3. organski polutanti u vodi 6.1 - pmf.unsa.ba za organsku hemiju i biohemiju... · • hiralna...
TRANSCRIPT
2
Organske Supstance u Vodi
• Kontaminacija hidrosfere organskim
jedinjenjima je u stalnom porastu
• Ovo se ne odnosi samo na koncentraciju tih
jedinjenja, nego na njihov kvantitet i stetnadejstva.
• Organski polutanti su prisutni kako u
podzemnim tako i u povrsinskim vodama.
• Brojni su izvori ovih polutanata koji dolaze u
vode.
3
Organski Polutanti Prirodnih Voda
Prirodni
• Dolaze iz tla i sedimenata kao produkti biotickih
(zivotnih) aktivnosti biljnih i zivotinjskih
organizama koji zive u vodi.
Vjestacki
• Industrijske aktivnosti ljudskog drustva koje
prouzrokuju brojne hemijske otpade.
5
Bioloski aspekt
Mnoge supstance su:
- biorazgradive ili su
- hemijski i biohemijski postojane i mogu biti
nakupljene u hidrosferi
• Dolazi do negativnog uticaja na bioloski
makro svijet.
7
Voda za Pice
• U vodama za pice ,organske materije su
prisutne u desetinama mgL-1.
• Njihova kolicina u povrsinskim vodama se
krece oko 10-tih dijelova mgL-1 pa do gL-1u
zagadjenim industrijskim otpadnim
vodama.
• U povrsinskim vodana se moze naci od
100-1000 organskih jedinjenja
8
• Organske supstance primarno uticu na kvaliteti osobine prirodnih voda
• Neke organske supstance su toksicne i mogu
izazvati kancerogene, mutagene i teratogene efekte.
• Druge organske supstance iako netoksicne, mogu jako negativno uticati na balans oksigena u rijekama.
9
• Zahvaljujuci veoma velikom broju organskih supstanci prisutnih u vodi, neophodno je identificirati supstance koje su rezistentne sa hemijskog i bioloskog aspekta
• Sa aspekta biotransformacije, neophodno je saznati mogucnost biorazgradljivosti tihsupstanci kao i njihovih metabolita koji se stvaraju.
10
• Imajuci u vidu ogroman broj hemikalija koje se
pojavljuju u vodi, ciji se broj cak povecavanakon biotransformacije, evidentno je da je
evaluacija ponasanja tih svih specificnih
supstanci prakticno nemoguca.
• Samo u nekim slucajevima je ponasanje ovih
supstanci kompletno i precizno poznato.
11
Neke od organskih polutanata koje
se odredjuju u vodi i tlu
• Mineralna ulja
• Masti i ulja
• Pesticidi
• Insekticidi npr.organohlorni insekticidi: lindan,
heptahlor, aldrin, DDE, endrin, DDD, DDT,
metoksihlor, heksahlorbenzol, heptahlorepoksid,
BHC itd.)
12
Pesticidi
• • INSEKTICIDI (protiv kukaca)
• • LARVICIDI (protiv larvi)
• • HERBICIDI (protiv biljaka)
• • FUNGICIDI (protiv gljivica)
• • BAKTERICIDI (protiv bakterija)
• • RODENTICIDI (protiv glodavaca)
• • LIMACIDI (protiv puževa)
• • AKARICIDI (protiv grinja, crva)
• • NEMATOCIDI (protiv parazita)
• • DRUGI (protiv algi,riba, ptica, crva, virusa itd., a indirektno ili cak direktno protiv ljudi).
14
DDD(Dichlorodiphenyldichloroethane)
insekticid
DDT(Dichlorodiphenyltrichloroethane)
pesticid
Metoksihlorinsekticid
Heksahlorbenzol(HCB, BHC)
fungicid
16
• Polihlorirani bifenili (PCBs)
• Policiklicki aromatski ugljikovodici (PAHs)
• Herbicidi
(npr. na bazi triazina: atrazin, simazin, propazin)
• Sapuni i deterdzenti
• Fenoli itd.
