo(k)fluorantén Perilén Trifenilén Krizén Ciklopenta(c,d)pirén Dibenzo(a,e)pirén Dibenzo(a,h)antracén Dibenzo(a,i)pirén Indeno(1,2,3- cd)pirén 5 nulilkrizén 1. táblázat. PAH-ok csoportosítása. 2.1.3. Előfordulás és szennyezés A többgyűrűs aromás szénhidrogének lipofil vegyületek, ami azt jelenti, hogy könnyebben oldódnak olajban, mint vízben. A nagyobb PAH-ok kevésbé vízoldhatóak, és kevésbé illékonyak. Ezen tulajdonságok miatt a környezetben elsősorban a talajban, üledékben, és olajos szubtanciákban fordulnak elő. A nyersolaj és a szénrétegek jelentős mennyiségű PAH vegyületeket tartalmaznak, természetes szénvegyületek kémiai átalakulásából adódóan, mint például szteroidok. 7

A PAH-ok a legelterjedtebb szerves szennyezők közé tartoznak. A fosszilis tüzelőanyagokban lévő előfordulásukon felül olyan széntartalmú tüzelőanyagok tökéletlen égésével is képződnek, mint pl. a fa, kőszén, dízel, zsír, dohány, tömjén. A különböző anyagok égése a PAH-ok különböző eloszlását eredményezik, az egyedi PAH-ok és az izomerek relatív mennyiségében is. Tehát a kőszén égése más keveréket eredményez, mint a motorolaj égése, vagy egy erdőtűz, ezáltal hasznos markervegyületekké válhatnak. Magyarországon az összes PAH kibocsátás az 1985-ös referenciaévben 154 tonna, a 2001-es évben pedig 55 tonna volt [4]. A kibocsátás kb. 1/3-ára csökkent, ez abból adódik, hogy a referenciaévben a kibocsátás kb. 65%-át a lakossági tüzelés okozta, 2001-re a széntüzelés visszaszorulása, a földgáztüzelésre való átállás jelentős mértékben csökkentette az emissziót. Az utóbbi években az összes kibocsátás 43%-át a háztartási tüzeléssel (ezen belül is a fatüzeléssel) kapcsolatos emissziók képezik, 24%-át az alumíniumgyártás PAH kibocsátása, 19%-át pedig a közlekedési szektorból (főleg dízelolajból) származó emisszió. A fosszilis üzemanyagokkal működő motorokból származó szénhidrogén kibocsátás a fejlett országokban szabályozott. A következő táblázat a PAH emissziót foglalja össze 1980-2001-ig (2. táblázat) [5]. 2. táblázat. PAH emisszió 1980-2001. 8

2.1.3.1. PAH-ok előfordulása környezeti vizekben A levegőben terjedő PAH-ok (viszonylag csekély vízoldhatóságuk ellenére) a felszíni vizekben - felületaktív anyagok közreműködésével - oldatba kerülnek, más részük a növények levelére kondenzálódik. Mivel a felszíni vizekbe kerülve bejuthatnak az ivóvízbe, az élelmiszerekbe és így kifejthetik káros hatásukat az állat-, és növényvilágra és ezáltal az emberekre is, ezért fontos folyamatos monitorozásuk. Az alábbi táblázat 5 megfigyelő kút (elhelyezkedésüket a Függelék 1. pontjában mutatom be) vízmintáiban észlelt PAH koncentrációkat mutatja be (3. táblázat). A vízminták jelentős részében (92%) nem tudtak PAH tartalmat kimutatni. A kiemelt adatok azonban B szennyezettségi határértéket meghaladó PAH koncentrációk [6]. 3. táblázat. Magyarországi megfigyelő kutakban mért PAH koncentrációk. 9

2.2. PAH-ok kimutatására és mennyiségi meghatározására alkalmas módszerek A mintavételre, mintatartósításra és a mintakezelésre a mintavétel helyétől függően különböző szabványok vannak érvényben. A felszíni vízmintákat az MSZ ISO 5667-4, valamint az MSZ ISO 5667-6 szerint, míg a felszín alatti vízmintákat az MSZ 21464, az ivóvízmintákat pedig az MSZ 448-46 előírásai szerint kell venni. 2.2.1. Mintaelőkészítési eljárások bemutatása Az MSZ 1484-6 szerint a mintaelőkészítést folyadék-folyadék extrakcióval kell végezni, a dúsítást pedig rotációs vákuumbepárlóval, vagy Kuderna Danish féle bepárlással, esetleg nitrogénáramban végzett koncentrálással kell megvalósítani. Létezik azonban más extrakciós eljárás is, mely alkalmas PAH minták előkészítésére. A szabvány engedélyezi más eljárások alkalmazását abban az esetben, ha a módszer teljesítményjellemzői megfelelnek a minőség-ellenőrzés követelményeinek. Ilyenkor minden eltérést és a módszer teljesítményjellemzőit dokumentálni kell. A következőekben röviden összefoglalom az alkalmazható extrakciós eljárások lényegét, előnyeit vagy hátrányait. 2.2.1.1. Folyadék folyadék extrakció (LLE) Szerves komponenseket tartalmazó vízminták esetében alkalmazott, kevés eszközt igénylő módszer. A vízminta és a vele nem elegyedő folyadék nagyfelületű érintkezése során a vízben oldott anyag a megoszlási hányadosának megfelelő értékben a szerves fázisba kerül. A nagy felületen való érintkezést intenzív keveréssel, vagy kirázzással valósítják meg, előbbi esetben síkrázót vagy goretexet, utóbbi esetben rázótölcsért használnak. Az extrakció hatásfoka növelhető többszöri kis mennyiségű oldószerrel való kirázással, és a vizes fázis ionerősségét növelő NaCl hozzáadásával (kisózás). A módszert nem lehet automatizálni, az extraktumot még dúsitani kell, nagy az idő-, és oldószerigénye. A felhasznált szerves oldószerek nagy része ártalmas az egészségre és a környezetre. Mindezek miatt használata egyre inkább visszaszorulóban van. PAH mérésekre kidolgozott hazai és nemzetközi szabványok ennek ellenére ezt a mintaelőkészítést javasolják. 10

