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BUWAL Agroscope FAL RECKENHOLZ EPFL-ENAC-CECOTOX
Rahel Brändli1, 2, Thomas Bucheli2, Thomas Kupper1, Hans Jörg Bachmann2, Franz Stadelmann2, Joseph Tarradellas1
1 Laboratory for Environmental Chemistry and Ecotoxicology (CECOTOX) Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
2Agroscope FAL Reckenholz
Analyse de PAH et PCB dans le compost et digestat: Mise en point de la méthode
Analyse de PAH et PCB dans le compost et digestat: Mise en point de la méthode
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IndexIndex
Préparation de l‘échantillon et stockage
Extraction avec ASE
Purification
Séparation et détection
Taux de récupération
Problèmes
Perspective
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C‘est tout du compostC‘est tout du compostMatière org: 30-60%
Matière sec : 30-50%
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Préparation de l‘échantillon et stockagePréparation de l‘échantillon et stockage
Broyage nécessaire, mais impossible en état d’origine
Séchage nécessaire
PAH et PCB sont des substances semi-volatile et ubiquitaire
Pas de séchage à température élevée (volatilisation et contamination mutuel)
Pas de séchage à température ambiante: déposition
Pas de lyophilisation: volatilisation et contamination mutuel
Pas de congélation: changement de matrice
Solution choisie: sécher chimiquement avec de Na2SO4 et après broyage avec un moulin à couteaux
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Préparation de l‘échantillonPréparation de l‘échantillon
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StockageStockage
Condition d‘extraction ASE:
Dionex Applicationnote 313
15 PAH 7 PCB
Condition d‘extraction ASE:
Dionex Applicationnote 316
g/k
g dw
0
2000
4000
6000
8000
Compost/Na2SO4
Digestate/Na2SO4
Input material/Na2SO4
Compost/HM
Input Material/HM
t=0 (n=2-3)
t=3 Mt (n=1)
t=8 Mt (n=1)
g/k
g dw
0
10
20
30
Compost/Na2SO4
Digestate/Na2SO4
Input material/Na2SO4
Compost/HM
Input Material/HM
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Extraction avec ASEExtraction avec ASE
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Point de départ: Condition de l‘extractionPoint de départ: Condition de l‘extraction
PAHApplicationnote 313
PCB Applicationnote 313
solvant DCM/Aceton 1:1 (v:v) Hexan/Aceton 1:1 (v:v)
température 100oC 100oC
pression 14 MPa (2000psi) 14 MPa (2000psi)
nombre de cycle 3x5min (1x5min) 3x5min (1x5min)
flush volume 60% 60%
purge 1 MPa 60 s 1 MPa 60 s
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Extraction avec des solvants différentesExtraction avec des solvants différentes
Hexan TolueneAcetonHex:Act3:1
Hex:Act1:1
Tol:Act3:1
Tol:Act1:1
DCM DCM:Act3:1
DCM:Act1:1
DCM:Act1:3
blank
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Différent Solvants:Concentrations de PAH et PCBDifférent Solvants:Concentrations de PAH et PCB
Fraction of Acetone
g/k
g dw
0
5
10
15
20
25
30
35
0% 50% 75%25% 100%
7 PCB (n=3)
Hexan
Toluene
Dichlormethan
Applicantionnote 316
Hexan
Toluene
Dichlormethan
Applicantionnote 313
Fraction of Acetone
g/k
g dw
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0% 50% 75%25% 100%
15 PAH (n=3-4)
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Différent températures d‘extraction:Concentrations de PAH et PCBDifférent températures d‘extraction:Concentrations de PAH et PCB
Condition d‘extraction ASE:
Dionex Applicationnote 313, avec Aceton:Hexan 3:1 comme solvant
Condition d‘extraction ASE:
Dionex Applicationnote 316, avec Aceton:Toluene 3:1 comme solvant
Extraction Temperature [oC]80 100 120 140
g/k
g dw
0
530
35
Extraction Temperature [oC]
80 100 120 140 160 180
g/k
g dw
0
1000
2000
3000
7 PCB (n=3-4)15 PAH (n=4)
température proposé par Dionex température proposé par Dionex
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Différent pressions d‘extraction:Concentrations de PAH et PCBDifférent pressions d‘extraction:Concentrations de PAH et PCB
Condition d‘extraction ASE:
Dionex Applicationnote 313, avec Aceton:Hexan 3:1 comme solvant et une température de 140oC
Condition d‘extraction ASE:
Dionex Applicationnote 316, avec Aceton:Toluene 3:1 comme solvant et une température de 120oC
Extraction pressure [psi]1000 1500 2000 2500
g/k
g dw
0
5
1025
30
35
7 PCB (n=3-6)
Extraction pressure [psi]1000 1500 2000 2500
g/k
g dw
0
1000
2000
3000
15 PAH (n=3-6)
pression proposé par Dionex pression proposé par Dionex
