ANALISI DEI RESIDUI

1. CAMPIONAMENTO2. PREPARAZIONE DEL CAMPIONE

3. ANALISI

LA PRECISIONE DI UN’ANALISI E’ DATA DALLA PROCEDURA MENO PRECISA

CAMPIONAMENTO E TRATTAMENTO

CAMPIONAMENTO CAMPIONAMENTO PRIMARIO: Prelievo direttamente dall’ambiente di

un’aliquota del materiale da analizzare TRASPORTO E IMMAGAZZINAMENTO CAMPIONAMENTO SECONDARIO: Prelievo di un’aliquota del campione iniziale in

scala ridotta (campione finale) PREPARAZIONE DEL CAMPIONE SECONDARIO

Il pretrattamento L’analisi di gran parte dei campioni richiede

generalmente uno stadio preliminare che consiste nel portare il campione o piuttosto l’analita nella forma più opportuna ai fini della determinazione analitica

L’insieme delle procedure richieste per avere l’analita o gli analiti di interesse in forma determinabile è definito pretrattamento. Esso è un punto essenziale del metodo analitico, importante quanto la determinazione quali-quantitativa

Approccio all’analisi Sono possibili tre tipi di approccio all’analisi:

• analisi diretta sull’oggetto senza campionamento niente pretrattamento

• analisi diretta sul campione prelevato, senza pretrattamento o con semplici manipolazioni meccaniche

• analisi per via umida, portando preventivamente il campione o l’analita in soluzione

Analisi diretta sul campione

Nel caso si effettui l’analisi diretta sul campione, generalmente il pretrattamento è limitato a semplici operazioni meccaniche, tra le quali:

• macinazione in mortaio o in mulino per ridurre le dimensioni delle particelle

• pastigliazione (es. per analisi IR)• trattamento superficiale per rendere il campione più adatto all’analisi (es. per analisi SEM)

• inglobamento in resina (es. sezioni sottili)

Analisi per via umida Molte analisi si effettuano per via umida. Ciò significa che il

campione, se non è già liquido, va portato in soluzione o quantomeno va solubilizzata la parte che contiene l’analita o gli analiti di interesse. Generalmente, quindi, il pretrattamento coincide o termina con uno stadio di solubilizzazione

La varietà delle matrici considerate nel campo dei beni culturali fa sì che sia difficile enunciare regole valide per ogni tipo di campione. A seconda della sua natura chimica (organica o inorganica; acida, basica o neutra; solubile in solvente acquoso o in solventi organici) e della tecnica analitica utilizzata, si dovrà selezionare il metodo di pretrattamento più opportuno

Pretrattamento dei campioni

Dipende strettamente dagli analiti di interesse, dalla matrice e dalla tecnica analitica scelta

Tecniche cromatografiche Tecniche spettroscopiche Tecniche elettrochimiche Tecniche volumetriche Saggi qualitativi

TEMPI DI LAVORO

DATA MANAGEMENT

27%

SAMPLE PREPARATION

61%

COLLECTION 6%ANALYSIS 6%

SORGENTI DI ERRORI

30%

19%11%

9%

8%

7%

6%6% 4% Sample processing

OperatorColumnsCalibrationI nstrumentChromatographyI ntegrationSample introductionContamination

TECNICHE DI ESTRAZIONE: CAMPIONI LIQUIDI

DILUIZIONE LLE: partizione tra due fasi immiscibili MICRODIALISI: membrana semipermeabile

posta tra due fasi acquose LIOFILIZZAZIONE: campione acquoso

congelato e acqua rimosso per sublimazione sotto vuoto

DISTILLAZIONE ESTRAZIONE IN FASE SOLIDA (SPE) STIR BAR SORPTIVE EXTRACTION (SBSE) EVAPORAZIONE, CENTRIFUGAZIONE E

FILTRAZIONE

Estrazione con solvente

Si tratta di una tecnica di pretrattamento molto comune, utilizzata in tutti i casi in cui non è necessaria o è anzi controindicata la solubilizzazione totale del campione. Permette di portare in soluzione selettivamente gli analiti di interesse, lasciando la matrice quasi intatta. Si effettua in contenitore chiuso ponendo il campione a contatto con un solvente con esso immiscibile, nel quale siano però solubili gli analiti. Si può avere: Estrazione liquido/liquido se sono liquidi sia il campione sia

il solvente estraente Estrazione liquido/solido se si effettua con un solvente

liquida su un campione solido

L’estrazione si effettua ponendo in agitazione il campione (A) e il solvente per un tempo determinato, attendendo la separazione di fase (B) e recuperando la fase solvente che contiene gli analiti estratti di interesse (C)L’ampia gamma di solventi disponibili permette di effettuare estrazioni molto selettive. Va sempre considerato il fatto che si utilizzano spesso solventi organici e quindi tossici

Esecuzione dell’estrazione

A B

C

SPE: ESTRAZIONE E PURIFICAZIONE

VOLUME DI CAMPIONAMENTO:

• CONCENTRAZIONE ANALITA NEL CAMPIONE

• BREAKTHROUGH

• SATURAZIONE DELLA CARTUCCIA

• TEMPO DI ANALISI

EFFICACIA E SELETTIVITA’

CAMPIONI SOLIDI TECNICHE DI ESTRAZIONE TRADIZIONALI

SLE: un solvente scioglie gli analiti, spesso in riflusso/ebollizione per incrementare la solubilità

SOXHLET: estrazione completa, grandi volumi. OMOGENEIZZAZIONE: solvente e campione in un mixer. SONICAZIONE: campione finemente suddiviso immerso

nel solvente in un bagno ultrasonico. DISSOLUZIONE: trattamento con solvente che porta

direttamente in soluzione il campione, con/senza trasformazione chimica.

