Određivanje organskih zagađivača - pmf.ni.ac.rs · materijal, polihlorovani bifenili poseduju niz korisnih osobina, što je dovelo do veoma velike upotrebe - proizvodnja izolacionih

Univerzitet u Nišu Prirodno – matematički fakultet

Departman za hemiju

Određivanje organskih zagađivača

u uzorcima iz životne sredine

Master rad

Mentor: Autor:

Dr Vesna Stankov Jovanović Slobodan Ćirić

Niš, 2014

Редни број, РБР:

Идентификациони број, ИБР:

Тип документације, ТД: монографска Тип записа, ТЗ: текстуални / графички Врста рада, ВР: мастер рад Аутор, АУ: Слободан Ћирић Ментор, МН: Весна Станков Јовановић Наслов рада, НР:

Одређивање органских загађивача у узорцима из животне средине

Језик публикације, ЈП: српски Језик извода, ЈИ: енглески Земља публиковања, ЗП: Р. Србија Уже географско подручје, УГП: Р. Србија Година, ГО: 2014. Издавач, ИЗ: ауторски репринт Место и адреса, МА: Ниш, Вишеградска 33. Физички опис рада, ФО: (поглавља/страна/ цитата/табела/слика/графика/прилога)

6 поглавља/ 52 стране/ 21 табела/ 37 слика Научна област, НО: хемија Научна дисциплина, НД: аналитичка хемија Предметна одредница/Кључне речи, ПО:

УДК

Чува се, ЧУ: библиотека

Важна напомена, ВН:

Извод, ИЗ: У оквиру овог мастер рада оптимизована је “QuEChERS“ метода за изоловање полицикличних ароматичних угљоводоника (ПАУ) и извршено је квантитативно одређивање садржаја ПАХ – ова у узорцима земљишта применом гаснохроматографске методе са масеном спектрометријом (ГХ – МС). ПАХ – ови су из узорака земљишта екстраховани ацетонитрилом “QuEChERS“ екстракцијом, и кватификовани ГХ – МС анализом уз обраду добијених резултата “Mass Hunter“ софтверским пакетом. Добијени резултати показали су да је најмању концентрацију у узорцима имао бензо(б)флуорантен, а највећу концентрацију је имао аценафтилен (у 7 од укупно 11 узорака).

Датум прихватања теме, ДП: 15.01.2014

Датум одбране, ДО:

Чланови комисије, КО: Председник: Члан: Члан, ментор:

Образац Q4.09.13 - Издање 1

Accession number, ANO: Identification number, INO: Document type, DT: monograph Type of record, TR: textual / graphic Contents code, CC: University degree thesis Author, AU: Slobodan Ćirić Mentor, MN: Vesna Stankov Jovanović

Title, TI: Determination of organic pollutants in environmental samples

Language of text, LT: Serbian Language of abstract, LA: English Country of publication, CP: Republic of Serbia Locality of publication, LP: Serbia Publication year, PY: 2014 Publisher, PB: author’s reprint Publication place, PP: Niš, Višegradska 33. Physical description, PD: (chapters/pages/ref./tables/pictures/graphs/appendixes)

52 pages/ 21 tables/ 37 pictures

Scientific field, SF: chemistry Scientific discipline, SD: Analytical chemistry Subject/Key words, S/KW: Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), QuEChERS

extraction, gas chromatography, mass spectrometry UC

Holding data, HD: library

Note, N:

Abstract, AB: In this master thesis the QuEChERS method for the isolation of PAHs and quantitative determination of the content of PAHs in soil by using gas chromatography method with mass spectrometry (GC – MS) was optimized. PAHs from soil samples were extracted with acetonitrile by QuEChERS extraction technique, and were quantified by GC – MS analysis. The results were analysed by Mass Hunter software package. The results showed that the lowest concentration in samples was for benzo(b)fluoranthene, and the highest concentration had acenaphtilen (in 7 of 11 samples).

Accepted by the Scientific Board on, ASB: January the 15th 2014 Defended on, DE: Defended Board, DB: President: Member: Member, Mentor:

Образац Q4.09.13 - Издање 1

Eksperimentalni deo ovog master rada je urađen u istraživačkim labaratorijama Departmana za hemiju Prirodno-matematičkog fakulteta u Nišu.

Želim da se zahvalim profesorki dr Vesni Stankov Jovanović na mentorstvu i zadatoj temi, vanrednoj profesorki dr Violeti Mitić na savetima i sugestijama prilikom pisanja rada i doktorantima Mariji Dimitrijević, Jeleni Cvetković, Mariji Ilić i Strahinji Simonović, na pomoći prilikom izrade eksperimentalnog dela ovog diplomskog rada.

Srdačno se zahvaljujem i svojoj porodici i prijateljima na bezgraničnoj podršci tokom studija i izrade master rada.

Sadržaj Uvod ………………………………………………………………………..……………………..1 Teorijski deo …………………………………………………………………...………………….7 2.1. Policiklični aromatični ugljovodonici (PAH)…………..………………………..……………8 2.1.1. Definicija, struktura i nomenklatura PAH– ova……...……………………………………..8 2.1.2. Osobine PAH- ova……………………………………………………………………….. 12 2.1.3. Mehanizam formiranja PAH– ova……………………….………………………………...13 2.1.4. Prisustvo PAH - ova u ljudskom okruzenju……………….………………………………14 2.1.5. Uticaj PAH-ova na ljudsko zdravlje………………………………………………………16 2.1.6. Toksičnost i metabolizam PAH– ova ……………………………………………………..16 2.2. Tehnike analize PAH – ova u uzorcima…………………………...………………………...18 2.2.1. Uzorkovanje zemljišta…………………………………………..…………………………18 2.2.2. Ekstrakcija............................................................................................................................20 2.2.3. Prečišćavanje………………………………………………………………………………23 2.2.4. Metode analize……………………………………………………………….……………23 2.2.5. Gasna hromatografija – Masene spektrometrija (GC - MC)…….………………………..23 2.3. Pregled literature………………………………………………………………..……………25 3. Eksperimentalni deo………………………………………...…………………………………30 3.1. Program i metodika eksperimenta…………………………………………………………...31 3.2. Aparatura.................................................................................................................................31 3.3.Pribor………………………………………………….………………………………….......31 3.4.Reagensi……………………………………………...………………………………………31 3.5.Ekstrakcija................................................................................................................................31 3.6. Prečišćavanje...........................................................................................................................33 3.7. Analiza ....................................................................................................................................37 3.8. Obrada dobijenih rezultata......................................................................................................36 Rezultati i diskusija .......................................................................................................................40 Zaključak……………………………..…………………………………………………………..58

1. Uvod

Iako smo samo deo životne sredine, homeocentričan pogled na svet (čovek u centru

svega) doveo je do devastacije i globalnih promena životne sredine. Razvijanje svesti da ne postojimo izdvojeni iz sistema je prvi i najvažaniji korak u procesu rešavanja rastućih problema u očuvanju životne sredine i zdravlja ljudi.

Industrijske aktivnosti ljudi dovode do različitih posledica po kvalitet svih parametara životne sredine, vode, vazduha i zemljišta. Promena karakteristika u jednom delu životne sredine, nužno dovodi i do promena u ostalim delovima zbog neraskidive povezanosti koja postoji među njima. Izvori zagađenja mogu biti različiti, a putem vode i vazduha opasne supstance se mogu preneti i akumulirati u zemljištu, sedimentima i dugoročnije u biljkama, Zagađenje zemljišta dovodi do promene fizičkih, hemijskih i bioloških osobina zemljišta, što uzrokuje odstupanje vrednosti pojedinih parametara, smanjenje plodnosti i kvaliteta zemljišta, otežava snabdevanje neophodnim hranljivim materijama i funkcionisanje korenovog sistema biljaka. Otud se preko lanca ishrane mogu preneti u životinjska tkiva i na kraju do čoveka, potencijalno uzrokujući štetne posledice na rad nekih organa i zdravlje u celini.

Organski zagađivači, nastali uglavnom kao posledica ljudske delatnosti čine grupu brojnih jedinjenja različite strukture, i fizičko hemijskih osobina. Zajednička karakteristika većine organskih zagađivača antropogenog porekla je velika stabilnost u normalnim uslovima koji postoje u životnoj sredini, što istovremeno obezbeđuje njihovo dugotrajno prisustvo u životnoj sredini, omogućavajući im na taj način veću mogućnost transporta u sve delove žviotne sredine kao iživog sveta. Bilo da egzistiraju u neizmenjenom obliku bilo u obliku transformisanih proizvoda, njihovo prisustvo u životnoj sredni može izazvati različita štetna delovanja.

Zbog svega navedenog su svrstani u grupu perzistentnih organskih zagađivača, koja se dalje može podeliti na podgrupe u koje spadaju:

• Pesticidi (aldrin, dieldrin, hlordan, toksafen, mireks, endrin, heptahlor, heksahloro

benzen-HCB, hlorodekon, dihloro difenil trihloroetan - DDT, heksabromo bifenil i heksahloro cikloheksan-HCH);

• Organski halogeni derivati (polihlorovani bifenili – PCBs , heksahloro benzen-HCB, polihlorovani dibenzo-p-dioksini /dioksini/ -PCDDs, polihlorovani dibenzo-p-furani /furani/ -PCDFs ); i

• Policiklični aromatični ugljovodonici

Pod pojmom pesticidi podrazumeva da su to proizvodi hemijskog ili biološkog porekla namenjeni za sprečavanje, suzbijanje i uništavanje organizama štetnih za bilje, biljne proizvode i plodove, drvo i proizvode od drveta na otvorenom i u zatvorenom prostoru, kao i suzbijanje ili uništavanje nepoželjnih vrsta biljaka i drugih organizama. Slabo se razlažu u vodi i zemljištu, poseduju sposobnost akumulaacije u organizmima biljaka i životinja, pa njihova dugotrajna primena u neograničnim količinama ispoljava značajna dejstva na biocenoze. Veliku opasnost

predstavlja prisustvo pesticida u lancu ishrane. Postepeno akumulirani u jednim organizmima, putem ishrane, lako se prenose drugim organizmima.

