1. OBJETIVO Este es un procedimiento para la extracción de
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Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/12/2008 Versión: 01 Página 1 de 9 Determinación Plaguicidas Organoclorados, Organofosforados y Atrazina en Muestras de Suelos y Sólidos por el Método de Extracción Presurizada 1. OBJETIVO Este es un procedimiento para la extracción de compuestos orgánicos semivolátiles insolubles o ligeramente solubles en agua de sólidos, arcillas, sedimentos, lodos y residuos sólidos. El método usa temperatura y presión elevada para alcanzar recuperaciones similares al método de extracción soxhlet usando menos solvente y tomando significativamente menos tiempo. Este procedimiento fue validado y está comercialmente disponible como un sistema automatizado. 2. ALCANCE DE LA APLICACIÓN Este método es aplicable a la extracción de compuestos orgánicos semivolátiles, pesticidas organoclorados, organofosforados, herbicidas clorados y PCB´s, los cuales pueden ser analizados por una variedad de procedimientos cromatográficos determinativos. Este método ha sido validado para matrices solidas conteniendo 250 - 12500 µg/kg de compuestos orgánicos semivolátiles, 250 – 2500 µg/kg de pesticidas organofosforados, 5 – 250 µg/kg de pesticidas organoclorados, 50 – 5000 µg/kg de herbicidas clorados y 1 – 1400 µg/kg de PCB´s. El método puede ser aplicable muestras que contienen concentraciones mayores siempre y cuando se haya demostrado un desempeño adecuado. Este método es aplicable a muestras sólidas únicamente, y es más eficiente, sobre materiales secos con pequeños tamaños de partícula. Por lo tanto, los residuos se someten a una separación de fase y solo al material sólido se le realiza este procedimiento. Si es posible, seque las muestras sólidas con aire seco y muélalas hasta polvo antes de la extracción. Alternativamente si hay pérdida de analitos durante el secado, mezcle las muestras de suelo con sulfato de sodio anhidro o tierra diatomácea peletizada. La masa total del material a ser preparado depende de las especificaciones del método determinativo y la sensibilidad requerida para el análisis, entre 10 – 30 g de muestra usualmente es necesario para realizar el proceso de extracción. 3. FUNDAMENTO TEÓRICO Las muestras son preparadas para extracción por secado o por mezcla con sulfato de sodio anhidro o tierra diatomácea peletizada. La muestra es molida para ser tamizada por malla 100 a 200 (150 – 75 µm) y cargada en la celda de extracción. La celda de extracción que contiene la muestra es calentada a la temperatura de extracción y presurizada con el sistema de solvente apropiado y extraída por 5 minutos (o lo recomendado por el fabricante). El sistema de extracción varía según el analito de interés. El solvente es colectado del recipiente de extracción y se deja enfriar. El extracto Elaborado por: LMB Fecha: 10 – 11– 2007 Revisor por: IDEAM Fecha: 31/12/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/12/2008 Versión: 01 Página 2 de 9 Determinación Plaguicidas Organoclorados, Organofosforados y Atrazina en Muestras de Suelos y Sólidos por el Método de Extracción Presurizada puede ser concentrado si es necesario y/o intercambiado a un solvente compatible con la limpieza o método determinativo empleado. 