procedure analitiche per l’identificazione e la · analisi quantitativa porta alla determinazione...
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Venezia, 21 dicembre 2017
Andrea Tapparo
Università degli Studi di Padova
Dipartimento di Scienze Chimiche
Via Marzolo 1, 35131 Padova; [email protected]
Regione del Veneto – Direzione Prevenzione, Sicurezza Alimentare, Veterinaria
INCONTRO TECNICO-FORMATIVO SUL REGOLAMENTO REACH
Procedure analitiche per l’identificazione e la
quantificazione di sostanze SVHC in articoli
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Sostanze SVHC in articoli e relativi obblighi normativi
Analisi di SVHC: identificazione e quantificazione
Metodo strumentali di analisi chimica
Esempio 1: Ftalati
Esempio 2: CdS
Metodi di screening
Indice
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Se una sostanza presente nell’elenco delle sostanze candidate
all’autorizzazione (Candidate List) è contenuta in articoli, questo può imporre
alcuni obblighi alle imprese che producono, importano o distribuiscono questi
articoli.
Attualmente (20.12.2017) la Candidate List contiene 174 sostanze
SVHC in articoli (sostanze in Candidate List)
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Obbligo di informazione lungo la catena di approvvigionamento Ogni fornitore di un articolo contenente una SVHC deve fornire al destinatario
dell’articolo (articolo 33, paragrafo 1) o a un consumatore (articolo 33,
paragrafo 2) informazioni di sicurezza pertinenti, in suo possesso, quando
sono soddisfatte entrambe le seguenti condizioni:
• la sostanza è inclusa nell’elenco di sostanze candidate per l’autorizzazione;
• la sostanza è contenuta in articoli prodotti e/o importati in concentrazioni
superiori allo 0,1 % (p/p).
Obbligo di notifica all’ECHA Ai produttori e agli importatori di articoli è richiesta la notifica di una sostanza
contenuta in articoli quando sono soddisfatte tutte le seguenti condizioni
(articolo 7, paragrafo 2):
• la sostanza è inclusa nell’elenco di sostanze candidate per l’autorizzazione;
• la sostanza è contenuta in articoli prodotti e/o importati in concentrazioni
superiori allo 0,1 % (p/p);
• il quantitativo totale di sostanza presente in tutti gli articoli prodotti e/o
importati, che contengono più dello 0,1 % (p/p) della sostanza, supera 1
tonnellata per attore all’anno;
• non si applicano esenzioni.
Obblighi SVHC in articoli (sostanze in Candidate List)
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Obblighi risultanti dall’inserimento di una sostanza nella Candidate List
Sostanze, dalla data di inclusione:
Il fornitore di una sostanza inclusa nella Candidate List trasmette al
destinatario della sostanza una Scheda di Dati di Sicurezza (art.33).
Sostanze SVHC in preparati, dalla data di inclusione
Ogni produttore o importatore di preparati non classificati come pericolosi
secondo la Direttiva 1999/45/CE deve fornire su richiesta i componenti e la
relativa Scheda Dati di Sicurezza se il preparato contiene almeno una
sostanza di Candidate List in concentrazione > 0,1% (p/p) per preparati non
gassosi, se la sostanza è PBT o vPvB.
Questo in aggiunta al già esistente obbligo, in accordo con la Direttiva
1999/45/CE, per tutte le miscele classificate come non pericolose, di fornire
una scheda di sicurezza se queste contengono sostanze, in concentrazioni ≥
1%(p/p) per miscele non gassose e ≥ 0,2% per volume per miscele gassose,
che possono presentare pericolo per la salute dell’uomo o per l’ambiente.
Il dato analitico è pertanto determinante
Obblighi SVHC in articoli (sostanze in Candidate List)
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Identificazione e
quantificazione di
SVHC in articoli
Analisi qualitativa porta alla
corretta identificazione della
sostanza
Analisi quantitativa porta
alla determinazione della
sua concentrazione
nell’articolo
Analisi di SVHC in articoli
Spesso le tecniche strumentali di analisi forniscono informazioni sia
qualitative che quantitative (cromatografie, spettroscopie, MS, NMR,
ecc.)
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La sostanza è completamente identificata secondo
l’all. VI, p. 2 di REACH, mediante
• L’IDENTITÀ CHIMICA, ovvero il nome IUPAC (o altri nomi e i n. CAS, CE)
• La COMPOSIZIONE CHIMICA (%)
• Il CONTENUTO (impurezze, additivi – ppm, %)
Per la maggior parte delle sostanze è possibile eseguire questa
“identificazione diretta”.
Per alcune sostanze questo “iter” non è fattibile o non adeguato. In questi
casi sono necessarie altre informazioni per la loro identificazione.