Réunion du projet compost 29.10.04 13BUWAL Agroscope FAL RECKENHOLZ EPFL-ENAC-CECOTOX
Deuxième extractionDeuxième extraction
PCBPAH
deuxième extraction
blanc de méthode
PCB 28 nd 0%
PCB 52 0% 0%
PCB 101 4% 3.1%
PCB 118 0% 0%
PCB 153 4% 0.6%
PCB 138 3% 0.5%
PCB 180 0% 0%
7 PCBs 2% 0.9%
deuxième extraction
blanc de méthode
Naphtalene
Acenaphthylene
Fluorene
Fluoranthene
Benzo(a)anthracene
Benzo(a)pyrene
Benzo(g,h,j)perylene
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Conditions optimaux pour l’extraction ASE du compostConditions optimaux pour l’extraction ASE du compost
PAH PCB
solvant Aceton:Hexan 3:1 Aceton:Toluene 3:1
température 140 oC 120 oC
pression 1500 psi 2000 psi
nb de cycle 3x5min 3x5min
flush volume 50% 50%
purge 1 MPa 60 s 1 MPa 60 s
Réunion du projet compost 29.10.04 15BUWAL Agroscope FAL RECKENHOLZ EPFL-ENAC-CECOTOX
Purification et DedectionPurification et Dedection
Purification
Filtration par un entonnoir de Na2SO2, évaporation
PAH: secouer avec DMF/cyclohexan, colonne de silicagel neutre
PCB: colonne triple (silicagel conditionné acide, basic et neutre)
Séparation et Détection
GC-MS
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PurificationPurification
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Purification PAHPurification PAH
echan-tillion
90% DMF
90% DMF
+ H20
Cyclohexan
1. pas 2. pas
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Purification PAHPurification PAH
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Purification PCBPurification PCB
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Online purification PCBOnline purification PCB
Act:Tol 3:1
avec online purification
blank
filtre
filtre
echantillion
Na2SO4
Si02 acid
Si02 basic
Si02 neutrel
Na2SO4
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Détection GC-MSDétection GC-MSQuantification avec standard interne et standard d‘injection
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Chromatogram Plots
Plot 1: c:\varianws\data\tb041018\komp screen 5 sim.xms RIC MergedPlot 2: c:\varianws\data\tb041018\komp screen 5 msms.xms RIC MergedPlot 3: c:\varianws\data\tb041015\100 pgul-1 pcb std.xms RIC Merged
17.5 20.0 22.5 25.0 27.5 30.0minutes
0%
25%
50%
75%
100%
Norm RIC Merged komp screen 5 sim.xms 1200 CENTROID FILTEREDRIC Merged komp screen 5 msms.xms 1200 CENTROID FILTERED
RIC Merged 100 pgul-1 pcb std.xms 1200 CENTROID FILTERED
Détection GC-MS-MSDétection GC-MS-MS standard
compost en MS
compost en MSMS
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Taux de récuperation et répétabilitéTaux de récuperation et répétabilitéPCBPAH
Taux de récupération**
Recupabsolut
PCB 28 93% 85%
PCB 52 96% 78%
PCB 101 97% 91%
PCB 118 96% 93%
PCB 153 96% 97%
PCB 138 99% na
PCB 180 102% 101%
** R2 > 0.99
Taux de récupération**
Recupabsolut
Naphtalene 9%
Acenaphthylene 15%
Fluorene 17%
Fluoranthene 56%
Benzo(a)anthracene
56%
Benzo(a)pyrene 57%
Benzo(g,h,j)perylene
55%
Répétabilité: congénère séparé: 1-15%
somme: 7%Répétabilité: congénère séparé: 1-30%
somme 3%
** R2 > 0.99
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ProblèmesProblèmes
Extraction:
Flush volume est petit pour les cellule de 33ml Des pertes pendent le ‘flush’ Les volumes dans les vials de l’ASE varient (dépendant du solvant
et de la quantité mise dans la cellule?)
Deux phase dans l‘extrait même après l‘entonnoir à Na2SO4
Détection:
Superposition (PCBs) Des ouliers sont mesurés
Le compost n‘est pas facile à analyser
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Resulats du ScreeningResulats du Screening
g/kg TS (median)16 PAH 6 PCB
échantillons de screening (n=5)
12.5-97.1
(24.3)
sol du NABO (n=23) 50-619
(225)
1-9.4
(3.14)
étude littérature
(n=101, 179)
102-9938
(1870)
nd-227
(38)
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PerspectivePerspective
Terminer avec la mise au point de la méthode et écrire un manuscrite
Adapter la méthode pour le jus de pressage
Analyser les 50 échantillons stockés et stocker et analyser les 50 à venir (avec l’aide)
Étudier la dégradation de certain composés
Étudier les PCBs chiral dans le compost
ev. analyser des autres composés
Présenter mes résultats (dionex, FAL kolloquium)
Réunion du projet compost 29.10.04 27BUWAL Agroscope FAL RECKENHOLZ EPFL-ENAC-CECOTOX
Merci beaucoup pour votre attentions
Des commentaires et questions sont la bienvenue!
Merci beaucoup pour votre attentions
Des commentaires et questions sont la bienvenue!
C’est cool le travail au laboC’est cool le travail au labo