4. ASPECTOS DE SALUD Y SEGURIDAD LABORAL El uso de solventes orgánicos, temperaturas elevadas y altas presiones pueden presentar problemas de seguridad potenciales. Emplee prácticas de sentido común. Sin embargo, a continuación se describen algunas medidas de seguridad. Las celdas de extracción en el horno están lo suficientemente calientes para quemar la piel no protegida. Permita que las celdas se enfríen antes de removerlas del horno o use el equipo de protección apropiado como lo recomienda el fabricante. Durante el paso de purga, algunos vapores del solvente pueden salir a través del puerto de venteo en el instrumento. Siga las instrucciones del fabricante para conectar este puerto a un sistema de extracción de vapores u otro medio para prevenir la liberación de vapores de solventes a la atmosfera del laboratorio. El instrumento puede contener sensores de vapores inflamables y debe ser operado con todas las cubiertas en el sitio, las cuales deben estar cerradas para asegurar la apropiada operación de los sensores. Si esta equipado con sellos, siga las instrucciones del fabricante para reemplazar los sellos cada vez que se detecten fugas del equipo. 5. EQUIPOS 5.1. Equipo de Extracción Presurizada: Extractor de solvente acelerado Dionex o Supelco SFE-400 (marcas con propósitos ilustrativos), con celdas de extracción apropiadas. Las celdas disponibles permitirán acomodar 10 g, 20 g, y 30 g de muestra. Las celdas deben ser hechas de acero inoxidable u otro material capaz de soportar los requerimientos de presión (2000 psi). Otros diseños pueden ser empleados, siempre y cuando se pueda demostrar que se desempeñan adecuadamente para la matriz de interés. 5.2. Equipos para Determinación de Humedad 5.2.1. Horno de secado. 5.2.2. Desecador 5.2.3. Crisoles de porcelana o de aluminio desechable. Elaborado por: LMB Fecha: 10 – 11– 2007 Revisor por: IDEAM Fecha: 31/12/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/12/2008 Versión: 01 Página 3 de 9 Determinación Plaguicidas Organoclorados, Organofosforados y Atrazina en Muestras de Suelos y Sólidos por el Método de Extracción Presurizada 5.3. Aparatos para Molienda: Capaces de reducir a un tamaño de partícula menor a 1 mm. 5.4. Balanza Analítica: capaz de pesar 0,01 g 5.5. Viales de Colección de Extractos: Viales de 40 mL o 60 mL con tapa rosca con septa de PTFE (Politetrafluoroetileno) 5.6. Filtros de Disco: 1,91 cm de diámetro, tipo D28 (Whatman 10289356 o equivalente). 5.7. Disco Sellante de la Tapa de la Celda 6. REACTIVOS Deben ser usados químicos grado reactivo analítico en todos los procedimientos. Salvo se indique lo contrario, se entiende que todos los reactivos deben cumplir con las especificaciones del Comité de Reactivos Analíticos de la Sociedad Americana de Química, para los reactivos que cuenten con tales especificaciones. Otros grados de reactivos pueden ser usados evaluando primero que el grado de pureza del reactivo es lo suficientemente alto para permitir su uso sin disminuir la exactitud de la determinación. 6.1. Agua libre de orgánicos 6.2. Agentes de secado 6.2.1. Sulfato de sodio anhidro 6.2.2. Tierra diatomácea peletizada 6.2.3. Los agentes de secado deben ser purificados a 400 °C por 4 horas en un bandeja panda, o por extracción con cloruro de metileno. Si se emplea la extracción con cloruro de metileno, prepare un blanco de reactivos para demostrar que el agente secante está libre de interferencias. 6.3. Solución de acido fosfórico: Prepare una solución 1:1 de ácido fosfórico al 85% en agua libre de orgánicos. Elaborado por: LMB Fecha: 10 – 11– 2007 Revisor por: IDEAM Fecha: 31/12/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/12/2008 Versión: 01 Página 4 de 9 Determinación Plaguicidas Organoclorados, Organofosforados y Atrazina en Muestras de Suelos y Sólidos por el Método de Extracción Presurizada 6.4. Solventes de extracción: Los solventes de extracción dependen de los analitos a ser extraídos. Todos los solventes deben ser calidad para análisis de pesticidas o equivalentes. Los solventes pueden ser desgasificados antes de su uso. Los pesticidas organoclorados se extraen con acetona:hexano (1:1) v/v CH3COCH3/C6H14 o con acetona:cloruro de metileno (1:1) v/v CH3COCH3/CH2Cl2. Los pesticidas organofosforados pueden ser extraídos con cloruro de metileno CH2Cl2 o acetona:cloruro de metileno (11:1) v/v CH3COCH3/CH2Cl2. Se pueden usar otros sistemas de solventes, si se demuestra que tienen buen desempeño con la matriz de interés. PRECAUCION: Para obtener mejores resultados con muestras muy húmedas (humedad > 30%) reduzca o elimine la cantidad de solventes hidrofílicos usados. 