2.2.1.2. Szilárd fázisú extrakció (SPE) A szilárd fázisú extrakció az egyik legtöbbször használt extrakciós módszer. Az SPE oszlopkromatográfiás módszer, melynél a kolonna egy 5 10 centiméter hosszú, 1 5 cm átmérőjű műanyag patron, a töltet pedig bármelyik, a folyadékkromatográfiában használt állófázis lehet (fordított fázisú: C2 C18, normál fázisú: szilikagél, módosított szilikagél, ioncserés: SAX, SCX, ). Napjainkban előre legyártott, 30 500 mg töltettel és szűrővel rendelkező oszlopok kerülnek forgalomba, melyek csatlakoztathatók vákuumkádakhoz, ezáltal biztosított az állandó áramlási sebesség. A mintát felvisszük a választott, előzőleg kondicionált állófázisra, és a szennyező anyagokat nagy térfogatú oldószerrel eltávolítjuk. Ezután az oldószer erősségének növelésével a célkomponenseket minimális térfogatban eluáljuk. Ez a mintaelőkészítés szinte minden vegyülettípusra alkalmas [7], automatizálható, bár ez meglehetősen drága. A szabványok megengedik használatát folyadék folyadék extrakció helyett. 2.2.1.3. Szilárd fázisú mikroextrakció (SPME) A SPME mintaelőkészítés alapja egy vékony kvarc- vagy fémszál (fíber), amelynek felületére kémiai kötéssel különböző polimer folyadékfilmet rögzítenek. A folyadékfilm lehet apoláris (pl: polidimetil sziloxán, polisztirol divinilbenzol), vagy poláris (pl: polimetakrilát), ez szelektíven abszorbeálja a célkomponenseket. Vízben oldott szerves anyagok mérésére alkalmas a módszer, illékony vegyületek esetén a gőztérben tartjuk a szálat, 11

és 60 90 C ra termosztálunk (headspace SPME), nemillékony anyagoknál intenzív keverés mellett a folyadékban kell lennie a fibernek. Az extrakció után a kvarcszálat a gázkromatográf 200 300 C os injektorába helyezve a komponensek termikusan deszorbeálódnak, így az analízis elvégezhető [8,9]. 2.2.1.4. Keverőbabás extrakció (SBSE, stir bar sorptive extraction) A keverőbabás extrakció egy viszonylag új technika vízben oldott szerves anyagok kinyerésére. Elve hasonlít a SPME hez, a keverőbabára felvitt polimer réteg szelektíven abszorbeálja a célvegyületeket. A polimer réteg az üvegtest felületére van kémiailag rögzítve, amely a mágneses keverőbabát burkolja. Így megvalósítható az intenzív keverés. Az az extrakciós lépés után a komponenseket kisebb térfogatú szerves oldószerbe vissza lehet oldani, vagy egy speciális eszközzel deszorbeálható közvetlenül a gázkromatográf injektorába. E lépések előtt a babát meg kell szárítani. Gázkromatográfiás elemzésnél a babát egy deszorpciós csőbe helyezzük, ezután a mintaadagoló a keverőbabát tartalmazó csövet az injektorra szerelt termodeszorber egységbe rakja. Mivel a liner és a deszorpciós cső pontosan illeszkedik, a lefűtéssel rögtön az injektorba kerülnek a vizsgálandó komponensek [10,11]. 12

2.2.1.5. Nagytérfogatú injektálás Az extraktumok koncentrálására több lehetőség áll rendelkezésünkre, pl rotációs vákuumbepárlás, Kuderna Danish bepárlás, nitrogénáramban végzett koncentrálás. Ezek a műveletek időigényesek, és nem automatizálhatók. A split/splitless injektorba maximum 10 μl térfogatot lehet injektálni, de léteznek speciális, ún. programozott hőmérsékletű injektorok, amelyek akár 250 μl oldat injektálását is lehetővé teszik [12]. Ezek használata során a bepárlási lépés elhagyható, és a reprodukálhatóságuk is jobb a fentebb említettekhez képest [13]. Az oldószert a forráspontja alá hűtött injektorból a split ágon át lehet lefúvatni, miközben a magasabb forráspontú mérendő anyagok a linerben maradnak, mellyek az injektor felfűtése után kerülnek az oszlopra. Az injektálás sebességét úgy kell megválasztani, hogy az oldószer elpárolgásának sebessége közel megegyezzen vele, így a linerben folyadékfilm alakul ki, ami folyamatosan párolog, miközben a fecskendőből érkezik az utánpótlás [14]. Az alábbi ábra mutatja a nagytérfogatú injektálás paraméter beállításait (3. ábra). 3. ábra. Nagytérfogatú injektor paraméter beállításai. 13

2.2.1.6. MEPS (microextraction by packed sorbent) Napjainkban megjelent egy új mintaelőkészítési technika, a MEPS (Microextraction by Packed Sorbent), amely az előzőekben említett módszerek hibáinak kiküszöbölésével alternatívát jelenthet. A technika elve megegyezik a szilárd fázisú extrakcióéval, azt miniatürizálja. A MEPS hegy 2 3 mg szilárdfázisú töltetet tartalmaz, amely lehet C2, C8, C18, ioncserélő, vagy módosítatlan szilikagél. Ezt a hegyet lehet csatlakoztatni 10 250 μles, esetleg nagyobb térfogatú fecskendőhöz. Minta oldatok átpumpálásakor a célvegyületek abszorbeálódnak az állófázison, a pumpálás számának növelése az extrakciós hatásfokot emeli. A megfelelő oldószeres mosással a zavaró anyagok, és a mátrix egy részét eltávolíthatjuk, ezután közvetlenül eluálhatunk LC vagy nagytérfogatú GC injektorba. A módszer előnye, hogy csatlakoztatható automata mintaadagolókhoz, ezáltal költséghatékonyan lehet automatizálni. További előnye, hogy kevesebb időt, mintát, és oldószert igényel, mint a korábbi módszerek. Vízmintából történő PAH meghatározásra már használták, jó eredményeket értek el vele [15]. 2.2.2. Kromatográfiás módszerek 2.2.2.1. Nagy hatékonyságú folyadékkromatográfia A folyadékkromatográfia a komponensek két egymással nem elegyedő fázis közti megoszlásán alapuló elválasztástechnikai módszer. A mozgó fázis folyadék. Az elválasztás a mozgófázisnak az állófázissal való érintkezésekor valósul meg. Attól függően, hogy milyen mechanizmus játszódik le, több típusát különböztetjük meg. Ezek a következőek: adszorpciós, ioncserés, méretkizárásos, affinitási, zárvány komplex (királis), stb [16]. 14

A nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia ( HPLC: High Performance Liquid Chromatography) az oszlopkromatográfia továbbfejlesztett változata. Melynek jellemzői a kisebb szemcseméretű töltetek (átlagosan 3 μm) és a pumpák alkalmazása, melyek a mozgófázist folyamatosan és pulzálásmentesen több száz bar nyomáson (átlagosan 400 bar) képesek áramoltatni az oszlopon. Az álló és a mozgó fázisok egymáshoz viszonyított polaritása szerint megkülönböztetünk normál és fordított fázisú kromatográfiát. Ha a mozgófázis apolárosabb, mint az állófázis, akkor normál fázisú, ha polárosabb, mint az állófázis, akkor pedig fordított fázisú kromatográfiáról beszélünk [17]. Mindkét esetben kötött fázisú tölteteket alkalmaznak, a hordozó szemcsékre funkciós csoportokat visznek fel, melyek lehetnek poláros, vagy apoláros tulajdonságúak [19]. Elvárás a töltetekkel szemben, hogy kémiailag stabilak, mechanikailag szilárdak, homodiszperz mérteloszlásúak és lehetőség szerint homogén aktivitásúak legyenek. PAH-ok elválasztására fordított fázisú HPLC alkalmas. A mozgófázis összetétele lehet acetonitril/víz, metanol/víz, vagy acetonitril/metanol/víz. Az állófázis leggyakrabban C18 vagy dinitro-aril csoportokkal módosított szilikagél, amely töltésátviteli komplexeket képez a vele kapcsolatba kerülő molekulákkal (a π-elektronok megosztása révén) és így valósítja meg az elválasztást [18]. 2.2.2.2. Gázkromatográfia Gázkromatográfiával bomlás nélkül gázzá alakítható, illékony vegyületeket választhatunk el. A minta komponenseinek oszlopon való áthaladását a vivőgázrendszer biztosítja. A vivőgáz lehet nitrogén, hidrogén, vagy hélium. A mintaadagoló feladata, hogy a gáz, vagy folyadékmintát gyorsan és dugószerűen az oszlopra injektálja és folyadékminta esetén biztosítsa a gyors és teljes elgőzölögtetést. Ez fűthető mintakamrával valósítható meg (30-50 C > oszlop T, 350 C véghőmérséklet). A pillanatszerű injektálás azonban csak kis mennyiségű mintánál lehetséges (100-1000 μl gázoknál, 1-10 μl folyadékoknál). Injektálás után a minta az oszlopra kerül, melynek két típusa ismert, a töltetes (2-6 mm belső d) és a kapilláris (0,1-0,5 mm belső d) kolonna. A töltetes kolonna anyaga üvegcső, vagy saválló acél, hordozója a diatomaföld. A kapilláris kolonna agyaga kvarc, hordozója nincs. Átmérője alapján két csoportba sorolható: 0,1-0,25 mm narrow bore, 0,53 mm wide bore. Az oszlopban lévő állófázis lehet szilárd, vagy folyadék. A leggyakoribb szilárd 15

állófázisok a szilikagél, aluminium-oxid, aktív szén, valamint a sztirol - divinil-benzol kopolimerek. A leggyakoribb folyékony állófázisok pedig a poláris, vagy apoláris csoportokkal szúbsztituált szilikonok, polietilén-glikolok és poliglikol-észterek. Az oszlop egy termosztátban helyezkedik el. Az elválasztás hatékonyságát a megfelelő hőmérséklet program biztosítja. A minta komponensek az elválasztást követően a detektorba kerülnek. A detektorral szemben is elvárás, hogy szabályozottan fűthető legyen 400 C-ig. Többféle detektor, vagy egyszerre több detektor is alkalmazható gázkromatográfiában. Ezek a lángionizációs detektor (FID), az elektronbefogási detektor (ECD), diódasoros detektor (DAD), tömegspektrométer (MS), stb. A felsorolt detektorok jellemzőiről nem, csak a PAHok mérése szempontjából fontos MS jellemzőiről fogok részletesebben beszámolni a Detektálási módszerek fejezetben [19]. PAH-ok elválasztására a szabványok 5%-difenil- 95%-dimetil-polisziloxán állófázist tartalmazó oszlop (pl: HP-5MS, ), split/splitless injektor, He vívőgáz, és tömegspektrometriás detektor használatát írják elő [20]. 2.2.3. Detektálási módszerek 2.2.3.1. Fluoreszcens spektrofotometria Fluoreszcencia jelensége akkor lép fel, mikor fény hatására a molekula gerjesztett állapotba kerül, majd úgy jut vissza alapállapotba, hogy közben fényt emittál. Ez a detektálási módszer akkor igazán hatékony, ha az emittált fény nem rezonancia fluoreszcenciából származik. A PAH-ok a több gyűrűre kiterjedő konjugált π-elektronrendszer miatt fluoreszcens tulajdonsággal bírnak, ezért mérhetőek ily módon. Például a naftalin gerjesztési hullámhossza 220nm, detektálási hullámhossza pedig 325nm [18]. 2.2.3.2. Tömegspektrometria Tömegspektrometriával minden 50 tömegszám feletti molekula detektálható. Az ionizációs módszertől függően a adott komponensre jellemző tömegspektrum alapján a komponens azonosítása lehetővé válik. Alsó mérési határa 10-13 g, ezért nagyon kis mennyiségek kimutatására is megbízhatóan használható. A detektor lehet univerzális és szelektív is attól függően, hogy teljes spektrumot veszünk fel vagy a komponens jellemző fragmensionjait követjük. Utóbbi esetben a kimutatási határ tovább csökkenthető. 16

PAH-ok mérésére a szabványok elektronütközéses ionforrást (EI: Electron Impact; 70 ev) és kvadrupol tömegszűrőt írnak elő, szelektív ionkövetési módot (SIM) használva[20]. 17

3. Kísérleti rész 3.1. Gázkromatográfiás készülék paraméterek A módszerfejlesztés során Agilent 7890 gázkromatográfot, Agilent 5975 tömegszelektív detektort és Gerstel MPS 2 XL automata mintaadagolót használtam. A nagytérfogatú injektáláshoz Peltier hűtéssel ellátott Gerstel CIS 4 injektort alkalmaztam. A szabványok PAH-ok mérésére HP-5 MS vagy ezzel ekvivalens oszlopot írnak elő, ezért az előbb említett oszlopot használtam. A kromatogáf oszlopterének hőmérsékletprogramja 40 C-ról indul, 20 C/perc felfűtési sebességgel éri el a végső 320 C-ot. A tömegszelektív detektor szelektív ionkövetési módját (SIM) választottam a jobb kimutatási határ elérése érdekében. Az alkalmazott gázkromatográfiás készülék 3.2. Vizsgált poliaromás szénhidrogének Célom olyan módszer fejlesztése volt, mely összevethető az érvényben lévő szabványokkal, amelyek az alábbi táblázatban lévő komponensek mérését írják elő (4. táblázat). 18

Név CAS szám Retenciós idő [perc] Célion [amu] Minősítő ion [amu] Arány [%] naftalin 91-20-3 11,50 128 127, 102 13, 8 2-metil-naftalin 91-57-6 12,34 142 141, 115 83, 27 1-metil-naftalin 90-12-0 12,47 142 141, 115 88, 28 acenaftilén 208-96-8 13,44 152 153, 76 18, 10 acenaftén 83-32-9 13,66 153 152, 76 54, 18 fluorén 86-73-7 14,27 166 165, 139 90, 8 fenantrén 85-01-8 15,45 178 176, 152 19, 9 antracén 120-12-7 15,49 178 176, 152 19, 8 fluorantén 206-44-0 16,89 202 200, 101 19, 11 pirén 129-00-0 17,17 202 200, 101 19, 13 benzo(a)antracén 56-55-3 18,64 228 226, 114 29, 15 krizén 218-01-9 18,68 228 226, 114 30, 12 benzo(b)fluorantén 205-99-2 18,88 252 250, 126 28, 18 benzo(k)fluorantén 207-08-9 19,91 252 250, 126 28, 18 benzo(a)pirén 192-97-2 20,23 252 250, 126 71, 55 dibenzo(a,h)antracén 53-70-3 21,66 278 276, 138 108, 53 benzo(g,h,i)perilén 191-24-2 22,03 276 274, 138 17, 24 4. táblázat. 3.3. Nagytérfogatú injektálás optimálása Ahhoz, hogy a módszer teljesen automatizált legyen, nagytérfogatú injektálást kell alkalmazni, mert a MEPS állófázison abszorbeált anyagok teljes eluálásához nagyobb mennyiségű oldószerre van szükség, mint amennyit a közönséges split- splitless technikával injektálni lehet. Az optimálás n-hexán oldószerre történt, mert minden szabványban hexán az alkalmazott szerves fázis. A nagytérfogatú injektálásból adódóan sok új paraméter jelenik meg, melyeket úgy kell megválasztani, hogy az oldat kiáramlása a fecskendőből elég lassú legyen ahhoz, hogy a folyadék a liner falán filmet képezzen. Ehhez nyújt segítséget az alábbi összefüggés, amely megadja az injektálás optimális sebességét adott paraméterek mellett. 19

ahol: I az injektálás sebessége [ml/perc] M az oldószer moláristömege [g/mol] P s az oldószer gőznyomása az injektor kiindulási hőmérsékletén [bar] r az oldószer sűrűsége [g/ml] R az egyetemes gázállandó [ml*bar]/[mol*kg] T a az injektor kiindulási hőmérséklete [K] P a a légköri nyomás (általában 1,013 bar) P inlet a fejnyomás és a légköri nyomás összege F split az áramlási sebesség a split ágon. A könnyebb optimálás érdekében a következő paramétereket rögzítettem: az injektor kezdeti hőmérsékletét 10 C-nak, a fejnyomást 0 bar-nak választottam. Ezután elvégeztem a lefúvatási sebesség és az injektálási sebesség optimálását. A lefúvatás áramlási sebességének hatását vizsgáltam 80, 120 és 150 ml/perc-nél. Az injektálási sebesség hatását pedig az előbbi egyenletből kapott értéknél, valamint annak 1,2; 1,4 és 1,5-szörösénél. A következő két ábrán egy-egy példa látható ezen beállításokra (4-5. ábra). 20

4. ábra. A lefúvatási sebesség hatása a számolt injektálási sebességnél. 5. ábra. Injektálási sebesség hatása 150 ml/perc áramlási sebességnél. 21

Az optimált injektálási paraméterekkel végrehajtott mérés során azt tapasztaltam, hogy a legillékonyabb komponens, a naftalin, visszanyerése nem éri el az 50%-ot, az első öt komponens csúcsalakja torzul. Mivel ezek nem elfogadhatóak ezért áttértem a kétlépcsős lefúvatásra, bízva abban, hogy így megfelelőek lesznek a visszanyerések. Az illékony komponensek visszatartásában az oldószer utolsó néhány mikrolitere játssza a legfontosabb szerepet. Az illékony komponensek nagyobb visszanyerését érhetjük el úgy, hogy az oldószer nagy részét a split ágon fúvatjuk le, az utolsó néhány mikrolitert pedig az oszlopon keresztül, ahol az injektorból elpárolgó komponensek az oldószerrel felduzzasztott fázisban fókuszálódnak. A kétlépcsős lefúvatás azt jelenti, hogy az oldószer teljes elpárolgása előtt az injektor hőmérsékletét megemeljük az oldószer forráspontja alá 10 C-kal és a split szelepet bezárjuk. A hőmérséklet emelésétől az oldószer gőznyomása megnő, mivel a split szelep zárva van csak az oszlopon keresztül tud lefúvatódni, ahol az illékony komponensek fókuszálódnak az állófázisban (6. ábra). 6. ábra. A kétlépcsős CIS hőprogram. E módszer alkalmazásánál a legillékonyabb komponens, a naftalin, visszanyerése is 100% és a csúcsalakok nem torzulnak. Az optimált eljárást a 5. táblázatban foglaltam össze. 22

CIS hőmérséklet programja Injektor beállítások Termosztát hőmérséklet programja 10 C (1,23 perc); 12 C/s, 60 C (3 perc); 12 C/s, 320 C (4 perc) stop flow 150 ml/perc (1,23 perc); splitless (6 perc);split 40 C (6 perc); 20 C/perc, 320 C (3 perc) 5. táblázat. Optimált kromatográfiás körülmények. 3.4. A mintaelőkészítés optimálása 3.4.1. Törzsoldat oldószerének kiválasztása A mérésekhez használt standardok c-hexánban vannak oldva. Sem a standardok, sem pedig a c-hexán nem elegyedik jól vízzel. Az így felvett kromatogrammon csak az első pár PAH volt látható. Az volt a feltételezés, hogy a rossz vízoldhatóság miatt a nehéz PAH-ok az apolárisabb üvegfalhoz tapadnak. Ennek bizonyítására a víz mintát tartalmazó fiolából a vizet eltávolítottam, majd hexánnal feltöltöttem és ultrahang segítségével megpróbáltam oldatba vinni a falra tapadt anyagokat. Az így kapott hexános oldat sokkal hígabb volt, mint az extrakció utáni oldatok, de még így is kimutathatóak voltak az előbbi kromatogramból hiányzó nehéz komponensek. A kitapadás elkerülésére olyan oldószerrel készítettem a törzsoldatot, melyben a standardok jól oldódnak, és elegyedik vízzel. Ilyen oldószernek az i- propanolt választottam, és optimáltam a mennyiségét (7. ábra). A méréseket 1 ng/ml PAH tartalmú vizes oldatokkal végeztem. 23

7. ábra. A hozzáadott i-propanol mennyiségének hatása a krizén csúcsterületére. Az ábrán jól látható, hogy a görbének maximuma van 0,6 V/V% i-propanol tartalomnál. Kisebb mennyiségben adagolva még nem viszi teljesen oldatba a komponenseket, nagyobb mennyiségben viszont rontja az extrakció hatásfokát. Ezért a későbbiekben a törzsoldatokat úgy készítettem, hogy 1 ng/ml-es PAH tartalomnál az i- propanol mennyisége 0,6 V/V% legyen. 3.4.2. Az extrakciók számának optimálása Kísérleteket végeztem 1,5 ml-es oldatokkal, de az eredmények azt mutatták, hogy ekkora mennyiségből még nem lehet biztosan kimutatni az anyagokat 1 ng/l-es koncentrációnál. A jobb kimutatás érdekében a minták térfogatát növelni kellett, de szemelőtt tartva azt, hogy a MEPS nagy előnye, hogy minimalizálja a méréshez szükséges minta mennyiséget. A mintaadagoló a 10 ml-es fiolából csak akkor tud felszívni, ha a folyadék mennyisége eléri a 3 ml-t. Ezért ezzel a térfogattal dolgoztam. Egy extrakció során 100 μl oldatot áramoltattam át a MEPS állófázison (C8) 10 μl/sec sebességgel. Az állófázison való átpumpálás többszöri ismétlésével nő az extrakciós hatásfok. 24