REACH suddivide pertanto le sostanze in due gruppi principali:
1. Well defined substances, sostanze ben definite
2. UVCB substances, sostanze a composizione sconosciuta o variabile
di ogni costituente
Identificazione delle sostanze in REACH
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Parametri per l’identificazione, All. VI, p. 2 di REACH
PR
E-R
EG
IST
RA
ZIO
NE
Art
. 2
8 d
i R
EA
CH
RE
GIS
TR
AZ
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E
Identificazione delle sostanze in REACH
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Azioni per la corretta identificazione delle sostanze
In assenza di uno o più identificatori della sostanza (All. VI, p. 2 del REACH)
sarà necessario procedere alla loro acquisizione, mediante:
• INFORMAZIONI dal produttore
• DATI di LETTERATURA, possibilmente aggiornati
• Consultazione degli INVENTARI e delle BANCHE DATI esistenti,
inclusa ECHA per le sostanze Preregistrate e Registrate
• ANALISI CHIMICA per l’identificazione dei componenti e delle
impurezze e la determinazione delle loro concentrazioni
Identificazione delle sostanze in REACH
Scelta delle Tecniche e Metodologie di Analisi più idonee allo scopo
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1) metodi gravimetrici
2) metodi volumetrici
METODI UFFICIALI: Farmacopee, Standard Methods, EPA, ASTM
determinazione della quantità di un composto mediante
precipitazione e misure di massa
- titolazioni acido-base
- titolazioni per complessamento
- titolazioni per precipitazione
- titolazioni per ossidoriduzione
3) metodi spettrofotometrici UV-Vis
determinazione della quantità di un composto mediante misure
di assorbanza nell’UV-Visibile
4) altri metodi strumentali
cromatografici (carta, GC, HPLC, TLC), spettroscopici (IR,
Raman), fluorescenza, ecc.
Identificazione delle sostanze in REACH
Spesso le tecniche strumentali forniscono informazioni sia qualitative
che quantitative (cromatografie, spettroscopie, MS, NMR, ecc.)
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Metodi Strumentali di Analisi Chimica
Tecniche spettroscopiche
Tecniche cromatografiche
Tecniche elettroanalitiche
Tecniche in Spettrometria di Massa
Analisi SVHC in articoli (sostanze in Candidate List)
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Analisi SVHC in articoli (sostanze in Candidate List)
L’analisi può presentare alcune difficoltà !
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Analisi SVHC in articoli, principali problematiche
• Spesso l’articolo è un oggetto complesso, potrebbe essere difficile o impossibile
predisporre un campione significativo dell’intero articolo (ad esempio: IPA negli
pneumatici).
• La matrice dell’articolo potrebbe rendere difficile l’estrazione della SVHC con
conseguente inaccuratezza della procedura (attenzione: gli errori sistematici possono
compromettere sia l’identificazione che la quantificazione della SVHC!).
• Probabile non esistano metodi analitici ufficiali o di riferimento.
• Impossibilità di reperire standard di calibrazione per alcune SVHC.
• Difficile il controllo di qualità interno in assenza di materiali standard di riferimento.
Suggerimenti:
• Affidarsi a laboratori qualificati.
• Formare personale interno in grado di seguire l’intero percorso analitico.
• Pianificare attentamente le procedure di analisi.
• Attuare procedure per la validazione dei risultati (esattezza, precisione, recuperi, ecc.).
• Valutare la possibilità di applicare procedure/strumentazioni per uno screening
preliminare
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Pizza al diisobutil ftalato?
Una pubblicazione del 2009 (Università di Milano) ha evidenziato
quantità rilevanti di questo sostanza nei cartoni per pizza da asporto
Analisi SVHC. Caso 1: ftalati/diisobutilftalato
Fonte: Monica Bononi, Fernando Tateo, Identification of diisobutyl phthalate (DIBP)
suspected as a possible contamination in the recycled cellulose for take away pizza
Boxes. Packag. Technol. Sci. 2009; 22; 53-58
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O
O
O
O
CH3CH3
CH3 CH3
diisobutyl phthalate
Nome EC CAS Data di
inclusione
Motivo di
inclusione
Diisubutil
ftalato
201-553-2 84-69-5 13/01/2010 Tossico per la
riproduzione
Fonte: dott. Giorgio Salvaro, Master REACH Ve-Pd
Analisi SVHC. Caso 1: diisobutilftalato
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• Nome IUPAC: Bis(2-methylpropyl)benzene-1,2-dicarboxylate
• Formula Bruta: C16H22O4
• Massa Molecolare: 275.35 g/mol
• Stato Fisico: Liquido viscoso incolore ed inodore (a 20°C)
• Punto di Ebollizione: 320°C
• Solubilità in H2O: 20 mg/L a 20°C
• Coefficiente di ripartizione O/W LogPow=4.11
Classificazione 67/548/CE
• T, R61-62
• Limiti di concentrazioni specifici:
• Reprotossico Categoria 2; R61 C >= 25%
• Reprotossico Categoria 3; R62 C >= 5%
Classificazione CLP
• Repr. 1B
• Limiti di concentrazioni specifici:
• Repr 1B; H360Df C >= 25%
• Repr 2; H361f C >= 5%
FONTE: Member state committee support document for identification of diisobutyl phthalate as a SVHC because of its CMR properties
Proprietà
Analisi SVHC. Caso 1: diisobutilftalato
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Gli ftalati vengono usati a vario titolo in numerose applicazioni per la
produzioni di articoli d’uso comune
• Automotive (Porzioni in PVC presentano DEHP)
• Casalingo (DINP, DEHP, BBP, DIHP)
• Packaging alimentare
• Cavi elettrici (DEHP)
• Cosmetico (DMP, DEP supportati dall’opinione della EU Scientific Committee for Cosmetic Products)
• Farmaceutico/medico
• Giocattoli (molti ftatati, ma in concentrazione non superiore al 0,1%)
Funzione Primaria: modificare le proprietà meccaniche del polimero a cui
vengono addizionati al fine di ottenere proprietà desiderate. Regolatori di viscosità
delle miscele
Ftalati in articoli
Analisi SVHC. Caso 1: ftalati/diisobutilftalato
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GC
HPLC
Analisi SVHC. Caso 1: ftalati/diisobutilftalato
Selezione del
campione Estrazione Pretrattamento Analisi Strumentale
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L’analisi della presenza di ftalati in articoli (in questo caso la metodica è stata
ottimizzata per la quantificazione nel cartone da pizza) è condotta introducendo una
aliquota di materiale all’interno di un contenitore di vetro tappato con setto in teflon. Il
contenitore viene posto alla temperatura di 60°C per 30 minuti, sufficiente per
estrarre in fase gas gli analiti volatili. Viene quindi introdotta una fibra (SPME) che
campiona gli analiti affini per adsorbimento, la quale viene poi immediatamente
desorbita nell’iniettore del gas cromatografo.
Il cromatogramma ottenuto è il seguente:
Determinazione SPME + GC-MS
Analisi SVHC. Caso 1: diisobutilftalato
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• Strumento: GC SHIMADZU 2010
• Rivelatore: MS SHIMADZU OP 2010 MSD, Energia di ionizzazione: 70 eV
• Colonna: EQUITY 5 (poli(5% difenil) 95% dimetilsilossano) 30 m, 0,25 I.D., 0,25 µm
• Temperatura: 60°C (1min) a 250°C (3 °C/min)
• Carrier: Elio. Flusso: 1,0 mL/min
• SPME: DVB/CARBOXEN/PDMS 50/30 µm (60 °C, 30 min)
Analisi SVHC. Caso 1: diisobutilftalato
Condizioni sperimentali
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16 campioni di cartone da pizza analizzati hanno evidenziato quantità
variabili di diisobutil ftalato comprese tra 6 e 70 µg considerando l’intera
superficie di un cartone da pizza (mediamente 25.9 dm2)
Risultati analitici
Analisi SVHC. Caso 1: ftalati/diisobutilftalato
Fonte: Monica Bononi, Fernando Tateo, Identification of diisobutyl phthalate (DIBP)
suspected as a possible contamination in the recycled cellulose for take away pizza
Boxes. Packag. Technol. Sci. 2009; 22; 53-58
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Prove di cessione. C’è migrazione o rilascio da questi articoli?
Jen & Liu hanno dimostrato che irradiando con microonde un
contenitore per alimenti in plastica e contenente acqua, sono rilevabili
via HPLC-UV significative quantità di ftalati (da 30 a 100 µg/L)
Fonte: Jen & Liu, Determination of phthalate esters from food-contacted materials by on-line
microanalysis and liquid chromatography, J. Chromatogr. A 2006, 1130, 28-33
Analisi SVHC. Caso 1: ftalati
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• Strumento: WELL CHROM K-501
• Rivelatore: UV DETECTOR K2501, l=225 nm
• Colonna: EUROSPHERE 100, 25 cm x 4 m, 5 µm
• Eluente:
• A: Acqua MilliQ
• B: Acetonitrile per HPLC
• Gradiente: Da 45 % a 90 % di B in 10 min, B 90 % per 10 minuti
• Flusso: 1,0 mL/min
Determinazione HPLC-UV
Analisi SVHC. Caso 1: ftalati
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FTALATI COME CONTAMINANTI AMBIENTALI UBIQUITARI
Determination of Sub-ppb Level of Phthalates in Water by Auto-SPME and
GC-MS (Agilent) Environmental App.