Polihlorovani bifenili su organska jedinjenja koja u svom molekulu sadže supstituisane

hlorove atome. Veliku važmost su dobili početkom prouzvodnje plastičnih masa (VC u proizvodnji PVC), sintetičkih rastvarača (trihloretan, trihloretilen, dihlormetan), pesticida (hlordan, linden, dieldrin, DDT), sintetičkih trasformatorskih ulja (PCBs) i dr. Kao tehnički materijal, polihlorovani bifenili poseduju niz korisnih osobina, što je dovelo do veoma velike upotrebe - proizvodnja izolacionih materijala, plastičnih masa, boja, lakova, maziva, adhezivnih sredstava, ulja za hidraulične uređaje, pesticida, štamparskih boja, radnih fluida za prenos toplote i drugih. Međutim, pored svojih dobrih namena PCB karakteriše i izuzetna toksičnost što ga svrstava u grupu izuzetno opasnih i štetnih materija. Njihova opasnost potiče sa jedne strane do izuzetne hemijske stabilnosti, što sprečava njihovo razlaganje do bezopasnih supstanci, a sa druge strane, dobra rastvorljivost u mastima im omogućava akumuliranje u živim organizmima gde predstavljaju visoko toksične materije.

Dioksini nastaju kao sporedni proizvodi u industrijski procesima prerade i proizvodnje i sagorevanja gotovo svih organskih materija u prisustvu hloora ili njegovih organskih ili neorganskih jedinjenja. Uglavnom, svojstvena karakteristika ovih jedinjenja je da se ne proizvode namerno, već nastaju kao nus – proizvodi. Ova jedinjenja pripadaju grupi polihlorovanih aromatičnih ugljovodonika, i predstavljaju visoko perzistentne toksične materije koje se nalaze u životnoj sredini, i prirodnim procesima se gotovo i ne razgrađuju. Do emisije dioksina u životnu sredinu dolazi direktno i/ili prenosom kroz pet medija: vazduh, voda, zemljište, različite vrste proizvoda i otpad. Kada se dioksin nađe u životnoj sredini, on ulazi u proces kruženja materije u prirodi. Furani su grupa jedinjenja u kojima je su jedan ili više vodonikovih atoma supstituisani hlorovim atomima. Furani predstavljaju veoma toksična jedinjenja sa odobinama sličnim dioksinima, i vrlo često se u životnoj sredini nalaze kao pratioci. Furani mogu nastati reakcijom pirolize, ili sagorevanjem organske materije koja sadrži hlor. Putevi emisije furana u životnu sredinu su putem vode, vazduha i zemljišta, pri čemu se postepeno može uključiti u lanac ishane što za posledicu ima štetan uticaj

PAH - ovi su jedni od najrasprostranjenijih organskih polutanata, i predstavljaju hemijska jedinjenja sa dva ili više kondenzovanih benzenovih prstenova, ne sadrže hetero atome niti su supstituisani. PAH- ovi su prirodni sastojci neprerađenih petrohemijskih proizvoda a takođe mogu biti nus proizvodi pirolitičkih procesa. Sa medicinskog aspetka, ova jedinjenja su mutagena, teratogena i kancerogena i to je razlog zašto je potrebno pratiti njihove koncentracije u uzorcima iz životne sredine.

Analiza PAH– ova predstavlja izazov istraživačima zbog prisustva veoma malih količina ovih jedinjenja u kompleksnim uzorcima, praćenih mnoštvom jedinjenja sličnih fizičko-hemijskih osobinaiz matrice uzorka, te je usled potrebe njihovog odvajanja koncentrovanja otežana njihova kvantifikacija. Za ciljeve ovog rada određeni su:

• Optimizacija metode za izolovanje PAH - ova iz zemljišta • Kvantitativno određivanje sadržaja PAH - ova u uzorcima zemljišta

2. Teorijski deo

2.1. Policiklični aromatični ugljovodonici (PAH)

2.1.1. Definicija, struktura i nomenklatura PAH– ova

Policiklični aromatični ugljovodonici su jedinjenja organskog porekla, koja u strukturi sadže dva ili više kondenzovanih prstenova. Uglavnom su sastavljeni iz ugljenika i vodonika, međutim, kod derivate PAH – ova, atomi ugljenik mogu biti zamenjeni atomima kiseonika, sumpora i azota čineći tako heterociklična jedinjenja.

PAH – ovi koji sadrže pet ili više od pet aromatičnih prstenova se nazivaju „teškim” PAH- ovima (heavy PAHs), dok oni sa manje od pet prstenova su „laki“ PAH – ovi (light pah's). Obe grupe su nepolarna jedinjenja izrazito lipofilnog karaktera, s tim što su „teški“ PAH– ovi stabilniji i toksičniji od „lakih“.

Agencija za zaštitu životne sredine (eng. Environmental Protection Agency, EPA) definisala je 16 prioritetnihjedinjenja iz grupe PAH– ova koji se najčešće nalazeu uzorcima zemljišta, vazduha i vode, pa je I potreba za njihovom kvantifikacijom najpotrebnija. Nazivi, strukturne formule, molekulske formule, “CAS” broj i molekulske mase 16 pojedinačnih prioritetnihPAH- ovaprikazani su u Tabeli 1:

Tabela 1. Nazivi, strukturne formule, molekulske formule, “CAS” broj i molekulske mase pojedninih PAH-ova

Naziv Strukturna formula Molekulska formula

CAS – broj

Molekulska masa

Naftalen

C10H8 91-20-3 128

Acenaftilen

C12H8 208-96-8 152

Acenaften

C12H10 83-82-9 154

Fluoren

C13H10 86-73-7 166

Fenantren

C14H10 85-01-8 178

Antracen

C14H10 120-12-7 178

Fluoranten

C16H10 206-44-

00 202

Piren

C16H10 129-00-0 202

Benzo(a) antracen

C18H12 56-55-3 228

Krizen

C18H12 218-01-9 228

Benzo(b)fluoranten

C20H12 205-99-2 252

Benzo(k)fluoranten

C20H12 207-08-9 252

Benzo(a)piren

C20H12 50-32-8 252

Indeno(1,2,3-cd)

piren

C22H12 193-39-5 276

Dibenzo(ah)antracen

C22H14 53-70-3 278

Benzo(ghi)perilen

C22H12 191-24-2 276

Policiklični aromatični ugljovodonici imenuju se prema određenim pravilima. Antracen i fenantren, PAH – ovi sa po tri kondenzovana benzenova jezgra se smatraju najjednostavnijim PAH– ovima, dok su najrasprostranjeniji oni sa pet, odnosno šest prstenova. Prilikom imenovanja jedinjenja potrebno je pravilno prebrojavati atome ugljenika u prstenovima, na način prikazan slici 1. Struktura i obeležavanje određenih PAH – ova.

Slika 1. Označavanje ugljinikovih atoma u PAH - ovima

Nomenklatura PAH – ova vrši se prema sledećim pravilima:

1. Struktura jedinjenjase piše na taj način da najveći broj prstenova leži u horizontalnom redu;

2. Horizontalna i vertikalna osa se povlače kroz centar horizontalnog reda, a molekul se orjentiše tako da maksimalan broj prstenova koji ne leže u horizontalnoj ravni, bude u gornjem desnom, a minimalan u donjem levom kvadrantu;

3. Atomi ugljenika se numerišu u smeru kazaljke na satu, pri čemu se sa numeracijom počinje od ugljenika koji nije deo ni jednog drugog prstena i koji se nalazi na gornjem desnom prstenu, dok se ugljenikovi atomi koji su deo dva ili više prstena ne numerišu;

4. Veze između dva atoma koji nisu zajednički za dva ili više prstena se obeležavaju slovima alfabeta, pri čemu slovo ˝a˝ predstavlja vezu između atoma obeleženih sa 1 i 2. Slovna obeležja takođe su orjentisana u smeru kretanja kazaljke na satu;

5. Jedinjenje (ili izomer) koje sadži neki supstituent imenuje se tako što se neposredno ispred naziva supstituenta u zagradi napiše odgovarajući broj ugljenikovog atoma ili slovo, kako bi se označilo na kom mestu je došlo do supstitucije..

Navedena pravila ilustrovana su slikom 2.

Slika 2. Pravilo brojanja PAH – ova

Fenantren i antracen odstupaju od navedenih pravila za imenovanje. 2.1.2. Osobine PAH- ova

PAH- ovi su jedinjenja relativno slabo rastvorna u vodi, ali se lako rastvarajuu nepolarnim rastvaračima I lipidima. PAH - oviu čvrstom agregatnom stanju su bele, žute, bledo zelene boji a neki od njih su I bezbojni. PAH- ovi imaju karakteristične UV spektre, otporni su na fotorazgradnju i imaju sposobnost fluorescencije.

Fizičke i hemijske osobine koje su relevantne za toksikološke i ekotoksikološke procene PAH– ova sumirane su u tabeli 2.

Takođe, treba imati u vidu da sve vrednosti navedenih parametara potiču od različitih

izvora, mereni su različitim metodama, pa su moguće i značajne razlike u navedenim

vrednostima (konkretno vrednost pritisak pare može da se razlikuje i za nekoliko redova veličine).

Fizičke i hemijske osobine, su određene konjugovanim alfa – elektron sistemom. Sa porastom molekulske mase i broja prstenova, menjaju se i vrednosti za svaki parametar u okviru cele klase.

Zajedničke osoboine svih PAH-ova su visoka tačka ključanja, niska vrednost napona pare

i veoma mala rastvorljivost u vodi. PAH– ovi su rastvorljivi u mnogim organskim rastvaračima. Rastvorljivost u vodi se smanjuje sa povećanjem molekulske mase. PAH– ovi su hemijski inertna jedinjenja, i reakcije koje su karakteristične za njih su elektrofilna supstitucija i adicija.