Vizsgáltam, hogy hány átpumpálás szükséges ahhoz, hogy elérjem a maximális kinyerést (8. ábra). 8. ábra. Extrakció optimálása a krizén példáján bemutatva. A görbe lefutása minden komponensre hasonló. Az 8. ábra alapján 80 átmozgatás elegendő a maximális kinyerés eléréséhez. A 90 átmozgatásnál tapasztalt csökkenés a statisztikai ingadozással magyarázható. 25

3.4.3. Optimált mérési körülmények Mintaelőkészítés Minta térfogata i-propanol mennyisége Pumpálás 3 ml 0,6 V/V% (1 ng/ml PAH) 100 μl, 10 μl/s sebességgel Pumpálások száma 80 Eluens hexán, 100 μl Kromatográfiás körülmények CIS hőmérséklet programja Injektor beállítások Vivőgáz Termosztát hőmérséklet programja Detektálás módja 10 C (1,23 perc); 12 C/s, 60 C (3 perc); 12 C/s, 320 C (4 perc) stop flow 150 ml/perc (1,23 perc); splitless (6 perc); split He, 50 cm/s 40 C (6 perc); 20 C/perc, 320 C (3 perc) SIM (szelektív ionkövetés) 3.5. Analitikai teljesítményjellemzők vizsgálata Az új analitikai eljárások kidolgozásánál a módszer alkalmazhatóságát a teljesítményjellemzők meghatározásával állapíthatjuk meg. A módszer validálásához a következő jellemzőket határoztam meg: szelektivitás linearitás érzékenység torzítatlanság 26

precizitás kimutatási határ meghatározási határ 3.5.1. Szelektivitás A módszer szelektivitása azt mutatja meg, hogy a mószer milyen mértékben képes az adott komponensek meghatározására szennyezők jelenlétében. Ezért elemzéseket végeztem valós vízmintával és valós mintához a mérési határ szintjén adalékolt standard-del. (9-10. ábra) 9. ábra. Valós vízminta kromatogramja. 10. ábra. Valós vízmintához adalékolt standard kromatogramja. A valós vízmintához adalékolt standard kromatogramja a vízmintából eredő zavaró hatásoktól mentes, minimális szennyezést az oldószer (hexán) tartalmaz, de ettől a módszer még szelektívnek mondható. 27

3.5.2. Linearitás A módszer linearitása azt fejezi ki, hogy a mérőgörbe adott tartományában (linearitási tartomány) a koncentráció függvényében a detektor válaszjel adott megbízhatósággal lineárisan változik. A módszer linearitásának meghatározásához különböző koncentrációjú minták elemzését végeztem el 5-150 ng/l tartományban. A komponensek koncentrációjának függvényében az eredményekből a legkisebb négyzetek módszerével határoztam meg a regressziós paramétereket. A linearitás görbéket a Függelék 2. pontja tartalmazza. A kapott eredményeket a következő táblázatban foglalom össze (6. táblázat). 28

alsó határ / ng/l felső határ / ng/l tengelymetszet meredekség R 2 naftalin 5 150 20706 1881 0,980 2-metil-naftalin 5 150 2633 1348 0,979 1-metil-naftalin 5 150 270,5 1408 0,982 acenaftilén 5 150 1332 3028 0,994 acenaftén 5 150 2089 2039 0,997 fluorén 5 150 8766 2264 0,999 fenantrén 5 150 62465 2980 0,997 antracén 5 150 5538 3021 0,992 fluorantén 5 150 23703 3042 0,998 pirén 5 150 19504 3077 0,998 benzo(a)antracén 5 150 812 2781 0,999 krizén 5 150 3985 2693 0,998 benzo(b)fluorantén 5 150-1254 2754 0,994 benzo(k)fluorantén 5 150 4067 2450 0,997 benzo(a)pirén 5 150-2709 2493 0,996 dibenzo(a,h)antracén 5 150 3117 1364 0,985 benzo(g,h,i)perilén 5 150 1996 1871 0,990 6. táblázat. A linearitási paraméterek összefoglalása. Az eredmények alapján elmondható, hogy a vizsgált koncentráció tartományban a mérőgörbe az összes komponensre lineáris. 29

3.5.3. Érzékenység A mérés érzékenysége (a) az analitikai mérőgörbe meredeksége, a mért analitikai jelnek (J) a koncentráció (c) vagy az anyagmennyiség (n) szerinti deriváltja. a = ΔJ / Δc A kalibrációt 5-150 ng/l tartományban végeztem 6 különböző koncentrációnál. Az eredményeket a következő táblázatban foglalom össze (7. táblázat). meredekség R 2 naftalin 1881 0,980 2-metil-naftalin 1348 0,979 1-metil-naftalin 1408 0,982 acenaftilén 3028 0,994 acenaftén 2039 0,997 fluorén 2264 0,999 fenantrén 2980 0,997 antracén 3021 0,992 fluorantén 3042 0,998 pirén 3077 0,998 benzo(a)antracén 2781 0,999 krizén 2693 0,998 benzo(b)fluorantén 2754 0,994 benzo(k)fluorantén 2450 0,997 benzo(a)pirén 2493 0,996 dibenzo(a,h)antracén 1364 0,985 benzo(g,h,i)perilén 1900 0,994 7. táblázat. Az érzékenység adatok összefoglalása. 30

3.5.4. Torzítatlanság A torzítatlanság a rendszeres hiba kimutatására szolgál, mely ugyanazon alkotók ismételt mérése során állandó, vagy kiszámítható módon változó hibaelem. A torzítatlanság vizsgálatát négy ponton végeztem: 20, 40, 80, 120 ng/l. A kapott csúcsterületekből a kalibráció alapján meghatároztam a koncentrációkat, majd ábrázoltam a valós koncentráció függvényében. Eredményeimet a következő táblázatban ismertetem (8. táblázat). Meredekség Konfidencia intervallum Tengelymetszet R2 naftalin 1,0001 0,0689 0,0106 0,991 2-metil-naftalin 1,0190 0,0776-2,1724 0,989 1-metil-naftalin 1,0155 0,0708-1,7743 0,990 acenaftilén 1,0056 0,0406-0,6290 0,997 acenaftén 1,0052 0,0312-0,5651 0,998 fluorén 1,0027 0,0199-0,2888 0,999 fenantrén 1,0083 0,0301-0,9472 0,998 antracén 1,0000 0,0216 0,0003 0,999 fluorantén 0,9956 0,0223 0,5099 0,999 pirén 0,9917 0,0210 0,9738 0,999 benzo(a)antracén 1,0038 0,0206-0,3999 0,999 krizén 1,0019 0,0221-0,1990 0,999 benzo(b)fluorantén 1,0060 0,0421-0,6490 0,997 benzo(k)fluorantén 0,9985 0,0291 0,2120 0,998 benzo(a)pirén 1,0072 0,0359-1,0619 0,997 dibenzo(a,h)antracén 0,9978 0,0694 0,2843 0,990 benzo(g,h,i)perilén 0,9857 0,0536 0,3286 0,994 8. táblázat. A torzítatlanság vizsgálat eredményei. 31

A módszer torzítatlan, ha 95 %-os megbízhatósági szinten a meredekség konfidencia intervalluma tartalmazza az 1-et, valamint a regressziós koefficiens értéke nagyobb, mint 0,98. Ezen feltételek minden vizsgált komponensre teljesülnek, tehát a módszer torzítatlan. Definíció szerint a tengelymetszet konfidencia intervallumának tartalmaznia kellene a 0-át, ezt azonban nem vizsgáltam, mivel maga az oldószer (hexán) is tartalmazott minimális mennyiségben PAH-okat, így gátolva ennek pontos meghatározását. 3.5.5. Precizitás A mérési gyakorlatban a véletlen hiba mérőszáma a precizitás, mely a kölcsönösen független megismételt vizsgálatok eredményei közötti egyezés mértéke a becsült tapasztalati szórással (standard deviáció, SD), vagy a százalékos szórással (relatív standard deviáció, RSD) kifejezve. A meghatározást 20 ng/l koncentrációjú oldatból végeztem 5 párhuzamos mérésével. A kalibráció alapján meghatároztam a koncentrációjukat, majd ezekből számoltam átlagot és relatív standard deviációt. Az így kapott értékeket a következő táblázat tartalmazza (9. táblázat). 32

Koncentráció / ng/l 1 2 3 4 5 Átlag koncentráció / ng/l RSD / % naftalin 16,98 18,39 19,20 20,63 20,89 19,22 8,42 2-metil-naftalin 19,91 19,72 22,38 21,60 21,31 20,98 5,43 1-metil-naftalin 20,23 21,65 23,09 21,69 22,51 21,83 4,94 acenaftilén 16,82 18,89 19,54 18,49 19,36 18,62 5,83 acenaftén 17,54 18,40 20,27 18,68 19,34 18,85 5,44 fluorén 17,06 18,92 19,48 17,94 18,45 18,37 5,05 fenantrén 20,08 22,67 23,37 20,76 21,72 21,72 6,19 antracén 16,32 17,81 18,61 16,84 17,80 17,48 5,13 fluorantén 20,05 22,47 23,81 20,76 22,01 21,82 6,75 pirén 19,62 22,13 23,41 20,06 21,90 21,42 7,30 benzo(a)antracén 17,12 19,71 20,60 17,78 18,96 18,83 7,48 krizén 17,74 19,94 20,99 17,87 19,45 19,20 7,23 benzo(b)fluorantén 19,66 22,78 22,85 20,39 20,63 21,26 6,88 benzo(k)fluorantén 20,36 23,16 25,25 20,60 19,70 21,81 10,67 benzo(a)pirén 19,26 21,91 22,39 19,61 20,85 20,81 6,60 dibenzo(a,h)antracén 17,01 19,41 19,76 17,58 18,79 18,51 6,37 benzo(g,h,i)perilén 18,67 21,13 21,53 18,91 20,40 20,13 6,41 9. táblázat. Precizitás mérés során kapott eredmények. Minden komponensre 8,42 RSD% alatti értékeket kaptam, leszámítva a benzo(k)fluorantént. Ezen értékek a linearitási tartományban nem változnak számottevően, nincs koncentrációfüggés. Ilyen kis koncentrációknál ezen eredmények jónak mondhatók. 33

3.5.6. Kimutatási határ Egy komponens kimutatási határa (LOD: Limit of Detection) az a koncentráció, amelyhez tartózó jel megegyezik a vakminta válaszjelének és a vakminta válaszjeléhez tartozó tapasztalati szórás háromszorosának összegével. A gyakorlatban elterjedt, hogy több koncentrációjú minta vizsgálatával határozzák meg a kimutatás pontos határát. Én ezt a meghatározási módot választottam az oldószer (hexán) minimális PAH szennyezése miatt (10. táblázat). LOD / ng/l naftalin 1 2-metil-naftalin 1 1-metil-naftalin 1 acenaftilén 1 acenaftén 1 fluorén 1 fenantrén 1 antracén 1 fluorantén 1 pirén 1 benzo(a)antracén 1 krizén 1 benzo(b)fluorantén 5 benzo(k)fluorantén 5 benzo(a)pirén 1 dibenzo(a,h)antracén 1 benzo(g,h,i)perilén 1 10. táblázat. Kimutatási határok. 34