18
Polarne supstance koje se
mogu naci u vodama• Ostaci lijekova koje koriste ljudi
• Antibiotici
• Lijekovi koji se koriste u veterini
• Polarni herbicidi i metaboliti
• Aminopolikarboksilatni kompleksirajuci agensi
• Amini
• Metaboliti surfaktanata
• Trihalometani (THMs), haloacetatne kiseline (HAAs)
19
Analiticke Metode za Polarne
Polutante• Analiticki procesi
• Predtretman uzorka (sample pretreatment) i ekstrakcija analita
- predtremtnam uzorka
- Cvrsti uzorci
- Vodeni uzorci
- Solid phase extraction (SPE)
- Mikroekstrakcija
20
Gasna hromatografija (GC)
• Derivatizacija
• Alkilacija i esterifikacija
• Aciliranje
• Silylation
• Separacija i detekcija
21
Tecna hromatografija-masena spektrometrija(LC-MS)
Tecna hromatografija
• Ionski analiti
• Neionski analiti
• Amfoterna jedinjenja
• Multirezidualne metode
• Hiralna separacija
22
Tecna hromatografija.masena spektrometrija(LC-MS)
Masena spektrometrija
• Ionizacija
• Maseni spektrometri i modeli operacije
• Strategija kvantitacije i efekat matriksa
24
Predtretman uzorka
• Prije ekstrakcije i determinacije uzorka
• Ukjucuje:
- Konzerviranje uzorka (cuvanje na tamnom i hladnom mjestu –20°C ili 4°C, ako se ne analiziraju odmah)
- Filtriranje- Podesavanje pH ( nacin konzerviranja), nakon filtracije, da bi se izbjegli gubitci tokom filtriranja povecnjem hidrofobnosti analita
- Sušenje i homogenizacija cvrstih uzoraka itd.
25
Čvrsti uzorci
• Manje razvijene metode za odredjivanje polarnih jedinjenja iz cvrstih uzoraka, uglavnom taloga (sedimenta) i mulja.
• Da bi se razvila odgovarajuci uslovi za
ekstrakciju, treba se voditi racuna o:
- interakciji matrix-analit
- I da li su te interakcije hodrofobne ili elektrostatske
26
Čvrsti uzorci
1. Soxhlet - klasican nacin ekstrakcije• Velike kolicine rastvaraca i uzorka
• Zahtjeva puno vremena
2. Unaprijedjeni nacini extrakcije• MAE (microwave assisted extraction)
• SFE (supercritical fluid extraction)
• PLE (pressurized liquis extraction)
• USA(ultrasound assisted extraction )Vecina je potpuno automatizovana, sto je prednost
nad Soxhlet ekstrakcijom
27
Vodeni uzorci
• Ekstrakcija mora biti sto selektivnija (da se minimizira
koekstrakcioni matrix, koji bi mogao interferirati sa
analitom tokom detekcije).
• SPE je standardna procedura
• LLE (liquid liquid extraction)-vazna za samo nekoliko aplikacija npr. Determinacija haloacetatnih kiselina
• Alternative SPE su mikroextrakcione tehnike, SPME (solid-phase microextraction) i cesce, LPME (liquid-phase microextraction).
- zahtjevju manje rastvaraca i uzorka
28
Solid-phase extraction
(SPE)
www.forensictox.ufl.edu/sample/extract.swf
animacija
• Najcesce koristen metod extrakcije za polarne
organske analite u vodenim uzorcima.
• Pet osnovnih koraka kod SPE:
1. Kondicioniranje solid phase sorbenta
2. Apliciranje uzorka
3. Ispiranje kolone
4. Susenje kolone
5. Eluiranje uzorka
29
Solid-phase extraction
(SPE)
• http://www.sigmaaldrich.com/Graphics/Su
pelco/objects/4600/4538.pdf
Tipovi faza:
Reversed phase packings
Normal phase packings
Ion exchange packings
Adsorption packings
34
Selektivna ekstrakcija
• Selektivna ekstrakcija. Izabere
se SPE sorbent koji ce
selektivno vezati komponente
uzorka-ili analit ili necistoce.
• Selektovana komponenta
zaostaje kada se uzorak
propusti krot SPE tubuili disk
35
Selektivno pranje (ispiranje).
• Komponenta koja nas interesira i necistoce zajedno zaostaju na pakovanju SPE kada se uzorak propusti kroz kolonu (tubu). Nakon toga se necistice ispiru sa rastvorom koji je dovoljno jak da ih ukloni ali slab da ostavi komponentu koja nas interesira na adsorbentu SPE.
36
Selektivno Eluiranje.
• Komponenta koja nas
interesira, analit, seeluira sa otapalom,
a koji istovremeno
ostavlja nesistoce
jako vezane za
sorbent SPE.
43
Izbor odgovarajuce aparature za
SPE
Zavisi od:
• Volumena uzorka
• Stepena zaprljanja
• Kompleksnosti matriksa uzorka
• Kolicine komponente koja se odredjuje
• Tip otapala zavisi od matrixa uzorka
45
Voda za pice, podzemne vode i otpadne vode
• Mogu se direktno extrahirati pomocu SPE, ako
nema cvrstih cestica.
• Podzemne i otpadne vode moraju se filtrirati
prema proceduri
• Filtriranje moze smanjiti recoveries, ako je analit
vezan za cestice koje se uklanjaju. Ako je
moguce nemojte filtrirati uzorak.
46
• Propustite nefiltrirani uzorak kroz SPE tubu i
tokom eluiranja pustite da otapalo prolazi preko
cestica na adsorbentu.
• U vecini slucajeva za vodene uzorke se koriste
reversed ili ion exchange SPE procedure