Estrazione con Soxhlet

in grado di agire sul campione più volte, estraendo gli analiti con maggiore efficienze rispetto all’estrazione classica in imbuto separatoreLa procedura è automatizzabile in batteria per poter agire su più campioni contemporaneamente

Un strumento molto utilizzato nel pretrattamento di campioni solidi è l’estrattore Soxhlet, che consente di effettuare lunghi cicli di estrazione in modalità semiautomatica con buon recuperi. Il campione è posto all’interno di un ditale poroso permeabile al solvente estraente. Attraverso un sistema ciclico di ebollizione, condensazione e ricaduta, il solvente è

CAMPIONI SOLIDI TECNICHE DI ESTRAZIONE MODERNE

AUTOMATIC SOXHLET EXTRACTION: campione immerso in solvente a Teb, estrazione in riflusso.

ASE (Accelerated Solvent Extraction)

Ma anche: SFE (Supercritical Fluid Extraction): un fluido supercritico, tipicamente

CO2, estrae campione. Segue una purificazione. Si usano anche “dopanti” polari.

MASE (Microwave Assisted solvent Extraction): campione irraggiato con microonde.

SWE (Subcritical Water Extraction): si tratta di ASE con acqua come solvente

ACCELERATED SOLVENT EXTRACTION (ASE)

PROCESSO DI TIPO CROMATOGRAFICO ESTRAZIONE PUO’ ESSERE MIGLIORATA CON AUMENTI DI

PRESSIONE E/O TEMPERATURA AUMENTA KD , DIMINUISCE IL k´

SOSTANZIALE DIMINUZIONE DEI VOLUMI DI SOLVENTE

APPARATO ASE

• COMPOSTI A BASSA-MEDIA POLARITA’(Pesticidi, PCB, PAH, Farmaci)

• ANALISI ALIMENTARI• SUOLI, FANGHI

Purificazione degli estrattiGli estratti devono essere purificati per eliminare le

interferenze, ad esempio le fasi lipidiche.I metodi di purificazione utilizzano colonnine cromatografiche

impaccate con diversi materiali adsorbenti, quali:1) Allumina( Metodo EPA 3611). Questo metodo è appropriato

per separare le diverse frazioni del petrolio (alifatica, aromatica e frazioni polari).

2) Florisil ( Metodo EPA 3620). Questo metodo è adatto a separare gli IPA da grassi, oli e cere.

2) Gel di silice (Metodo EPA 3630). Questo metodo è adatto per separare gli IPA dagli idrocarburi alifatici.

Procedure analitiche per la determinazione degli IPA

Come esempio delle tecniche di determinazione analitica degli IPA in matrici reali, verrnno di seguito illustrate alcune procedure sperimentali per la determinazione degli IPA in sedimenti marini, consigliata dall’EPA (Environmental Protection Agency).

Si possono distinguere varie fasi:1) PRELIEVO E CONSERVAZIONE DEI CAMPIONI2) ESTRAZIONE DEGLI IPA DALLE MATRICI3) PURIFICAZIONE DA ANALITI INTERFERENTI4) ANALISI QUALITATIVA E QUANTITATIVA DEGLI IPA

Estrazione degli IPA dalle matriciViene illustrato il metodo EPA 3540C:

Al campione solido è aggiunto solfato sodico, e la miscela viene posta all’interno di ditali di cellulosa per estrazione, tra due batuffoli di lana di vetro, quindi estratto con appropriati solventi in un estrattore tipo Soxhlet. L’estratto è poi portato a piccolo volume, ed il solvente estrattivo viene cambiato con uno più compatibile per le successive purificazioni.

Solventi consigliati:Acetone/esano (1/1)(v/v)Dimetilcloruro/acetone (1/1)(v/v)

Estrattore Soxhlet

Purificazione degli estrattiGli estratti devono essere purificati per eliminare le

interferenze, ad esempio le fasi lipidiche.I metodi di purificazione utilizzano colonnine cromatografiche

impaccate con diversi materiali adsorbenti, quali:1) Allumina( Metodo EPA 3611). Questo metodo è appropriato

per separare le diverse frazioni del petrolio (alifatica, aromatica e frazioni polari).

2) Florisil ( Metodo EPA 3620). Questo metodo è adatto a separare gli IPA da grassi, oli e cere.

2) Gel di silice (Metodo EPA 3630). Questo metodo è adatto per separare gli IPA dagli idrocarburi alifatici.

Analisi degli IPALe procedure di rivelazione analitica sono molteplici, ed un

confronto tra I diversi metodi ne mostra la complementarietà.

La procedura EPA 8270C indica l’uso di gas-cromatografo interfacciato a spettrometro di massa (GC/MS). L’identificazione è effettuata per confronto dello spettro di massa in impatto elettronici con quello degli standard. L’analisi quantitativa utilizza standard interni. Vengono rilevati analiti nell’ordine dei ppb.

La procedura EPA 8310 prevede una separazione tramite HPLC seguita da una rivelazione fluorimetrica o spettrofotometrica (UV-vis). E’ richiesto l’uso di standard per la calibrazione.

Il metodo EPA 8100, particolarmente adatto per la rivelazione degli IPA in matrici solide, prevede la quantificazione degli IPA mediante gas-cromatografia con detector a ionizzazione di fiamma (FID). E’ richiesto l’uso di standard per la calibrazione.