A fenti koncentrációk határozhatók meg 10 RSD% körüli precizitással. A benzo(b)fluorantén és benzo(k)fluorantén 1 ppt szintű meghatározását zavarja az oldószer szennyezése. 3.5.7. Meghatározási határ Egy komponens meghatározási határa (LOQ: Limit of Quantitation) az a legkisebb koncentráció, vagy anyagmennyiség, amely még elfogadható pontossággal és precizitással határozható meg. Általában ez az analitikai mérőgörbe legalsó értékelhető pontja. Ezen értékek összefoglalását a következő táblázatban adom meg (11. táblázat). LOQ / ng/l naftalin 5 2-metil-naftalin 5 1-metil-naftalin 5 acenaftilén 5 acenaftén 5 fluorén 5 fenantrén 5 antracén 5 fluorantén 5 pirén 5 benzo(a)antracén 5 krizén 5 benzo(b)fluorantén 5 benzo(k)fluorantén 5 benzo(a)pirén 5 dibenzo(a,h)antracén 5 benzo(g,h,i)perilén 5 11. táblázat. Meghatározási határok. 35

4. Összefoglalás Munkám során sikerült olyan módszert kidolgoznom, mellyel 17 poliaromás szénhidrogén (PAH) meghatározása végezhető el vízmintából. A módszer lehetővé teszi a komponensek pontos minőségi és mennyiségi meghatározását 3 ml vizmintából ppt-s nagyságrendben. MEPS mintaelőkészítés alkalmazásával a célvegyületek egyszerűen, megbízhatóan, gyorsan és automatizáltan vizsgálhatók vízmintákban. Meghatároztam a módszer teljesítmény jellemzőit, mint szelektivitás, linearitás, érzékenység, torzítatlanság, precizitás, LOD, LOQ. További terveim között szerepel a módszer alkalmazása valós mintákra. 36

5. Köszönetnyilvánítás Köszönöm témavezetőmnek Dr. Torkos Kornélnak, hogy szakmai tapasztalatával segítette munkámat és a dolgozat elkészítését. Köszönettel tartozom Dr. Eke Zsuzsanna tanársegédnek a módszer kidolgozásához adott ötleteiért. Köszönöm Angyal Vilmosnak, Szekeres Zoltánnak és Tölgyesi Lászlónak észrevételeiket, mellyel hozzájárultak munkám kivitelezéséhez. Köszönettel tartozom a Kromat Kft.-nek és a Wessling Kht.-nek, hogy biztosították a munkám során használt anyagokat és eszközöket. 37

6. Függelék 1. Megfigyelő kutak elhelyezkedése 38

2. Linearitási görbék 39

40

7. Irodalomjegyzék [1] Fekete J., Ratkai T., Szepesi I., Morovján Gy.: A policiklusos aromás szénhidrogének előfordulása, rákkeltő hatása, metabolizmusa és meghatározása környezeti mintákban. Metalon, Budapest, 1993. [2] Eisler, R. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Handbook of Chemical Risk Assessment, Lewis Publishers, USA, 1343-1411, 2000. [3] Sohár P., Matyasovszky K.: A perzisztens szerves vegyületek jellemzése, előfordulása, élelmiszerekben mérhető szintjeik, étrendi bevitelük és egészségügyi kockázatuk, Budapest, 2003. [4] Lotz T.: Háttéranyag a POP prioritásokat rögzítő konferenciához. (2004) Kézirat, 6 p [5] A környezetben tartósan megmaradó szerves szennyező anyagok (POP) kibocsátásának országos katasztere, POP leltár [6] Környezetgazdálkodási Intézet, Környezetvédelmi Igazgatóság, Vízminõség- és Talajvédelmi Osztály: Felszín alatti vízvédelmi havária-monitoring rendszer megfigyelõ kútjaiból vett vízminták elemzése a környezetben tartósan megmaradó szerves szennyezõ anyagok (POP) szempontjából. Budapest, 2003. [7] Liska, J. Krupcik, Leclercq P. A., J. High Resoult. Chromatogr., 12 557 (1989) [8] Belardi R.G., Pawliszyn J., Water Pollut. Res. J. Can., 24 179 (1989) [9] Arthur C.L., Pawliszyn J.,, Anal. Chem., 62 2145 (1990) [10] www.gerstel.com [11] Gilles Roy, Renaud Vuillemin, Julien Guyomarch, Talanta, 66, 3 (2005) 540-546 [12] W. Vogt, K. Jacob, H.W. Obwexer, J. Chromatogr. 174 (1979) 437 [13] W. Engewald, J. Teske, J. Efer, Journal of Chromatography A, 856, 1-2 (1999) 259-278 [14] E. S. Poy, F. Visani, F. Terrosi, J. Chromatogr. 217 (1981) 81 [15] El-Beqqali, A; Kussak, A; Abdel-Rehim, M, J. Chromatography A, 1114, 2, 234-238 [16] European Pharmacopoeia 6.0 01/2008:20229 [17] Dr. Fekete J.: A folyadékkromatográfia alapjai, Jáva-98 Kft. Budapest, 2003. [18] Magyar szabvány msz en iso 17993 [19] Kremmer T., Torkos K., Szókán Gy.: Elválasztás technikai módszerek elmélete és gyakorlata, Eötvös Loránd Egyetem Természettudományi Kar Egyetemi jegyzet, 2005. [20] Magyar szabvány msz 21470-84 41