6.5. Gases de alta pureza tales como nitrógeno, dióxido de carbono o helio se usan para purgar y/o presurizar la celda de extracción. Se debe seguir las instrucciones del fabricante del equipo de extracción. 7. MATERIALES E INSUMOS Ver ítem 5. 8. Equipos CONSIDERACIONES PARA LA TOMA DE MUESTRA Véase protocolo “Toma y Preservación de Muestras y Limpieza de Material para Determinación de Plaguicidas”. 9. LIMPIEZA DE MATERIAL Véase protocolo “Toma y Preservación de Muestras y Limpieza de Material para Determinación de Plaguicidas”. Elaborado por: LMB Fecha: 10 – 11– 2007 Revisor por: IDEAM Fecha: 31/12/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/12/2008 Versión: 01 Página 5 de 9 Determinación Plaguicidas Organoclorados, Organofosforados y Atrazina en Muestras de Suelos y Sólidos por el Método de Extracción Presurizada 10. PREPARACIÓN DE MUESTRAS 10.1 Muestras de Suelo y Sedimento Decante y descarte alguna capa acuosa sobre el sedimento. Mezcle bien la muestra, especialmente las muestras compuestas. Descarte materiales extraños tales como palos, hojas, piedras. Seque la muestra con aire a temperatura ambiente por 48 horas en una bandeja de vidrio o papel aluminio lavado con hexano. Alternativamente, mezcle la muestra con igual cantidad de sulfato de sodio anhidro o tierra diatomácea peletizada hasta que se obtenga un polvo que fluya libremente. NOTA: El secado y la molienda fina permite mejores eficiencias de extracción para compuestos orgánicos no-volátiles y no polares. El secado con aire puede no ser apropiado para el análisis de los pesticidas organoclorados más volátiles por las pérdidas que ocurren durante el proceso de secado. 10.2 Muestras de Residuos Las muestras de residuos multi-fases pueden ser preparadas por un método de separación de fases. Este procedimiento de extracción es únicamente para sólidos. 10.3. Suelos y Sedimentos Secos Los sólidos adecuados para molienda, muélalos hasta un tamaño de partícula que pase por un tamiz de 1 mm. Desarme el molino de acuerdo a las instrucciones del fabricante y lave con agua y jabón y luego con acetona y hexano. 10.4. Materiales Gomosos y Fibrosos Los materiales gomosos y fibrosos que no son apropiados para molienda se cortan con cuchillo, se rebanan o se reducen de tamaño para permitir la mezcla y una máxima exposición de la superficie de la muestra para la extracción. Se debe añadir sulfato de sodio, tierra diatomácea peletizada, arena u otro material limpio para que sea posible realizar el proceso de molienda. 10.5. Determinación del Contenido de Humedad Cuando los resultados de la muestra van a ser calculados en base seca, una segunda porción de la muestras debe ser pesada al mismo tiempo que la porción usada para la determinación analítica. Elaborado por: LMB Fecha: 10 – 11– 2007 Revisor por: IDEAM Fecha: 31/12/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/12/2008 Versión: 01 Página 6 de 9 Determinación Plaguicidas Organoclorados, Organofosforados y Atrazina en Muestras de Suelos y Sólidos por el Método de Extracción Presurizada PRECAUCION: El horno de secado debe estar contenido en una cabina de extracción, debido a que se puede presentar contaminación proveniente del secado de las muestras. 10.5.1. Inmediatamente después de pesar la muestra para la extracción, pese de 5 a 10 g de la muestra en un crisol tarado. 10.5.2. Seque esta alícuota durante la noche a 105 °C. Permita que se enfríe en un desecador antes de pesar. Calcule el porcentaje en peso como sigue: % peso seco = gramos de muestra seca *100 / gramos de muestra 11. PROCEDIMIENTO ANALÍTICO 11.1. Someta suficiente muestra (usualmente 10 – 30 g) a molienda para producir la cantidad necesaria para el método determinativo, hasta que pase por malla 10. 