SPME:
• Polidimethylsiloxane/divinylbenzene, 65 µm (spessore rivestimento), SUPELCO
SISTEMA GC
• Temp. Iniettore: 270°C
• Carrier: Elio
• Programma Temp: 50 – 260 10°C/min
• Colonna: DB5 30m, 250mm, 0,25µm
• Flusso: 1,3 mL/min
RIVELATORE MS
• Acquisition mode: SIM/scan
• Mass Range: 30/400
• Rivelatore Quadrupolare
Analisi SVHC. Caso 1: ftalati
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Conclusioni
• Packaging alimentare rappresenta una possibile via di esposizione
a ftalati.
• Concentrazioni significative sono riscontrate in cartoni per pizze e
box per microonde.
• Le metodologie analitiche disponibile appaiono robuste e in grado
di offrire valutazioni per questi composti nell’ordine dei ppb.
• Presenza ubiquitaria in matrici ambientali.
Analisi SVHC. Caso 1: ftalati
Si può studiare una procedura di screening preliminare?
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Analisi SVHC. Caso 2: CdS
Prodotto importato: Solfuro di Cadmio, CdS.
Sostanza dichiarata: Cadmium Sulfide.
Impiego: Industria del vetro artistico.
A seguito della procedura di Inquiry (REACH, Art. 26)
in cui l’importatore aveva allegato un dossier contenente lo spettro
XRD (polveri), purezza (Cd, mediante ICP-OES) e test di solubilità,
ECHA risponde:
Required modifications when preparing your inquiry dossier
Please revise your inquiry dossier by taking into account the following issues that are
essential to confirm the identity of your substance:
Section 1.4 of your substance dataset
Description of the analytical methods (Annex VI point 2.3.7 of the REACH
Regulation). Please indicate the qualitative and quantitative methods used to analyse
the sulfide present in your substance. Please include the description of the
analytical methods, the measurement data and details of calculations used.
Come si procede?
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Analisi SVHC. Caso 2: CdS
Lo spettro XRD coincide con
quelli di riferimento ICDD
Dati analitici disponibili: Analisi qualitativa mediante Powder XRD
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Dati analitici disponibili: Analisi elementare mediante ICP-OES dopo mineralizzazione
Analisi SVHC. Caso 2: CdS
(teorico 77.8%)
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Torcia a plasma
ad accoppiamento induttivo
Diametro esterno ~2.5 cm
Frequenza 27.14 MHz
Potenza 2 kW
Flussi di argon 1 L/min
0-1 L/min
15 L/min
Tempo di residenza 2 ms
Spettroscopia di emissione atomica ICP-AES (o ICP-OES)
Analisi SVHC. Caso 2: CdS
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Spettrometro ICP-OES multicanale
Analisi SVHC. Caso 2: CdS
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Spettrometro ICP-MS
m/z
Analisi SVHC. Caso 2: CdS
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Come si può quantificare lo ione solfuro?
Cosa richiede ECHA?
Required modifications when preparing your inquiry dossier
Please revise your inquiry dossier by taking into account the following issues that are
essential to confirm the identity of your substance:
Section 1.4 of your substance dataset
Description of the analytical methods (Annex VI point 2.3.7 of the REACH
Regulation). Please indicate the qualitative and quantitative methods used to analyse
the sulfide present in your substance. Please include the description of the
analytical methods, the measurement data and details of calculations used.
Analisi SVHC. Caso 2: CdS
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Analisi SVHC. Caso 2: CdS
Analisi elementare mediante analizzatore elementare CHNS
Risultati: S = 21.23% (teorico 22.19%)
Conclusioni La sostanza è Solfuro di Cadmio; EC# 215-147-8, CAS# 1306-23-6.
La sua purezza risulta essere del 96% (da analisi S mediante CHNS) e del 98% da
analisi Cd mediante ICP-OES.
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È possibile un’analisi di screening preliminare?
Composti organici (ftalati):
• Tecniche di desorbimento termico e analisi con micro-GC
• Ablazione laser ed analisi in spettrometri di massa
Composti inorganici (non solo metalli, analisi elementare):
• Ablazione laser ed analisi mediante ICP-OES o ICP-MS
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È possibile un’analisi di screening preliminare?
Composti inorganici (non solo metalli, analisi elementare):
• Tecniche di emissione di raggi X principio utilizzato nei microscopi elettronici a scansione, SEM-EDS
Possibilità di rivelare:
1. Elettroni retrodiffusi (BSE)
2. Elettroni secondari (SE)
3. Raggi X (EDX)
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È possibile un’analisi di screening preliminare?
Composti inorganici (non solo metalli, analisi elementare):
• Tecniche di emissione di raggi X
Spettrometro portatile
Vi ringrazio per l’attenzione