Tabela 2. Neke fizičke konstante PAH - ova

PAH Broj prstenova

Rastvorljivost u vodi (mg/L)

Napon pare (Pa) log Kow

Acenaftilen 3 16 9 x 10-1 3,37

Antracen 3 0,045 1 x 10-3 4,54

Benzo[a]antracen 4 0,011 2,8 x 10-3 5,91

Benzo[a]piren 5 0,0038 7 x 10-7 5,91

Benzo[b]fluoranten 5 0,0015 - 5,80

Benzo[ghi]perilen 6 0,00026 1,4 x 10-8 6,50

Benzo[k]fluoranten 5 0,0008 5,2 x 10-8 6,00

Krizen (93%) 4 0,006 5,7 x 10-7 5,91

Dibenzo[a,h]antracen 6 0,006 3,7 x 10-10 6,75

Fluoranten 4 0,26 1,2 x 10-3 5,22

Fluoren 3 1,9 9 x 10-2 4,18

Indeno[1,2,3-cd]piren 6 0,0019 - 6,50

Naftalen 2 31 1 x 102 3,37

Fenantren 3 1,1 2 x 10-2 4,57

Piren 4 0,13 6 x 10-4 5,18 Acenaften 3 3,8 3 x 10-1 3,92

2.1.3. Mehanizam formiranja PAH– ova

Mehanizam nastajanja policikličnih aromatičnih ugljovodonika nije sasvim razjašnjen, ali se smatra da su piroliza i pirosinteza glavne reakcije kojima nastaju PAH– ovi.Na povišenoj

temperaturi dolazi do delimične razgradnje PAH –ova na manje fragmente, radikale, koji međusobno reaguju, obrazujući termostabilno policiklično aromatično jedinjenje.

Opštu reakcionu šemu formiranja PAH – ova razvio je Bockhorne (1983) i mehanizam je prikazan na slici 3.

Slika 3. Mehanizam forimiranja PAH - ova

Postoji veći broj teorija koje opisuju mehanizam formiranja PAH-ova. Najproučavaniji i najvažniji je radikalski mehanizam.

2.1.4. Prisustvo PAH - ova u ljudskom okruzenju

Oko 500 različitih tipova PAH– ovakoji potiču iz različitih vrsta izvora mogu da se nađu u vazduhu.PAH-ovi u vodu dospevaju ispuštanjem otpadnih voda, nafte i plina.Najveće koncentracije PAH- ovau vezanom ili u slobodnom oblikuotkrivene su u uzorcima zemljišta.PAH- ovi mogu poticati iz prirodeili antropogenim putem. Prirodni izvori emisije PAH– ova u atmosferu uključuju vulkanske erupcije i požare.

Antropogenim putem PAH – ovi mogu da nastanu iz izduvnih gasova automobila i ovaj

izvor emisije predstavlja najznačajniji izvor emisije PAH - ova u urbanim sredinama. Dizel motori imaju količinski veće čestične emisije u odnosu na vozila sa benzinskim motorima. Pored saobraćaja, važan izvor emisije PAH – ova je industrijska aktivnost kao što je primarna

proizvodnja aluminijuma, produkcija koksa, spaljivanje otpada, proizvodnja cementa, rafinerije nafte, petrohemijska industrija, industrija bitumena i asfalta, proizvodnja guma i električne nergije u termoelektranama.

Jedinjenja iz grupe PAH- ova se u ambijentalnom vazduhu nalaze u čestičnoj frakciji,

sorbovani na suspendovane čestice, dok se u gasnoj frakciji nalaze kao slobodna gasovita jedinjenja. Na urbanim i industrijskim lokalitetima, PAH-ov se gotovo u potpunosti emituju ljudskom delatnošću i osnovni su nusprodukti nepotpunog sagorevanja organske materije

. Bilo posredstvom antropogenog faktora ili prirodnim putem, formirani PAH-ovi se

akumuliraju u vodi, vazduhu i zemljištu, a kroz lanac ishrane dospevaju do čoveka. U vodenu sredinu i organizme dospevaju preko zagađenog zemljišta, dok PAH - ovi iz

zagađenog vazduha dospevaju u biljke i najčešće ostaju u nadzemnom delu. Molekulska masa policikličnih aromatičnih ugljovodonika ima uticaj na njihovo

ponašanje u atmosferi. “Teški” PAH-ovi se adsorbuju na česticama prašine, dok „lakši” ostaju u gasovitoj fazi, dok ne budu uklonjeni padavinama. Koncentracija PAH-ova u vazduhu varira od 5 do 200000 ng/m3.

Poseban problem predstavlja nastajanje PAH- ova u procesu prerade hrane, jer već na temperaturama većim od 200ºC, pirolizom masti dolazi do formiranja PAH- ova, a na temperaturama višim od 500 ºC, vezeugljenik-vodonik I ugljenik-ugljenik se kidaju i formiraju se radikali, koji kao krajnji proizvod formiraju PAH- ove. Piroliza drugih organskih supstanci prisutnih u hrani, kao što su proteini i ugljeni hidrati, može doprineti njihovom formiranju, ali se piroliza masti smatra glavnim izvorom nastanka PAH- ova. Na formiranje PAH- ova tokom termičke obrade mesa na roštilju osim količine masti u mesu, znatan uticaj ima i blizina plamena. Neka istraživanja ukazuju na prisustvo ovih jedinjenja u hrani koja nije termički obrađena. Najčešće prisutan PAH u uzorcima hrane je benzo[a]piren, pa je njegova količina odličan indikator za zagađenost hrane PAhovima I kao takav se najčešće I razmatra.

Primećeno je da je koncentracija PAH-ova u vazduhu veća u urbanim sredinama tokom

zime.Njihova koncentracija u vodi je jako mala (do 100 ng/L), zbog niske rastvorljivosti u ovoj sredini, pa je to glavni razlog njihove akumulacije u zemljištu i vodenim organizmima.

Najveći sadržaj PAH-ova u hrani primećen je u grilovanom mesu i ribi.

2.1.5. Uticaj PAH-ova na ljudsko zdravlje:

Uzavisnosti od strukture PAH- ovi mogu biti netoksični, toksični pa i izrazito toksični. Toksičnost PAH- ova se ogleda u tome što su putevi unosa PAH-ova u organizam različiti.PAH- ovi nakon inhalacionog unosa mogu da budu adsorbovani u plućima, pa se mogu širiti putem krvi kroz ceo organizam, izazivajući imunotoksičnost, teratogenost, različite oblike karcinoma, arteriosklerozu i niz drugih oboljenja. Takođe, vrlo štetan uticaj PAH- ova je oštećenje DNK, što za posledicu ima različite vrste i oblike mutacija. 2.1.6. Toksičnost i metabolizam PAH– ova

Za najširupopulaciju, glavni putevi unosa PAH-ova su udisanje i hrana. Profesionalno, PAH-ovima suizloženi radnici koji rade sa asfaltom, koksom, u proizvodnji aluminijima, gvožđa i čelika. Unos putem kože kod njih može postati glavni put unosa. PAH- ovi se preko krvi distribuiraju u tkivima, posebno onim sa visokim sadržajem lipida zbog svog nepolarnog karaktera, a metabolizmom im sepovećava polarnost i time olakšava izlučivanje izorganizma.

Glavna reakcija PAH- ova u atmosferi je reakcija sa hidroksilnim radikalima pri čemu nastaju hidroksilirani PAH-ovi (OH-PAH). Ovi zagadjivači prisutni su u svim delovima životne sredine, a toksični su, mutageni i kancerogeni.

Za neke PAH-ove, kao što su benzo[a]piren,benzo[a]antracen i krizen dokazano je da uzrokuju rak pluća, jednjaka, želuca, debelog creva,kože i prostate kod ljudi i životinja. Takođe je ogledima na laboratorijskim životinjama potvrđeno da PAH- ovi posedujureproduktivnu, razvojnu, hemato-, kardio-, neuro- i imunotoksičnost.

Za opštu populaciju glavni putevi unosa su:

• Preko kože - koncentrovani PAH– ovi mogu da utiču na kožu, posebno kada su rastvoreni uljanim rastvaračima. Ovako rastvoreni PAH– ovi u dodiru sa kožom u kombinaciji sa sunčevim zracima, mogu da izazovu crvenilo ili drugi vid iritacije kože, zavisno od količine i vremena trajanja ekspozicije.

• Preko disanja – većina ljudi izložena je uticaju PAH– ova prilikom udisanja kontaminiranog vazduha, što se vezuje za urbane sredine i industrijske zone. Većina štetnih gasova sadrži razlićite vrste ovih zagađivača. Ovakvim unosom u prvom redu stradaju pluća i srce. Pušači (aktivni i pasivni), izvođači radova na putu, ljudi koji žive u blizini puteva i industrisjkih zona su naizloženiji ovakvom unosu PAH-ova.

• Preko hrane – pečena hrana, posebno meso, predstavlja izvor PAH– ova. Zbog metabolizma PAH – ova u organizmima riba, posredstvom postojanja polutanata u vodi, ribe su vrlo često zagađeneovim štetnim hemikalijama. Povrće je u odnosu na meso i ribu, najmanje kontaminirano, ali sadržaj PAH- ova u istom nije zanemarljiv.

PAH– ovi se apsorbuju uglavnom preko pluća i gastro-intestinalnog trakta tako da nivo

apsorpcije iznosi do 40%. Apsorpcija je uslovljena liposolubilnošću PAH– ova. PAH-ovi se mogu deponovati u adipoznom tkivu, a takođe mogu i da prolaze kroz placentu. Najvećim delom, metabolišu se u jetri, ali mogu i u plućima, gastro-intestinalnom traktu, placenti, koži i bubrezima.

Nakon ulaska u ljudski organizam PAH-ovi podležu nizu biohemijskih procesa sto je

prikazano na slici 4.

Tokom prve faze metabolizma, PAH – ovi se oksiduju posredstvom odgovarajućeg enzima pri čemu nastaju epoksidni intermedijeri. Nakon epoksidacije, ovi intermedijeri se redukuju ili podležu hidrolizi, odnosno, “kratkoživeći” epoksid prelazi u fenol ili hidrolizuje do dihidroksi – 7,8 dihidrobenzo(a)pirena, potom ovi proizvodi mogu biti konjugovani kiselinom (glukuronskom ili supmornom kiselinom) ina taj način se formira proizvod koji se može izlučiti iz organizma.