11.2 Transfiera la muestra a una celda de extracción apropiada: generalmente una celda de 11 mL contendrá 10 g de muestra, una celda de 22 mL contendrá 20 g de material, y una celda de 33 mL contendrá 30 g de material. El peso de una muestra específica que está dentro de la celda depende de la densidad a granel de la muestra y la cantidad de agente secante que deba ser añadido a la muestra para hacer más adecuada la extracción. El analista debe asegurar que el tamaño de la alícuota de la muestra extraída es lo suficientemente grande para obtener la sensibilidad necesaria y escoger el tamaño de la celda de extracción. Se deben usar filtros de celulosa o fibra de vidrio desechables a la salida de la celda. También se puede usar arena limpia para llenar el espacio vacío de las celdas de extracción. 11.3. Añada los testigos descritos en el método determinativo. Añada adiciones de matriz a las muestras seleccionadas para adición. 11.4 Lleve la celda al instrumento de extracción, de acuerdo con las instrucciones del fabricante. 11.5 Lleve al instrumento los recipientes para recolección de extractos. El volumen total del extracto colectado dependerá la instrumentación específica y de las instrucciones del fabricante y puede estar en un rango de 0,5 a 1,4 veces el Elaborado por: LMB Fecha: 10 – 11– 2007 Revisor por: IDEAM Fecha: 31/12/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/12/2008 Versión: 01 Página 7 de 9 Determinación Plaguicidas Organoclorados, Organofosforados y Atrazina en Muestras de Suelos y Sólidos por el Método de Extracción Presurizada volumen de la celda de extracción. Asegúrese que el recipiente de colección es suficientemente grande para almacenar el extracto. 11.6 Condiciones recomendadas de extracción: Temperatura del horno: 100 °C Presión: 1500 – 2000 psi Tiempo estático: 5 minutos (después de 5 minutos de pre-calentamiento) Volumen de lavado: 60% del tamaño de la celda Purga de nitrógeno: 60 s a 150 psi Ciclos estáticos: 1 Actúe de acuerdo a las instrucciones del fabricante. 11.6.1. Optimice las condiciones de extracción de acuerdo a las instrucciones del fabricante. En general, la presión no es un parámetro crítico, ya que el propósito de la presurización de la celda de extracción es prevenir que el solvente ebulla a la temperatura de extracción y asegurar que el solvente permanece en contacto íntimo con la muestra. Para este propósito una presión en el rango 1500 – 2000 psi puede ser suficiente. 11.6.2 Una vez establecida la presión, debe usarse la misma presión para todas las muestras extraídas para el mismo tipo de análisis. 11.7. Comience la extracción y colecte cada extracto en un vial limpio y permita que se enfríe después de la extracción completa. 11.8. Los extractos están ahora listos para concentración, limpieza o análisis dependiendo de las interferencias y el método determinativo a ser empleado. El exceso de agua en el extracto puede ser removido por filtración a través de un lecho de sulfato de sodio anhidro. Ciertos métodos de limpieza y/o determinativos pueden requerir intercambios de solvente antes de la limpieza y/o análisis de muestras. 11.9 Si se usa la solución de ácido fosfórico para la extracción de herbicidas clorados, el extractor debe ser lavado bombeando acetona a través de las líneas del sistema. Elaborado por: LMB Fecha: 10 – 11– 2007 Revisor por: IDEAM Fecha: 31/12/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/12/2008 Versión: 01 Página 8 de 9 Determinación Plaguicidas Organoclorados, Organofosforados y Atrazina en Muestras de Suelos y Sólidos por el Método de Extracción Presurizada 12. METODOLOGÍA DE CÁLCULO Este método no requiere de cálculos, deben registrarse los pesos de muestras y volúmenes de extracción y concentración para ser usados en la cuantificación del método determinativo. 13. ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD ANALÍTICA Ver el documento “Aseguramiento de la Calidad y Estandarización de Métodos Cromatográficos”. Antes de procesar las muestras, el analista debe demostrar que todas las partes del equipo en contacto con la muestra y los reactivos están libres de interferencias. Esto se puede realizar a través del análisis de una muestra blanco sólida (ejemplo arena limpia). Cada vez que las muestras son extraídas y cuando hay un cambio de reactivos, un blanco de método debe ser extraído y los compuestos de interés analizados. El blanco de método debe ser llevado a través de todas las etapas de preparación de la muestra. Se deben usar prácticas de aseguramiento de calidad estándar con este método. Se deben colectar duplicados de campo para validar la precisión de los procedimientos de muestreo. Con cada grupo de muestras debe analizarse: matriz adicionada, matriz adicionada por duplicado, o matriz adicionada y duplicado de muestra para análisis y muestra de control de laboratorio, a menos que el método determinativo establezca otra guía. Los estándares testigos deben ser adicionados a todas las muestras cuando se listen en el método determinativo apropiado. 13.1. Desempeño del Método 13.1.1. Pesticidas Clorados y Orgánicos Semivolátiles Los datos de precisión fueron obtenidos para pesticidas clorados y orgánicos semivolátiles en 3 concentraciones diferentes en 3 tipos de suelos. Las concentraciones adicionadas en un rango de 5 a 250 µg/Kg para pesticidas clorados y de 250 a 12500 µg/kg para los semivolátiles. Las muestras adicionadas fueron extraídas con el sistema Dionex de extracción acelerada con sistema de solvente de extracción y por el Sistema Perstorp Environmental Soxtec (soxhlet automatizado). Los extractos fueron analizados por los métodos USEPA 8270 y 8081. En el análisis de muestras de bajas concentraciones se incluyeron blancos de método, muestra adicionada, muestra adicionada por duplicado; para las otras concentraciones se incluyeron matrices Elaborado por: LMB Fecha: 10 – 11– 2007 Revisor por: IDEAM Fecha: 31/12/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/12/2008 Versión: 01 Página 9 de 9 Determinación Plaguicidas Organoclorados, Organofosforados y Atrazina en Muestras de Suelos y Sólidos por el Método de Extracción Presurizada adicionadas. Los resultados se resumen en los métodos determinativos USEPA 8270 y 8081. 13.1.2. Pesticidas Organofosforados y Herbicidas Clorados Los datos de precisión para un solo laboratorio fueron obtenidos para plaguicidas organofosforados y herbicidas clorados para 2 niveles de concentración diferentes en 3 tipos diferentes de suelos. Las concentraciones adicionadas están en un rango de 250 a 2500 µg/kg para plaguicidas organofosforados y en un rango de 50 a 5000 µg/kg para los herbicidas clorados. Los herbicidas clorados fueron adicionados con una mezcla de ácidos libres y el éster (1:1). Las muestras adicionadas fueron extraídas con el sistema Dionex de extracción acelerada con solvente y por el método soxhlet para los plaguicidas organofosforados. Los extractos fueron analizados por el método USEPA 8141. Los herbicidas clorados adicionados fueron extraídos por el sistema Dionex extractor acelerado con solvente y por el método de agitación descrito en el método USEPA 8151. Para las concentraciones bajas se corrieron blanco de método y adiciones por duplicado, para todas las concentraciones se corrió matriz de muestra adicionada. El resumen de los resultados es incluido en los métodos USEPA 8141 y 8151. 14. PROPUESTA DE VALIDACIÓN DEL MÉTODO Ver el documento “Aseguramiento de la Calidad y Estandarización de Métodos Cromatográficos”. 15. BIBLIOGRAFÍA METODO USEPA 3545 PRESSURIZED FLUID EXTRACTION, Revisión 0 de diciembre de 1996. Elaborado por: LMB Fecha: 10 – 11– 2007 Revisor por: IDEAM Fecha: 31/12/2008 Aprobado por: Fecha:
