AMMINE AROMATICHE

Per quanto riguarda le ammine aromatiche, la legislazione prevede limiti di concentrazione per sei parametri: anilina, o-anisidina, m,p-anisidina, difenilamina, p-toluidina, sommatoria delle precedenti. Per tutti questi parametri esiste il metodo IRSA 26a che prevede l’estrazione in bagno ad ultrasuoni e la successiva determinazione mediante cromatografia liquida.

I metodi EPA invece sono basati sulle tecniche GC (metodo EPA 8131) o GC/MS (metodo EPA 8270c) e non fanno esplicito riferimento a tutti i parametri. In particolare, il metodo EPA 8131 riporta la determinazione dell’anilina (oltre ad altre ammine aromatiche non contemplate nella legislazione) ed il metodo EPA 8270c quella di anilina, o-anisidina, difenilamina. Tuttavia si può ipotizzare che le due tecniche siano applicabili anche alla determinazione dei restanti parametri.

I metodi EPA prevedono che la separazione delle amine aromatiche dalla matrice venga effettuata mediante estrazione con solvente con estrattore Soxhlet (metodi EPA 3540c e 3541), sotto pressione (metodo EPA 3545), con ultrasuoni (metodo EPA 3550b). In combinazione con i metodi di estrazione, per le ammine aromatiche esistono delle tecniche di cleanup per la purificazione degli estratti (eliminazione degli elementi di interferenza) prima di procedere alla determinazione degli analiti. La purificazione dell'estratto viene effettuata su gel di silice (metodo EPA 3630c), mediante gel permeazione (metodo EPA 3640a) o con un sistema di ripartizione acido/base (metodo EPA 3650b).

Nei metodi EPA di pretrattamento e di determinazione sono riportate procedure di controllo di qualità che si consiglia di eseguire anche se si seguono altre metodiche, al fine di verificare l'accuratezza del procedimento seguito. Sono inoltre segnalate le eventuali cause di rischio e le misure di sicurezza da adottare (ad esempio per la manipolazione di reagenti tossici).Visto che non esistono molti metodi ufficiali per la determinazione delle ammine aromatiche si possono citare alcuni riferimenti bibliografici relativi ad altri metodi di determinazione. M. Longo A. Cavallaro “Determination of aromatic amines at trace levels by derivatization with heptafluorobutyric anhydride and gas cromatografy-electron-capture negative-ion chemical ionization mass spectrometry” Journal of Chromatografy A, 753 (1996) 91-100. Hiroyuki Kataoka “Methods for the determination of mutagenic herocyclic amines and their applications in environmental analysis” Journal of Chromatografy A, 774 (1997) 121-142. Metodi Analitici Area ex ACNA

Pretrattamento del campioneL’analisi di un campione a matrice complessa quale può essere un terreno richiede una serie di particolari attenzioni oltre che per l’analisi chimica vera e propria anche per il campionamento e la conservazione dello stesso. Anche quest'ultimo aspetto riveste particolare importanza, infatti dopo il campionamento, il materiale deve essere conservato in modo tale da mantenere inalterate le caratteristiche chimico/fisiche possedute al momento del prelievo. A questo scopo occorre tener conto di alcuni fattori quali: il tipo di campione e di analita ricercato, il tipo di contenitore utilizzato, le possibili forme di contaminazione e i metodi di conservazione.

·       Metodi EPAIl metodo EPA 3500b fornisce una guida per la scelta dei metodi usati nell’estrazione quantitativa dei campioni per l’analisi di sostanze organiche non volatili e poco volatili. Un campione di volume o peso noto è estratto o diluito con solvente; per i campioni di suolo e sedimenti viene proposta l’estrazione standard con solvente che utilizza le seguenti tecniche: Soxhlet, Soxhlet automatizzato, estrazione con ultrasuoni. Vengono anche proposte tecniche di estrazione sotto pressione come estrazione con i fluidi supercritici o l’estrazione con fluidi riscaldati sotto pressione. L’estratto è poi seccato e concentrato in un apparecchio di Kuderna - Danish; possono essere utilizzate altre tecniche di concentrazione ma devono rispondere alle specifiche del metodo.

Il metodo EPA 3540c (Soxhlet extraction) è applicabile per l’estrazione di sostanze organiche non volatili e semivolatili da matrici solide quali suoli, fanghi relativamente secchi e rifiuti solidi. Il campione di terreno viene miscelato con solfato anidro di sodio, posto in un ditale di estrazione o su due tamponi di lana di vetro ed estratto usando un solvente appropriato nell’estrattore Soxhlet. Una volta caricato nell’estrattore il campione non ha più bisogno di manipolazione e il Soxhlet provvede ad un’efficiente estrazione richiedendo però tempi piuttosto lunghi (16-24 h). Questo metodo richiede una quantità di solvente piuttosto elevata. Il metodo 3540c richiede costi poco elevati. Da quanto sopra esposto si può concludere che i vantaggi derivanti dall’utilizzo di questo metodo consistono: nell’avere a disposizione una considerevole quantità di campione (10-30 g); questa tecnica non richiede filtrazione; richiede bassi costi di attivazione. D’altra parte gli svantaggi consistono in: lunghi tempi di estrazione (fino a 24-48 ore); richiede una grossa quantità di solvente (300-500 ml); l’evaporazione dell’estratto è obbligata.

Il metodo EPA 3541 (Automated Soxhlet extraction) è applicabile per l’estrazione di sostanze organiche non volatili e semivolatili da matrici solide quali suoli, fanghi relativamente secchi e rifiuti solidi, ed utilizza un estrattore Soxhlet modificato (estrattore Soxhlet automatico).

Questo metodo è comparabile con il metodo 3540c, descritto in precedenza; una differenza con il metodo 3540c consiste nel tempo di estrazione dell’analita che in quest’ultimo caso è molto più breve (circa 2 ore). Il primo passo per l’uso di questa metodica si basa sul fatto che il ditale di estrazione è immerso in un solvente bollente, questo assicura un contatto molto rapido tra il campione da analizzare e il solvente, di conseguenza si ha un’estrazione più rapido dell’analita. Nella seconda fase il campione viene tolto dal solvente e trattato secondo il metodo 3540c.

Questo metodo è applicabile a sostanze insolubili o poco solubili in acqua e più precisamente può essere utilizzato per l’estrazione di sostanze organiche semivolatili come pretrattamento per la loro determinazione con il GC/MS (metodo 8270c) o tramite metodi che utilizzano il GC o l’HPLC. Il metodo EPA 3541 consiste nel mettere 10 gr. di campione di terreno (il campione è pretrattato con solfato anidro di sodio ) in un ditale ed estrarre solitamente con 50 ml di 1:1 (v/v) acetone/esano per 60 minuti nel solvente di estrazione bollente. Il ditale con il campione è poi sollevato ed estratto per altri 60 minuti. Il metodo ha il vantaggio di consentire un'estrazione efficiente in due ore, ma richiede un'apparecchiatura costosa.

Il metodo EPA 3545 consiste in una procedura di estrazione di composti organici semivolatili, insolubili o leggermente solubili in acqua da suoli, argille, sedimenti e rifiuti solidi. Il metodo utilizza elevate temperature (100°C) e pressioni (1500-2000 psi) per avere rese di estrazione comparabili con il metodo Soxhlet ma usando meno solvente ed in tempo minore. Il metodo è stato validato per matrici solide contenenti da 250 a 12.500 µg/kg di composti organici semivolatili, da 5 a 250 µg/Kg di pesticidi clorurati, da 50 a 5000 µg/kg di PCB. E’ applicabile solamente a campioni solidi ed è molto efficace su materiali secchi con particelle di piccole dimensioni; se possibile i campioni di suolo e di sedimento devono essere seccati all’aria e setacciati fino a polvere fine (100-200 mesh, 150 µm-75 µm) prima dell’estrazione; in alternativa per evitare perdite di sostanze organiche possono essere mescolati con solfato di sodio anidro o trattati con terra di diatomee; 10-30 g di campione in genere sono sufficienti per questo tipo di estrazione.

Il metodo EPA 3550b è applicabile per l’estrazione di sostanze organiche non volatili e semivolatili da matrici solide quali suoli, fanghi relativamente secchi e rifiuti solidi usando la tecnica dell’estrazione per mezzo di ultrasuoni. Le due procedure in cui è suddiviso il metodo si basano sulla concentrazione delle sostanze organiche nel campione: un metodo della bassa concentrazione e un metodo della alta concentrazione. In entrambi i metodi una quantità nota di campione è mescolata con solfato anidro di sodio e il solvente, e sottoposta ad estrazione a ultrasuoni. L’estrazione ad ultrasuoni è estremamente rapida ma richiede una quantità di solvente relativamente elevata.

Il metodo della bassa concentrazione (contenuto dei singoli componenti organici minore o uguale a 20 mg/Kg) usa quantità di campioni consistenti e una procedura di estrazione più rigorosa (le concentrazioni molto basse di sostanza organica sono molto difficili da estrarre). Il metodo delle concentrazioni medio alte (contenuto dei singoli componenti organici maggiore di 20 mg/Kg) è molto più semplice e veloce. L’estrazione tramite ultrasuoni non è rigorosa come estrazioni con altri metodi: pertanto è fondamentale che vengano seguite attentamente le istruzioni riportate nel metodo e le indicazioni del produttore dell'apparecchiatura. Questa tecnica non è adatta ai casi in cui è richiesta un'elevata efficienza di estrazione a concentrazioni molto basse e non si applica all’estrazione di sostanze organofosforiche da matrici solide.L’Ultrasonic extraction ha come vantaggi: la velocità del metodo (30-60 minuti); la considerevole quantità di campione (10-30 g). Gli svantaggi del metodo consistono in: la necessità di avere a disposizione grosse quantità di solvente (300-500 ml); richiede filtrazione; l’esposizione ai vapori di solvente; i costi di attivazione relativamente elevati.

·       Metodo IRSAIl metodo IRSA 26a descrive una procedura di estrazione con solvente. Per l’estrazione del campione è opportuno mettere il fango in un flaconcino con un’aliquota di sodio solfato in modo da disidratare il campione. Dopo essersi assicurati di essere in ambiente basico, si deve aggiungere 0.2 g di sodio carbonato e 5 ml di cloroformio. Si tappa il flacone e si estrae per 30 minuti in bagno a ultrasuoni con temperatura non superiore a 30°.

Cleanup·       Metodi EPAIl metodo EPA 3600c fornisce una guida generale per la scelta dei metodi di purificazione degli estratti (cleanup con gel di silice, allumina, Florisil…), indicando per ciascuno il meccanismo di azione e le applicazioni.

Il metodo EPA 3630c è utilizzato per la purificazione degli analiti di polarità relativamente vicine da interferenze estranee di differente polarità. In questo caso il silica gel (acido silicico) è un adsorbente rigenerativo con proprietà debolmente acide, è prodotto da silicato di sodio e acido solforico. L’acido silicico può essere utilizzato in una colonna cromatografica per la separazione degli analiti e l’eliminazione dell’interferenza di componenti di differenti polarità chimiche. Con questo metodo si possono purificare estratti contenenti idrocarburi polinucleari aromatici, componenti derivati di fenoli, pesticidi organoclorurati e PCB. Con questo metodo si possono usare sia le tecniche standard di cromatografia, sia le cartucce di estrazione in fase solida.

Il metodo EPA 3640a è la tecnica di cleanup più utilizzata per molte sostanze organiche semivolatili. Questa procedura è utilizzata per la separazione delle macromolecole sintetiche, ed è raccomandata per l’eliminazione dei lipidi, dei polimeri, dei copolimeri, proteine, resine naturali. Il GPC (GPC - gel-permeation chromatografy) è appropriato sia per gli analiti polari che non polari. Normalmente questo metodo è efficiente per rimuovere composti altobollenti che condensano nell’area di iniezione del gascromatografo.

Il metodo EPA 3650b è un metodo di cleanup mediante una partizione liquido-liquido che separa gli analiti acidi, acidi organici e fenoli da analiti basici e neutri es. amine aromatiche, idrocarburi e componenti organici alogenati usando una regolazione del pH. Il solvente estratto è agitato con acqua in condizioni fortemente basiche. Lo strato acquoso è acidificato ed estratto con solventi organici.

·       Metodo IRSAIl metodo IRSA 26a descrive una procedura di purificazione dell’estratto (preventivamenet concentrato in evaporatore rotante) per adsorbimento su allumina acida ed eluizione con cloroformio contentente il 10% di metanolo e 1% di acido cloridrico 0.1M. L’eluato viene concentrato a 1 ml in metanolo. Le rese di purificazione sono superiori al 90% per tutti i composti, tranne che per la difenilamina che non viene recuperata.

Determinazione·       Metodi EPAIl metodo EPA 8270c determina i composti organici semivolatili mediante gascromatografia con spettrometro di massa (GC/MS). Questo metodo può essere utilizzato per quantificare composti organici acidi, neutri e basici che sono solubili in cloruro di metilene. I composti semivolatili sono introdotti nel GC/MS. la colonna del GC è a temperatura programmata per separare gli analiti che sono stati individuati dallo spectrometro connesso al GC.Come indicato precedentemente, questo metodo fa esplicito riferimento alla determinazione di anilina, o-anisidina, difenilamina e non cita le altre ammine aromatiche contemplate dalla legislazione. Tuttavia si può ipotizzare che le due tecniche siano applicabili anche alla determinazione dei restanti parametri.

Il metodo 8131 è utilizzato per determinare la concentrazione dell’anilina e di alcuni derivati dell’anilina. Questo metodo descrive le condizioni analitiche per una seconda colonna gas cromatografa che può essere utilizzata per confermare misure fatte con la colonna primaria. Gli analiti sono determinati tramite gas cromatografia capillare con un detector ad azoto e fosforo (HPD).Come indicato precedentemente, questo metodo fa esplicito riferimento alla determinazione dell’anilina (oltre ad altre ammine aromatiche non contemplate nella legislazione) e non cita le altre ammine aromatiche contemplate dalla legislazione. Tuttavia si può ipotizzare che le due tecniche siano applicabili anche alla determinazione dei restanti parametri.

·       Metodo IRSAIl metodo IRSA 26A per le ammine aromatiche si basa sull’analisi tramite cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) di un estratto organico, ottenuto da un campione di fango  o rifiuto solido, utilizzando un rivelatore UV a lunghezza d’onda variabile. La risposta del detector dipende dal numero e dal tipo dei sostituenti presenti nelle ammine aromatiche. Per i composti in analisi si possono determinare concentrazioni non inferiori a 100 mg/Kg di campione. In considerazione della composizione molto variabile dei campioni da analizzare è opportuno preparare soluzioni di taratura di singoli composti e non di miscele.

Stima dei limiti di rilevabilità (per i metodi EPA espressi come EQL, estimated quantitation limit, se non è specificato diversamente) per parametri organici (valori espressi in mg/kg; s.s.: sostanza secca; s.u.: sostanza umida; dove non è specificato se si tratta di s.s. o s.u., manca l’indicazione nel testo originale del metodo. MDL = method detection limit; MCL = method calibration limit) NOTA: I limiti di rilevabilità dipendono fortemente dalla composizione della matrice: i valori sono pertanto da ritenersi puramente indicativi 

Estimated Quantitation Limit (EQL): la concentrazione che produce un segnale sufficientemente più elevato del bianco in modo da essere rivelato, nei limiti specificati, da buoni laboratori nelle condizioni operative di routine. Tipicamente è la concentrazione che produce un segnale 10s più alto del bianco dell’acqua.

Tratto da:

http://193.206.192.204/metodi2003/html/frame/commenti/com%20ammine.htm

VENERDì 09 NOVEMBRE 2007 - Administrator

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