Slika 4. Šematski prikaz metabolizma PAH- ova

Neki od metabolita PAH– ova poseduju estrogena svojstva, a neki se povezuju sa kancerogenim i mutagenim efektima.

2.2. Tehnike analize PAH – ova u uzorcima

Metode pripeme uzoraka za analizu kao i sama analiza u mnogome zavise od vrste uzorka koji se analizira. Za svaki tip uzoraka postupci analize su sledeći:

• Uzimanje uzoraka; • Homogenizacija uzoraka i priprema reperezentativnog uzorka; • Ekstrakcija, kako bi se PAH– ovi izdvojili iz složenog matriksa; • Prečišćavanje, kako bi se uklonile koekstrahovane nečistoće; • Analiza, kojom se utvrđuje količina i vrsta PAHova u uzorku.

2.2.1. Uzorkovanje zemljišta

Značaj pravilnog uzorkovanja zemljišta za analizu je u tome što od toga kako je uzet uzorak (pravilno ili nepravilno) zavise i rezultati analize.

Prosečan uzorak zemljišta predstavlja proizvodnu parcelu površine do 5 ha, ujednačenu

po nadmorskoj visini i kvalitetu zemljišta. Ukoliko je parcela neujednačena, broj uzoraka zavisi od postojećuh celina. Ukoliko je površina parcele veća od 5 ha, parcela se deli na više delova sa kojih se uzima uzorak zemljišta. Pod proizvodnom parcelom se podrazumeva zemljište koje je u proteklih nekoliko godina korišćeno na istovetan način. Prosečan uzorak se sastoji od 20-25 pojedinačnih uzoraka zemljišta (broj zavisi od veličine površine proizvodne parcele). Pojedinačan uzorak se uzima sondom ili ašovom na dubini od 0-30 cm na parcelama koje su u ratarskoj i povrtarskoj proizvodnji, tj. na dubini od 0-30 i 30-60 cm na parcelama koje su u voćarskoj i vinogradarskoj proizvodnji.

Neophodan pribor za uzimanje uzoraka su sonda ručna ili mašinska, polietilenske kese i

džakovi, kofa, nož. Pribor za uzorkovanje se pre svake upotrebe dobro očisti. Sonde treba da budu od materijala koji ne zagađuje zemljište (čelik).Ukoliko je zemljište zagađeno opasnim organskim zagađivačima, umesto kese se koriste flaše od tamnog stakla ili sudovi od aluminijuma ili čelika. Uzorci se prenose u rashlađenom stanju i najkasnije 12 sati od uzorkovanje treba pristupiti analizi.

Postupak uzorkovanja prikazan je na slici 5. Uzimanje uzoraka zemljišta, se izvodi tako

što se ašovom izvadi grumen zemlje, zatim se uz ivicu rupe ponovo zabode ašov od površine do dubine od 30 cm. Pažljivo se izvadi zemljište tako da ostane na ašovu kada se položi na tlo. Potom se po zemljištu koje je na ašovu nožem napravi "kaiš", širine 3-4 cm, uzdužno od mesta gde je bila površina zemljišta do dubine koju je zahvatio ašov (30 cm). Zemljište levo i desno od "kaiša" se odbaci, a "kaiš" zemljišta se ubaci u čistu kofu. Ukoliko se uzorkuje zemljište u voćnjaku ili vinogradu, potrebno je sa istog mesta uzeti uzorak i sa dubine 30-60 cm. Zemljišni

"kaiš" skinut sa ašova ubacuje se u drugu kofu predviđenu za pojedinačne uzorke sa dubine 30-60 cm. Ovaj postupak se ponovi sa 25-30 ravnomerno raspoređenih mesta po celoj površini parcele.

Nakon uzimanja poslednjeg pojedinačnog uzorka, zemljište u kofi se dobro izmeša, usitne

veće grudve i odstrani kamenje i biljni delovi. Zatim se u polietilensku vrećicu stavi oko 1 kg zemljišta – prosečan uzorak. Zatvorena polietilenska vrećica se stavlja u veću kesu u koju je ubačena etiketa sa podacima vezanim za uzorak zemljišta (ime i prezime, adresa i telefon korisnika, katastarska opština, katastarski broj i veličina parcele, dubina sa koje je uzet uzorak i planirane biljne vrste za gajenje u naredne četiri godine).

Slika 5. Uzorkovanje zemljišta Kada uzorak zemljišta stigne u laboratoriju na ispitivanje, prvo se vrši njegovo sušenje

koje se uglavnom odvija na sobnoj temperaturi, nikako u nekoj od sušinica jer bi na taj način došlo do promene sadržaja nekih od čestica u zemljištu. Nakon sušenja vrši se usitnjavanje zemljišta na čestice prečnika do 2 mm.

Da bi se izvršilo ispitivanje, potrebno je prevesti zemljište u oblik koji je pogodan za tu

vrstu ispitivanja; npr. u tečno stanje. Za razlaganje zemljišta koriste se razni postupci.Imajući u vidu da u zemljištu preovladavajusilikati, za potpuno razlaganje zemljišta potrebno je primeniti postupak koji omogućava njegovo potpuno razlaganje.

Količina uzorka zavisi od vrste i cilja ispitivanja. Ukoliko se u uzorku želi ispitati više

parametara i prisustvo supstanci koje se nalaze u zemljištu u malim količinama, uzorak treba biti veći.Uzorak suvog, fino samlevenog zemljišta, zavisno od vrste ispitivanja, treba da ima sledeću masu:

• Određivanje sadržaja hranljivih elemenata, humusa, pH vrednosti i suve materije – 250 g, • Ispitivanje fizičkih svojstava, spečifične i zapreminske mase i sl.– 500 g.

2.2.2. Ekstrakcija

Izbor tehnike ekstrakcije ne samo da ima uticaj na tačnost analize, već utiče na vreme i troškove celog postupka. Ekstrakcije koje se najčešće primenjuju za analizu PAH– ova su:

• Ekstrakcija po Soxhlet – u • Ekstrakcija superkritičnim fluidima (SFE) • Ekstrakcija tečno – tečno (LLE) • Ekstrakcija čvrstom fazom (SPE) • Ultrazvučna ekstrakcija (USE) • Mikrotalasna ekstrakcija (MTE) • Tečna ekstrakcija pod pritiskom • QuEChERS

Soksletova ekstrakcija je najčešće primenjivana za ekstrakciju isparljivih i slabo

isparljivih organskih jedinjenja iz čvrstih uzoraka.Uzorak se smešta u celuloznu čauru i ekstrakcija se vrši kontinualno, uvek dodatkom sveže porcije rastvarača. Ekstrakcija se vrši na temperaturi ispod tačke ključanja rastvarača brzinom od 4-6 ciklusa na sat u vremenskom intervalu od 16-24 časa.

Superkritična ekstrakcija - Veliki broj komoponenata se može izdvajati iz polaznih

tečnih ili čvrstih smeša pomoću rasrvarača čije se vrednosri pritiska i temperature održavaju iznad kritičnih. Takvi procesi poznati su kao superkritična ekstrakcijja. Fluidi u superkritičnom stanju imaju znatno veću rastvorljivost i stepen selektivnosti od klasičnih koji se koriste u ekstrakciji. Prednosti ove metode ogledaju se u kontroli rastvaranja nadkritičnog fluida promenom pritiska i temperature, u lakom uklanjanju nadkritičnog fluida iz ekstrakta snižavanjem pritiska, netoksičnost nadkritičnog fluida. Osim toga, ekstrahovanje komponenata koje imaju visoke tačke ključanja na relativno niskim temperaturama, znatno bolje rastvaranje faza koje nije moguće postići klasičnom ekstrakcijom, ekstrahovanje termolabilnih komponenata sa minimalnim deformacijama zbog rada na niskim temperaturama su takođe značaje prednosti primene ove vrste ekstrakcije.Kao nedostaci metode navodi se rad na relativno visokim pritiscima, složena regeneracija korišćenih rastvarača, odnosno veliki energetski i investicioni troškovi za procesnu opremu.

Tečno – tečna ekstrakcija se koristi za razdvajanje organskih jedinjenja iz vodenih

smeša primenom rastvarača koji su nemešljivi sa vodom.

Sam postupak ekstrakcije se sastoji u mešanju uzoraka sa organskim rastvaračem, odvajanju organske faze, koncentrovanjuekstrakta, rekonstruisanju suvog ostatka. Od rastvarača često se primenjuju petrol – etar, etil acetat, metilen hlorid, toluene i sl.

Prednosti ovog tipa ekstrakcije su lako manipulisanje aparaturom i kontinualan proces, dok su nedostaci dugotrajna i komplikovana procedura, veće zapremine organskih rastvarača, stvaranje emulzija, zaostajanje tragova vodene faze, kao ipotreba za dodatnim koncentrovanjem.

Princip čvrsto – tečne ekstrakcije je sličan kao i kod tečno – tečne i uključuje podelu

rastvora između dve faze. Međutim umesto dve nemešljive tečne faze kao kod LLE, čvrsto tečna ekstrakcija podrazumeva podelu između tečne (uzorak matriksa ili rastvora sa analitima) i čvrste faze (sorbent). Postupak i mehanizam ekstracije se sastoji u kondicioniranju kolone unošenjem uzoraka, ispiranju sorbenta i eluiranju. Sorbenti koji se najčešće koriste su hemijski modifikovani silica gel, polimerni sorbenti i grafitni ili porozni ugljenik.

Ultrazvučna ekstrakcija je najednostavnija metoda.Preporučuje se da se uzorci koji

sadrže manje koncentracije PAH - ova ekstrahuju najmanje dva puta, uvek svežom porcijom rastvarača.Od rastvarača je najbolje primeniti smešu aceton/metilen hlorid (1:1 v/v) ili aceton/heksan (1:1 v/v).

Mikrotalasna ekstrakcija koristi mikrotalase kao izvor zagrevanja smeše uzorak-

rastvarač.Obično se biraju oni rastvarači koji apsorbuju mikrotalase. Velika prednost ove tehnike je što primenom mikrotalasne ekstrakcije ne dolazi do degradacije uzorka.

QuEChERS je skraćenica za veoma koristan analitički pristup koji znatno

pojednastavljuje analizu u komleksim uzorcima. QuEChERS procedura podrazumeva nekoliko jednostavnih analitičkih koraka koji se lako obavljaju i malo su osetljivi na greške. Takođe obezbeđuje visok prinos ekstrakcije za veliki broj PAH – ova, a krajnji ekstrakt se može direktno analizirati GC ili LC hromatografijom. Procedura QuEChERS ekstrakcije data je a slici 6.

Slika 6. Procedura QuEChERS ekstrakcije. Poređenjem SPE i QuEChERS metoda dolazi se do zaključka da sa upotrebom

QuEChERS tehnike jedan analitičar može pripremiti 8 uzoraka za 45 min, koristeći potrošni material u vrednosti od 1-3 €. Laboratorijska efikasnost je poboljšana ne samo u pogledu smanjenja rada i potrošnje materijala već i u pogledu analize velikog broja uzoraka, manje količine otpada i potrebe za radnim prostorom.

Pored toga što se za ovu metodu koristi manje rastvarača u odnosu na konvencionalne

SPE metode, QuEChERS procedure omogućuju pogodno pojednostavljeno prečišćavanje ekstrakata.

2.2.3. Prečišćavanje

Uopšteno govoreći, prečišćavanje nakon ekstrakcije je u gotovo svim slučajevima neophodno, jer bi koektrahovane nečistoće smetale pri daljoj analizi.

Na primer, postupak prečišćavanja ekstrakata nakon QuEChERS metode je upotreba SPE za prečišćavanje, i ovaj postupak se sastoji u prenošenju dela acetonitrilnog ekstrakta u epruvetu koja sadrži kombinaciju adsorbensa za uklanjanje neželjienih komponenti.Najčešće je to kombinacija magnezijum-sulfata i PSA (primarnih i sekundarnih amina) i silicijum –dioksida u koloni za prečišćavanje. Na ovaj način uklanjaju se nečistoće iz ekstrakta, čime se smanjuje efekat matriksa i poboljšava robusnost metode.

2.2.4. Metode analize Metode koje se koriste pri analizi PAH – ova su:

• Gasna hromatografija (GC) • Tečna hromatografija visokih performansi (HPLC) • Superkritična tečnahromatografija (SFC) • Kapilarna elektroforeza (CE)

Međutim, budući da je koncentracija ovih jedinjenja u uzorcima iz životne sredine vrlo

mala, potrebno je koristiti pogodne metode čija osetljivost i specifičnost zadovoljava potrebe analize.

U današnje vreme, analiza se najčešće vrši gasnohromatografskom metodom i tečnom hromatografijom visokih performanci. GC metoda sa masenom spektrometrijom ima primat u ispitivanjima, zbog veće selektivnsti i osetljivosti u odnosu na druge metode analize u analizi PAH - ova.

Hromatografska kolona treba ima dužinuminimalno 25m, a da joj je unutrašnji prečnik najviše 0,25mm. Stacionarna faza može da bude u opsegu od nepolarnoe do slabo polarne. Noseći gas koji se upotrebljava za ove analize je helijum. Preporučuje se korišćenje autosemplera. Temperaturu kolone treba biti optimizovana u zavisnosti od očekivanih PAH – ova u uzorku.

2.2.5. Gasna hromatografija – Masene spektrometrija (GC - MC)

Gasna hromatografija (GC) je tehnika koja se, verovatno, najčešće koristi u kombinaciji sa masenom spektrometrijom (MS). Kompleksne smeše se mogu veoma lako razdvojiti gasnom hromatografijom, a MS se koristi za identifikaciju individualnih komponenata, jer maseni spektar daje informacije o njihovoj strukturi. Pojedinačne komponente smeše se pojavljuju na gasnom hromatogramu u vidu zasebnih pikova. Retenciono vreme može poslužiti kao veličina za kvalitativno definisanje, ali ovo nije pouzdan način, pa se nikako ne sme koristiti za određivanje sastava nepoznatih i ranije neidentifikovanih jedinjenja.

Ono što je veoma bitno za GC – MS je da obe tehnike koriste približno istu količinu uzorka u gasovitom stanju (manje od 1 ng). Nedostatak se ogleda u ograničenju po pitanju upotrebe. GC – MS mogu se analizirani samo komponente čiji je napon pare veći od 10-10 mbar, a maseni spektri izomernih komponenti se ne razlikuju. Drugi nedostatak se često prevazilazi hromatografskim razdvajanjem izomera.

GC se može direktno vezati za MS, što predstavlja kontinualni postupak vezivanja. Postoji više modela interfejsa koji povezuju ova dva instrumenta. U diskontinualnom postupku komponente se prvo razdvajaju pomoću GC, zatim se kondenzacijom u kapilarnoj cevi na izlazu izdvajaju, a potom se svaki uzorak unosi zasebno u MS. Kada se MS direktno vezuje za GC, postoji problem u razlici pritisaka. Na izlazu iz GC pritisak iznosi oko 1 bar, a MS radi pri visokom vakuumu, pritiska od 10-4 do 10-6 mbar. Danas je pojava viška gasa nosača prevaziđena, jer se koriste kapilarne kolone kod kojih je protok gasa nosača relativno mali. U sistemu GC – MS koriste se različiti sistemi za injektovanje, kolone, gasovi nosači, jonski izvori i maseni analizatori. Tokom analize dobija se veliki broj podataka, koji se ne mogu obraditi ručno, pa je neophodno povezivanje instrumenata sa računarskim sistemom .

Opšta šema aparature, bez obzira na navedene razlike, može se prikazati na način pokazan na slici 6, pri čemu su brojevima označeni sledeći delovi:

1. boca sa gasom nosačem 2. injektor 3. kapilarna kolona 4. veza između GC i MS 5. jonski izvor 6. maseni analizator 7. detektor 8. vakuum sistem 9. računar

Slika 7. Opšta šema gasne hromatografije – masena spektrometrija

2.3. Pregled literature

Policiklični aromatični ugljovodonici predstavljaju složene forme organskih jedinjenja, te je potrebno pratiti njihov nastanak, distribuiranje i ekspoziciju u osnovnim medijima životne sredine. Takođe, ova jedinjenja su svrstana na listi štetnih hemikalija (2011 ATSDR Priority List of Hazardous Substances), pa predstavljaju predmet interesovanja za istraživače. Vremenom, sa razvijanjem tehnologije i napredovanjem nauke dolazi se do novih ideja, a takođe i modifikacijom starijih postupaka, dolazi se do dobrih rezultata pri analizi PAH – ova.

Najčešća metoda analize koja se mogu primeniti za kvatifikaciju je gasna hromatografija

sa masenim detektorom (GC/MS).

U radu “Kontrola kvaliteta životne sredine na teritoriji AP Vojvodine nepoljoprivrednog zemljišta“ autori Petar Sekulić, Darinka Bogdanović,Mira Pucarević, Nada Milošević, Jovica Vasin i Srđan Šeremešić vršena je procena kvaliteta nepoljoprivrednog zemljišta, pri čemu je zemljište analizirano na prisustvo različitih vrsta zagađivača.

Analiza PAH - ova pokazala je da na ispitivanim lokalitetima nije detektovano prisustvo

flourena i antracena, dok su ostala ispitivana jedinjenja pojedinačno prisutna u količinama od 0,01 do 1,24 mg/kg. Prosečan ukupan sadržaj PAH - ova u 37 ispitanih uzoraka nepoljoprivrednog zemljišta pod različitim vidovima zaštite je 0,83 mg/kg i kreće se u intervalu od 0,09 - 3,57 mg/kg. Po pravilniku o metodama organske proizvodnje (Sl. List SRJ 51/02) maksimalno dozvoljeni sadržaj PAH - ova u zemljištu je 1 mg/kg. U 5,4 % ispitivanih uzoraka zemljišta koncentracije određivanih PAH-ova prelaze zakonom dozvoljeni maksimalniukupnisadržaj , dok 94,6 % uzoraka zemljišta uzetih sa nepoljoprivrednih površina nije zagađeno policikličnim ugljovodonicima u količini koja bi prelazila maksimalno dozvoljenu.

Rezultati ispitivanja zemljišta u industrijskim zonama su prikazani u tabeli 3. Na ispitivanim lokalitetima nije detektovano prisustvo acenaftena, benz(a)antracena, benzo(b)fluorantena, krizena i in deno(1,2,3 - cd) pirena, dok su ostala ispitivana jedinjenja pojedinačno prisutna u količinama od 0,02 do 3,51 mg/kg. Vrednosti nađenog sadržaja policikličnih aromatičnih ugljovodonika su dati u mg/kg apsolutno suvog zemljišta. Prosečan ukupan sadržaj PAH - ova u 9 ispitana uzorka nepoljoprivrednog zemljišta u industrijskim zonama (slika 4) je 1,169 mg/kg i kreće se u intervalu od 0,128 do 6,344 mg/kg. Po pravilniku o metodama organske proizvodnje (Sl. List SRJ 51/02) maksimalno dozvoljeni sadržaj PAH- ova u zemljištu je 1 mg/kg. Samo jedan uzorak zemljišta (lokalitet Sombor), sadrži PAH-ove u koncentraciji koja prelazi maksimalno dozvoljeni ukupan sadržaj dok ostali uzorci nisu

zagađeni policikličnim ugljovodonicima u količini koja bi prelazila maksimalno dozvoljenu za organsku poljoprivrednu proizvodnju. (Petar Sekulić, Darinka Bogdanović,Mira Pucarević, Nada Milošević, Jovica Vasin i Srđan Šeremešić)

Tabela 3. Rezultati ispitivanja sadržaja PAH - ova u nepoljoprivrednom zemljištu: “Kontrola kvaliteta životne sredine na teritoriji AP Vojvodine nepoljoprivrednog zemljišta“ autori Petar

Sekulić, Darinka Bogdanović,Mira Pucarević, Nada Milošević, Jovica Vasin i Srđan Šeremešić

Tabela 4. Rezultati ispitivanja sadržaj PAH - ova u nepoljoprivrednom zemljištu industrijskih zona: “Kontrola kvaliteta životne sredine na teritoriji AP Vojvodine nepoljoprivrednog zemljišta“ autori Petar Sekulić, Darinka Bogdanović,Mira Pucarević, Nada Milošević, Jovica Vasin i Srđan

Šeremešić

U radu “Concentration level, pattern and toxic potential of PAHs in traffic soil of Delhi, India” autor Tripti Agarwal ispitivano je 16 prioritetnih PAH– ova i dobijeni rezultati pokazali su da se koncentracija PAH-ova na lokalitetima Oko saobraćajnica kreće u rasponu od 1062 µg/kg do to 9652 µg/kg sa prosečnom vrednošću od 4694±3028 µg/kg , što je prikazano u Tabeli 5. (Tripti Agarwal, 2009)

Tabela 5. Ispitivanje sadržaja PAH – ova u ruralni i urbanism područjima “Concentration level, pattern and toxic potential of PAHs in traffic soil of Delhi, India”, autor Tripti Agarwal

U radu “Polycyclic aromatic hydrocarbons (pahs) and polychlorinated biphenyls (pcbs) in soil od Agbabi, Nigerija” autori Olubunmi E. Fagbote i Edward O. Olanipekun analizirani uzorci zemljišta sakupljani u martu, kada je sušna sezona, i u avgustu mesecu u vremenu kišne sezone. Priprema uzoraka vršena je Soxhlet – ovom ekstrakcijom, a ekstrakti su koncentrovani korišćenjem Kuderna Deniš koncentratora. Uzorci su analizirani na PAH– ove i PCB pomoću GC – FID –a, i GC – MS i rezultati suprikazani u tabeli 6 i 7. (Olubunmi E. Fagbote i Edward O. Olanipekun, 2013)

Tabela 6. Rezultati ispitivanja sadržaja PAH – ova u sušnoj sezoni “Polycyclic aromatic hydrocarbons (pahs) and polychlorinated biphenyls (pcbs) in soil od Agbabi, Nigerija” autori

Olubunmi E. Fagbote i Edward O.

Tabela 7. Rezultati ispitivanja sadržaja PAH – ova u zemljištu kišna sezona “Polycyclic aromatic hydrocarbons (pahs) and polychlorinated biphenyls (pcbs) in soil od Agbabi, Nigerija” autori

Olubunmi E. Fagbote i Edward O.

3. Eksperimentalni deo

3.1. Program i metodika eksperimenta

Predmet ovog master rada je određivanje sadržaja 16 prioritetnih PAHova u model uzorcima zemljišta, primenom QuEChERS metode za njihovu ekstrakciju i GC – MS tehnike za analizu policikličnih aromatičnih ugljovodonika

Cilj rada je utvrđivanje efikasnosti QuEChERS tehnike u pripremi uzoraka zemljišta za analizu PAHova, praćene GC – MS kao metodom analize.

Program eksperimentalnog rada obuhvata:

• Pripremu uzoraka zemljišta QuEChERS tehnikom • Prečišćavanje dobijenih ekstrakata (Clean up) • Određivanje policikličnih aromatičnih ugljovodonika (GC-MS)

3.2. Aparatura

• Triple Quadrupole GC/MS system – Agilent 7000 Series • Vaga, Shimadzu AX20 • Centrifuga, Humax 14k , Srbija, • Sušnica, SSW – 800, Srbija • Aparat za dejonizovanu vodu – TKA MICROMED

3.3. Pribor

• Kiveta za centrifugu • Vijale za GC • Automatska pipeta • Menzura • Normalni sudovi • QuEChERS kivete od 50 i 2 mL

3.4. Reagensi

• Acetonitril– for HPLC, gradient grade, SIGMA-ALDRICH • PSA – Primary – secondary amine – Selectra UCT – Bulk Sorbents

• PAH Kit 601 – N – Supelco, Bellefonte, Pennsylvania; koji sadrži: acenaftilen, antracen, benzo[a]antracen, benzo[a]piren, benzo[b]fluoranten, benzo[ghi]perilen, benzo[k]fluoranten, krizen (93%), dibenzo[a,h]antracen, fluoranten, fluoren, indeno[1,2,3-cd]piren, naftalen, fenantren, piren, acenaften, u čvrstom obliku

• Deuterisani standardi (krizen d10, acenaften d10) – Supelco, Bellefonte, Pennsylvania, u obliku čvrste supstance

• Surogat deuterisani Standard Mix 4mg/ml - Supelco, Bellefonte, Pennsylvania; koji sadrži 2-hlorfenol-3,4,5,6-d4, 1,2-dihlorbenzen-d4, 2-fluorbifenil, 2-fluorfenol, nitrobenzen-d5, fenol-d6, p-terfenil-d14, 2,4,6-tribromofenol

• MgSO4, SIGMA-ALDRICH • NaCl, Merck

3.5.Ekstrakcija

Kao metoda za pripremu uzoraka za analizu u ovom radu primenjenaje metoda

QuEChERs ekstrakcije gde je kao rastvarač korišćen acetonitril. Odmerena količina uzoraka (10g prosejane zemlje) prenese se u kivetu za centrifugiranje (50ml), doda se 10 ml dejonizovane vode, energično promućka, potom se dodaje rastvarač za ekstrakciju (acetonitril) i dobro promućka (slika 8).

Slika 8. Dodavanje acetonitrila i mućkanje

Nakon ovoga, dodaje se sadržaj QUECHERS pack – a (8g MgSO4 i 2g NaCl), meša se energično. (Slika 9)

Slika 9. Dodavanje QuEChERS pack – a

Nakon ovog postupka centrifugira se 10min na 3500rpm.

3.6. Prečišćavanje

U kivetu u kojoj se nalazi 150mg MgSO4 i 50mg PSA dodati 1ml acetonitrilnog ekstrakta Za pripremu serije standardnih rastvora dodaje se redom 0, 10, 50, 100, 250, 500 µl

(S0,S1,S2,S3,S4,S5) standardnog rastvora koncentracije 1691.5 µg/ml u 1000, 990, 950, 900, 750, 500 µl acetonitrilnog ekstrakta.

Unutrašnji standardi su analiti ili grupa analita (tačno poznate koncentracije) dodati uzorku i služi za kalibraciju i kvantifikaciju. Unutrašnji standard je hemijski sličan kao određivani analit. Obično se dodaje kod GC – MS metode.

U kivete sa standardnim rastvorima, odnosno uzorcima, dodati po 200μL unutrašnjeg standarda koncentracije 80μg/mL i 100μL surogat standarda koncentracije 100μg/mL. Kivete energično mućkati 5 minuta a zatim centrifugirati 10 minuta na 8000 rpm. Nakon centrifugiranja preneti 0.6 ml ekstrakta u GC vialu, koja se kasnije prebacuje u autosempler aparata (slika XX)

Slika 10. Prenošenje ekstrakta u GC vialu i autosempler aparata

Surogat standardi su hemijska jedinjenja sa poznatom koncentracijom. Koriste se zbog utvrđivanja ekstrakcione efikasnosti, i obično su hemijski slični ekstrahovanim jedinjenjima.

U ovom radu korišćen je p – terpfenil d14 kao surogat standard. 25ml ovog rastvora,

koncentracije 100μg/mL pripremnjen je odmeravanjem 0,69 ml osnovnog rastvora p – terpfenila d14, koncentracije 3609 μg/mL u normalni sud.

Kao deuterisani standardi su korišćeni acenaftena d10 i krizena d12. Odmeravanjem po

25mg acenaftena d10 i krizena d12 i razblaživanjem do 10ml dobijen je rastvor koncentracije 2500 μg/mL. Radni rastvor deuterisanog standarda koncentracije 80 μg/mL dobijen je razblaživanjem 320 μl osnovnog rastvora do 10ml.

Priprema serije standardnih rastvora vrši se odmeravanjem određenih količina standardnih rastvora PAH – ova u normalne sudove i daljim razblaživanjem smeše do odgovarajuće zapremine. Koncentracije dodatih standardnih rastvora PAH – ova su prethodno preračunate i nalaze se u tabeli 8.

Tabela 8. Koncentracije standardnih rastvora PAH – ova

PAH S1(μg/mL) S2(μg/mL) S3(μg/mL) S4(μg/mL) S5(μg/mL) Naftalen Acenaften Acenaftilen

3,8462 19,2308 38,462 96,154 192,31

Flioren 0,3846 1,9231 3,8462 9,6154 19,231 Fenantren Piren Fluoranten Krizen Antracen

0,1923 0,9615 1,9231 4,8077 9,6154

Benzo(b)fluoranten Benzo(a)antracen Benzo(k)fluoranten

0,0038 0,0192 0,0385 0,0962 0,1923

Beno(a)piren Benzo(ghi)perilen

0,01923 0,09615 0,1923 0,4808 0,9615

Indeno1,2,3(cd)piren Dibenzo(ah)antracen

0,0384 0,1923 0,3846 0,9615 1,9231

3.7. Analiza

Uzorci su analizirani gasno-hromatografskom metodom sa masenom spektrometrijom (GC/MC).

Snimanje je vršeno na aparatu Triple Quadrupole GC/MS system – Agilent 7000 Series,

pod sledećim radnim uslovima:

• noseći gas He • temperatura 75 °C prvih 3 minuta a zatim povećanje temperature od 6 °C/min do

temperature od 300 °C 10 minuta • pritisak 15.44 psi • protok gasa 3 mL/min • snimanje vršeno u SIM modu. Slika XX Triple Quadrupole GC/MS system –

Agilent 7000 Series

Slika 11. Triple Quadrupole GC/MS system – Agilent 7000 Series

3.8. Obrada dobijenih rezultata

Mass hunter je program u kome se dobijeni rezultati obrađujusa ciljem kvanitifikacije.Obrada rezultata vršena na sledeći način:

1. Postavljanje nove serije uzoraka i standarda; 2. Postavljanje nove metode kvantifikacije; 3. Odabir komponenti od interesa; 4. Podešavanje parametara za kvantifikaciju metode; i 5. Automatska kvantifikicaija i čuvanje rezultata.

1. Postavljanje nove serije uzoraka i standarda

U programu za kvantitativnu analizuiz File padajućeg menija odabrati radnju New Batch i iz foldera selektovati datoteku od interesa. Nakon toga iz sekcije File/ Add Sample odabrati željene uzorke za analizu. (slika)

Slika 12. Postavljanje nove serije uzoraka i standarda

2. Postavljanje nove metode kvantifikacije

Za postavljanje nove metode bira se standard sa najvećom koncentracijom, markiranjem kursorom miša, a zatim odabirom sekcija Method/Edit.

Slika 13. Postavljanje nove metode kvantifikacije

3. Odabir komponenata od interesa;

U okviru ovog koraka biraju se željeni podaci za kvantifikaciju i odgovarajući unutrašnji standardi. Odabirom sektora Method Setup Task/ MRM Compound Setup može se steći uvid o podacima o jedinjenjima i jonima koji se ispituju. Ukoliko želimo uvid u retenciona vremena svake komponente biramo sekciju Method Setup Task/ Retention Time Setup. U ovom odeljku možemo izvršiti iznovna podešavanja u vezi sa retencionim vremenima. Za odabir unutrašnjih standarda za svaku od komponenata koju analiziramo u odeljku ISTD Compound Name iz sekcije Method Setup Task/ ISTD Setup odaberemo odgovarajući unutrašnji standard i u odeljku ISTD Concentration unesemo njegovu koncentraciju.

Slika 14. Odabir komponente od interesa

4. Podešavanje parametara za kvantifikaciju metode

Da bi se izvršila kalibracija u odeljku Method/ Create Levels from Calibration Samples za seriju standardnih rastvora podese se željene koncentracije standarda. U slučaju da neki od standarda imaju istu koncentraciju. Može se kopirati vrednosti koncentracija odabirom jedinjenja sa istim koncentracijama u odeljku Method/ Copy Calibration Levels to. Ukoliko su uneti svi željeni podaci, može validirati nova metoda i sačuvati odabirom opcije - Validate iz sekcije Save/ Exit. Podešavanje integratora vrši se u odeljku Method/ Edit/ Method Tasks/ Advanced Tasks. Za sve uzorke podesi se MS – MS metod integracije i zapamtiti podešavanje.

Slika 15. Podešavanje parametara za kvantifikaciju metode 5. Analiza i čuvanje rezultata

4. Rezultati i diskusija

Cilj ovog rada bio je određivanje koncentracije 16 prioritetnih PAH – ova (naftalen, acenaftilen, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, piren, benzo(a) antracen, krizen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)piren, indeno(1,2,3-cd)piren, dibenzo(ah)antracen, benzo(ghi)perilen) u model uzorcima zemljišta. Ove PAH – ove Evropska unija propisuje kao pokazatelje zagađenosti životne sredine. Kao metoda analize korišćena je gasna hromatografija sa masenom spektrometrijom (GC/MC). Metoda odvajanja koja je korišćena za izolovanje PAH – ova iz uzoraka zemljišta je QuEChERS metoda, a PAH – ovi su ekstrahovani acetonitrilom.

Kvalitativna analiza se može izvršiti na osnovu hromatograma koji su dobijeni prilikom snimanja uzoraka zemljišta. Poređenjem retencionih vremena sa tabličnim vrednostima dolazi se do podataka koji PAH – ovi se nalaze u ispitivanim uzorcima zemljišta.

Tabela 9. Reetenciona vremena analiziranih PAH – ova

PAH Retenciono vreme (min) Acenaftilen 18,278

Antracen 24,537 Benzo[a]antracen 34,624

Benzo[a]piren 39,310 Benzo[b]fluoranten 38,261 Benzo[ghi]perilen 43,997

Benzo[k]fluoranten 38,261 Krizen 34,624

Dibenzo[a,h]antracen 43,191 Fluoranten 28,930

Fluoren 20,760 Indeno[1,2,3-cd]piren 43,058

Naftalen 12,353 Fenantren 23,284

Piren 29,743 Acenaften 19,018

Hromatogrami uzoraka prikazani su na slikama od 16 do 26:

Slika 16. Hromatogram uzorka 1

Slika 17. Hromatogram uzorka 1A


5x10

0

0.

0.

0.

1

1.

1.

1.

2

2.

2.

2.

3

3.

3.

+EI TIC SIM 1.d

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 2

Counts vs. Acquisition Time (min)

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

5x10

0

0.

1

1.

2

2.

3

3.

4

4.

5

5.

6

6.

7

7.

+EI TIC SIM 1A.d

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324


6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

5x10

0

0.

1

1.

2

2.

3

3.

4

4.

+EI TIC SIM 2.d

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324


6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50




5x10

0

0.

1

1.

2

2.

3

3.

4

4.

5

5.

6

6.

7

7.

8

8.

+EI TIC SIM 2A.d

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 2


6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

5x10

0

0

1

1

2

2

3

3

4

4

+EI TIC SIM 3.d

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 2


6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

5x10

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

+EI TIC SIM 3A.d

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 2


6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

Slika 21. Hromatogram uzorka S1A



6x10

0

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

1

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

+EI TIC SIM S1A.d

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 2


6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

6x10

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

+EI TIC SIM S2A.d

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324


6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

6x10

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

3

3

+EI TIC SIM S3A.d

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 2


6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

Slika 25. hromatogram uzorka S4A

Slika 26. hromatogram uzorka S5A

Na slikama od 16 - do 26 prikazani su hromatogrami svih ispitivanih uzoraka. Iz hromatograma je uočljivo da su parametri snimanja uzoraka kao i tehnike pripreme i prečišćavanja uzoraka dovele do toga da na skoro svim hromatogramima pikovi nisu čisti, tj. da se na nekim retencionim vremenima prepokrivaju, pa je teško razlučiti od koje komponente potiču .

Benzo (a) piren i krizen se javljaju na bliskim retencionnim vremenima, imaju istu vrednost m/z, pa ovo predstavlja problem pri kvantifikaciji svakog od njih. Zbog toga je sadržaj ova dva jedinjenja određen kao ukupan, jer se nije moglo doći do pouzdanih parametara za kvantifikaciju svakog od njih pojedniačno.

Bazna linija na hromatogramima nije ravna, što znači da se neka nečistoća koestrahovala zajedno sa PAH – ovima. Kvantitativna analiza

Na osnovu kalibracionih pravih dobijenih analizom serije standardnih rastvora može se izvršiti kvantitativna analiza.

6x10

0

0

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

+EI TIC SIM S4A.d

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 2


6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

6x10

0

0

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

+EI TIC SIM S5A.d

1 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 2


6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

U sledećoj tabeli prikazane su jednačina prave i R2 vrednost za svaki od PAH – ova.

Tabela 10. Tabelarni prikaz jednačina kalibracionih pravaih

PAH Jednačina prave R2

Naftalen y=3,493258*x 0,7695310 Acenaftilen y=3,899889*x 0,90684363 Acenaften y=1,372622*x 0,85552726 Fluoren y=3,285457*x 0,088554747 Fenantren y=0,223809*x 0,84969171 Antracen y=1,617243*x 0,90684363 Fluranten y=1,843854*x 0,91636566 Piren y=295,246766*x 0,80829720 Hrizenbenzo(a)antracen y=441,8933443*x 0,76642675 Benzo(b)fluoranten y=283,007142*x 0,81543947 Benzo(k)fluoranten y=297,762254*x 0,81242390 Benzo(a)piren y=181,833736*x 0,81422153 Indeno(cd)1,2,3-piren y=54,083338*x 0,80117538 Dibenzo(ah)antracen y=105,115950*x 0,79918983 Benzo(ghi)perilen y=78,197136*x 0,80008005

Na osnovu jednačine prave, izačunate su koncetracije svakog od PAH – ova i ukupna količina svih PAH – ova u svakom od uzoraka zemljišta.

Tabela 11. Dobijene koncentracije PAH – ova u uzorku 1

PAH Koncentracija (µg/kg)


1. Acenaftilen 0,4271 2. Dibenzo[a,h]antracen 0,0113 3. Antracen 0,0131 4. Fluoranten 0,0223 5. Benzo[a]antracen

+ Krizen 0,0854 6. Fluoren 0,0158

7. Benzo[a]piren 0,0004 8. Indeno[1,2,3-cd]piren 0,0024 9. Benzo[b]fluorant

en 0,0021 10. Naftalen 0,0756

11. Benzo[ghi]perilen 0,0014 12. Fenantren 0,2892 13. Benzo[k]fluorante

n 0,0020 14. Piren 0,0139

15. Acenaften 0,0301 Ukupno PAH – ova 0,9921

Slika 27. Histogramski prikaz rezultata odabranih vrsta PAH - ova u uzorku 1

Kao što se može uočiti iz tabele 11 i sa histogramskog prikaza određivanih odabranih vrsta PAH – ova u uzorku 1 ima najviše acenaftilena (1) a najmanje benzo(a)pirena(7). Ukupna količina PAH – ova u uzorku 1 je 0,9921 µg/kg.

Uzorak 1 - 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tabela 12. Dobijene koncentracije PAH – ova u uzorku 2 – 1A


PAH Koncentracija(µg/kg)

1. Acenaftilen 0,1996 9. Dibenzo[a,h]antracen 0,0027 2. Antracen 0,0096 10. Fluoranten 0,0160 3. Benzo[a]antracen +

Krizen 0,0487 11. Fluoren 0,0106

4. Benzo[a]piren 0,0003 12. Indeno[1,2,3-cd]piren 0,0007 5. Benzo[b]fluoranten 0,0003 13. Naftalen 0,0621 6. Benzo[ghi]perilen 0,0004 14. Fenantren 0,0122 7. Benzo[k]fluoranten 0,0003 15. Piren 0,0047 8. Acenaften 0,1618 Ukupno PAH – ova 0,53

Slika 28. Histogramski prikaz rezultata odabranih vrsta PAH - ova u uzorku 2 – 1A

U uzorku 2 – 1A najveća koncentracija od svih PAH – ova bila je za acenaftilen (1) a najmanja koncentracijau je imao benzo(a)pirena (7). Ukupna količina PAH – ova iznosila je 0,53 µg/kg.

Uzorak 2 - 1A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tabela 13. Dobijene koncentracije PAH – ova u uzorku 3 – 2






Slika 29. Histogramski prikaz rezultata odabranih vrsta PAH - ova u uzorku 3 – 2

Kao što se iz tabele 13 i histogramskog prikaza vidi, Benzo[a]antracen + Krizen (3) ima najviše u uzorku, dok je flouren (11) količinski najmanje zastupljen. Ukupna količina PAH – ova u ovom uzorku iznosila je 2,7936µg/kg.

Uzorak 3 - 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tabela 14. Dobijene koncentracije PAh – ova u uzorku 4 – 2A






Slika 30. Histogramski prikaz rezultata odabranih vrsta PAH - ova u uzorku

U ovom uzorku, najveću koncentraciju imaju benzo(a) antracen + krizen (3), a u uzorku je količinski najmanje zastupljen Benzo[ghi]perilen (6). Ukupna količina PAH - ova u uzorku je 0,2603µg/kg.

Uzorak 4 - 2A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tabela 15. Dobijene koncentracije PAh – ova u uzorku 5 – 3






Slika 31. Histogramski prikaz rezultata odabranih vrsta PAH - ova u uzorku 5 - 3

U ovom uzorku najveći količinski udeo imaju Benzo[a]antracen + Krizen (3), najamanje je zastupljen Benzo[k]fluoranten (7).Ukupna količina PAH – ova u uzorku iznosi 0,7003µg/kg.

Uzorak 5 - 3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tabela 16. Dobijene koncentracije PAH – ova u uzorku 6 – 3A





4. Benzo[a]piren 0,0014 12. Indeno[1,2,3-cd]piren 0,0012 5. Benzo[b]fluoranten 0,0025 13. Naftalen 0,0117 6. Benzo[ghi]perilen 0,0009 14. Fenantren 0,0033 7. Benzo[k]fluoranten 0,0015 15. Piren 0,0068 8. Acenaften 0,0126 16. Ukupno PAH – ova 0,3687

Slika 32. Histogramski prikaz rezultata odabranih vrsta PAH - ova u uzorku 6 – 3A

U ovom uzorku je takođe koncentracija Benzo[a]antracen + Krizen (3) najveća, dok je koncentracija Indeno[1,2,3-cd]pirena (12) najmanja. Ukupna količina PAH – ova u uzorku iznosi 0,3687 µg/kg.

Uzorak 6 -3A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tabela 17. Dobijene koncentracije PAH – ova u uzorku 7 – S1A




+ Krizen 0,4413 11. Fluoren 0,0725


Slika 33. Histogramski prikaz rezultata odabranih vrsta PAH - ova u uzorku 7 – S1A

U ovom uzorku najveću koncentraciju ima Acenaftilen (1), dok najmanju koncentraciju ima Benzo[b]fluoranten (5).Ukupna količina PAH – ova u uzorku iznosi 2,5982µg/kg.

Uzorak 7 - S1A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tabela 18. Dobijene koncentracije PAH – ova u uzorku 8 S2A




+ Krizen 1,9252 11. Fluoren 0,6727

4. Benzo[a]piren 0,1135 12. Indeno[1,2,3-cd]piren

0,1783

5. Benzo[b]fluoranten 0,0300 13. Naftalen 2,5127 6. Benzo[ghi]perilen 0,0954 14. Fenantren 0,3302 7. Benzo[k]fluoranten 0,020 15. Piren 1,3418 8. Acenaften 5,3259 Ukupno PAH – ova 13,7054


U ovom uzorku najveću koncentraciju ima Acenaften (8), dok najmanju koncentraciju

ima Benzo[k]fluoranten (7). Ukupna količina PAH – ova u uzorku iznosi 13,7054 µg/kg.

Uzorak 8 - S2A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15





+ Krizen 0,5516 11. Fluoren 0,8600


0,0585


Slika 35. Histogramski prikaz rezultata odabranih vrsta PAH - ova u uzorku 9 –S3A

U ovom uzorku najveću koncentraciju ima Acenaftilen (1), dok je najmanja koncentracija Benzo[k]fluorantena (7). Ukupna količina PAH – ova iznosi 44,4095 µg/kg.

Uzorak 9 - S3A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15





+ Krizen 11,9503 11. Fluoren 2,8587


2,3976



U ovom uzorku najveću koncentraciju ima Acenaftilen (1), dok najmanju koncentraciju ima Benzo[k]fluoranten (7).Ukupna količina PAH – ova iznosi 161,4283 µg/kg.

Uzorak 10 - S4A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15





+ Krizen 18,6476 11. Fluoren 13,7261


3,3999


Slika 37. Histogramski prikaz rezultata odabranih vrsta PAH - ova u uzorku 11 –S5A

U poslednjem uzorku najveću koncentraciju ima Acenaften (8), dok najmanju

koncentraciju ima Benzo[b]fluoranten(5). Ukupna količina PAH – ova iznosi 347,3782µg/kg.

Uzorak 11 - S5A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

5. Zaključak

Cilj ovog rada bio je određivanja sadržaja odabranih vrsta PAH – ova u uzorcima

zemljišta Za potrebe ovog rada, uzeto je 11 model uzoraka zemljišta koji su sadržavalili PAH – ove

izgrupe 16 prioritetnih PAH – ova koji su pokazatelji zagadjenja životne sredine: naftalen, acenaftilen, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, piren, benzo(a) antracen, krizen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)piren, indeno(1,2,3-cd)piren, dibenzo(ah)antracen, benzo(ghi)perilen.PAH – ovi su iz uzoraka ekstahovani acetonitrilom QuEChERS metodom za pripremu uzoraka pošto je brza, jevtina, jednostavna za izvođenje i dovoljno efikasna.

U 6 uzoraka od ukupno 11 ispitivanih, količina PAH – ova bila je ispod vrednosti koje

propisuje EU za šumska i ruralna područja.

Najmanja koncentracija u većini uzoraka bila je koncetracija benzo(b)fluorantena (nalazio se najmanjom koncentracijom u 4 uzorka),dok je najveću koncetraciju u uzorcima imao acenaftilen (u čak 7 od 11 uzoraka).

Glavni problem koji se javljao pri ovoj analizi je nemogućnost razdvajanja pikova benzo(a)antracena i krizena, čija su retenciona vremena bliska pa je kvatitativna analiza uzoraka zemljišta na prisustvo PAH – ova izvršena kao analiza smeše ova dva jedinjenja, što navodi na zaključak da je potrebno potražiti neku drugu metodu analize, odnosno upotrebom druge kolone moglo bi se izvršiti razdvajanje ovih jedinjenja.

6. Reference

1. Agarwal T. (2009), Concentration level, pattern and toxic potential of PAHs in traffic soil of

Delhi, India, Journal of Hazardous Materials Vol. 171, 2009, pp. 894–900 2. Agilent MassHunter Workstation Software, Quantitative Analysis, Familiarization Guide

(2012), Agilent Technologies Inc. 3. Cvetković J., Dimitrijević M., Stankov Jovanović V., Mitić V. (2013), Analiza policikličnih

aromatičnih ugljovodonika u hrani i uzorcima iz životne sredine, Hemijskipregled, god. 54, broj 6, Srpsko hemijsko društvo

4. Đinović J., Popović A., Spirić A., Tarubatović l., Jira W (2008), 16 EU prioritetnih policikličnih aromatičnih ugljovodonika (PAH jedinjenja) u dimu drveta i dimljenoj pršuti, original naučni rad, BIBLID 0494-9846, Institut za tehnologiju mesa, Beograd

5. Gavrančić S., Skala D., (2010) Polihlorovani bifenili, osobine, primena i tehnologije razgradnje, Tehnološko – metalurški fakultet, Beograd, stručni rad 547.622/.626:539.2:625.5

6. Fagbote O.; Olanipekun E. (2013), Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) in soil of Agbabu, Nigeria, 1 st Annual International Interdisciplinary Conference, AIIC 2013, 24-26 April, Azores, Portugal

7. Fagnani D. (2010), Biological activity and environmental removal of Benzo(a)pyrene, the most carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbon, Drexel University, Chem 367

8. Lundstedt S. (2003), Analysis of PAHs and their transformation products in contaminated soil andremedial processes, Umeå University, Sweden

9. Klinčić D. ; Herceg Romanić S.(2010), Kemijske metode određivanja hidroksiliranih metabolite policikličkuh aromatski ugljovodika i poliklorbigenila u biološkome materijalu, Institut za medicinska istraživanja i medicine rada, Zagreb, Hrvatska Arh Hig Rada Toksikol 2010;62:77-89

10. Laboratorija za uzorkovanje zemljišta i agroekologiju (2006), Institut za ratarstvo i povrtarstvo

11. Leovac A., Novi trendovi u pripremi uzoraka za analizu organskih polutanata, Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno – matematički fakultet, Departman za hemiju, biohemiju, i zaštitu životne sredine, preuzeto 05.septembra sa http://www.cecra.dh.pmf.uns.ac.rs/pdfww2011/Leovac%20Anita-Organski

12. Sekulić P., Bogdanović D., Pucarević M., Milošević N., Vasin J.,Šeremešić S., (2006) Projekat, Kontrola kvaliteta životne sredine na teritoriji AP Vojvodine, (str.18-21), Novi Sad, Naučni institute za ratarstvo i povrtarstvo, BROJ : 08-100/526

http://www.cecra.dh.pmf.uns.ac.rs/pdfww2011/Leovac%20Anita-Organski

Documents

Određivanje organskih zagađivača - pmf.ni.ac.rs · materijal, polihlorovani bifenili poseduju niz korisnih osobina, što je dovelo do veoma velike upotrebe - proizvodnja izolacionih