1

Organski Polutanti u Vodi

2

Organske Supstance u Vodi

• Kontaminacija hidrosfere organskim

jedinjenjima je u stalnom porastu

• Ovo se ne odnosi samo na koncentraciju tih

jedinjenja, nego na njihov kvantitet i stetnadejstva.

• Organski polutanti su prisutni kako u

podzemnim tako i u povrsinskim vodama.

• Brojni su izvori ovih polutanata koji dolaze u

vode.

3

Organski Polutanti Prirodnih Voda

Prirodni

• Dolaze iz tla i sedimenata kao produkti biotickih

(zivotnih) aktivnosti biljnih i zivotinjskih

organizama koji zive u vodi.

Vjestacki

• Industrijske aktivnosti ljudskog drustva koje

prouzrokuju brojne hemijske otpade.

4

Wastewater treatment plant

5

Bioloski aspekt

Mnoge supstance su:

- biorazgradive ili su

- hemijski i biohemijski postojane i mogu biti

nakupljene u hidrosferi

• Dolazi do negativnog uticaja na bioloski

makro svijet.

6

Kategorizacija organskih supstanci

u vodi

Dijele se u 2 grupe:

• Stetne

• Bezopasne

7

Voda za Pice

• U vodama za pice ,organske materije su

prisutne u desetinama mgL-1.

• Njihova kolicina u povrsinskim vodama se

krece oko 10-tih dijelova mgL-1 pa do gL-1u

zagadjenim industrijskim otpadnim

vodama.

• U povrsinskim vodana se moze naci od

100-1000 organskih jedinjenja

8

• Organske supstance primarno uticu na kvaliteti osobine prirodnih voda

• Neke organske supstance su toksicne i mogu

izazvati kancerogene, mutagene i teratogene efekte.

• Druge organske supstance iako netoksicne, mogu jako negativno uticati na balans oksigena u rijekama.

9

• Zahvaljujuci veoma velikom broju organskih supstanci prisutnih u vodi, neophodno je identificirati supstance koje su rezistentne sa hemijskog i bioloskog aspekta

• Sa aspekta biotransformacije, neophodno je saznati mogucnost biorazgradljivosti tihsupstanci kao i njihovih metabolita koji se stvaraju.

10

• Imajuci u vidu ogroman broj hemikalija koje se

pojavljuju u vodi, ciji se broj cak povecavanakon biotransformacije, evidentno je da je

evaluacija ponasanja tih svih specificnih

supstanci prakticno nemoguca.

• Samo u nekim slucajevima je ponasanje ovih

supstanci kompletno i precizno poznato.

11

Neke od organskih polutanata koje

se odredjuju u vodi i tlu

• Mineralna ulja

• Masti i ulja

• Pesticidi

• Insekticidi npr.organohlorni insekticidi: lindan,

heptahlor, aldrin, DDE, endrin, DDD, DDT,

metoksihlor, heksahlorbenzol, heptahlorepoksid,

BHC itd.)

12

Pesticidi

• • INSEKTICIDI (protiv kukaca)

• • LARVICIDI (protiv larvi)

• • HERBICIDI (protiv biljaka)

• • FUNGICIDI (protiv gljivica)

• • BAKTERICIDI (protiv bakterija)

• • RODENTICIDI (protiv glodavaca)

• • LIMACIDI (protiv puževa)

• • AKARICIDI (protiv grinja, crva)

• • NEMATOCIDI (protiv parazita)

• • DRUGI (protiv algi,riba, ptica, crva, virusa itd., a indirektno ili cak direktno protiv ljudi).

13

Organohlorni insekticidi

heptahlorlindan Aldrin

DDE(Dichlorodiphenyldichloroethylene) Endrin

14

DDD(Dichlorodiphenyldichloroethane)

insekticid

DDT(Dichlorodiphenyltrichloroethane)

pesticid

Metoksihlorinsekticid

Heksahlorbenzol(HCB, BHC)

fungicid

15

insekticid

16

• Polihlorirani bifenili (PCBs)

• Policiklicki aromatski ugljikovodici (PAHs)

• Herbicidi

(npr. na bazi triazina: atrazin, simazin, propazin)

• Sapuni i deterdzenti

• Fenoli itd.

17

Herbicidi

Atrazin Simazin

propazin

18

Polarne supstance koje se

mogu naci u vodama• Ostaci lijekova koje koriste ljudi

• Antibiotici

• Lijekovi koji se koriste u veterini

• Polarni herbicidi i metaboliti

• Aminopolikarboksilatni kompleksirajuci agensi

• Amini

• Metaboliti surfaktanata

• Trihalometani (THMs), haloacetatne kiseline (HAAs)

19

Analiticke Metode za Polarne

Polutante• Analiticki procesi

• Predtretman uzorka (sample pretreatment) i ekstrakcija analita

- predtremtnam uzorka

- Cvrsti uzorci

- Vodeni uzorci

- Solid phase extraction (SPE)

- Mikroekstrakcija

20

Gasna hromatografija (GC)

• Derivatizacija

• Alkilacija i esterifikacija

• Aciliranje

• Silylation

• Separacija i detekcija

21

Tecna hromatografija-masena spektrometrija(LC-MS)

Tecna hromatografija

• Ionski analiti

• Neionski analiti

• Amfoterna jedinjenja

• Multirezidualne metode

• Hiralna separacija

22

Tecna hromatografija.masena spektrometrija(LC-MS)

Masena spektrometrija

• Ionizacija

• Maseni spektrometri i modeli operacije

• Strategija kvantitacije i efekat matriksa

23

Analiticki procesi

24

Predtretman uzorka

• Prije ekstrakcije i determinacije uzorka

• Ukjucuje:

- Konzerviranje uzorka (cuvanje na tamnom i hladnom mjestu –20°C ili 4°C, ako se ne analiziraju odmah)

- Filtriranje- Podesavanje pH ( nacin konzerviranja), nakon filtracije, da bi se izbjegli gubitci tokom filtriranja povecnjem hidrofobnosti analita

- Sušenje i homogenizacija cvrstih uzoraka itd.

25

Čvrsti uzorci

• Manje razvijene metode za odredjivanje polarnih jedinjenja iz cvrstih uzoraka, uglavnom taloga (sedimenta) i mulja.

• Da bi se razvila odgovarajuci uslovi za

ekstrakciju, treba se voditi racuna o:

- interakciji matrix-analit

- I da li su te interakcije hodrofobne ili elektrostatske

26

Čvrsti uzorci

1. Soxhlet - klasican nacin ekstrakcije• Velike kolicine rastvaraca i uzorka

• Zahtjeva puno vremena

2. Unaprijedjeni nacini extrakcije• MAE (microwave assisted extraction)

• SFE (supercritical fluid extraction)

• PLE (pressurized liquis extraction)

• USA(ultrasound assisted extraction )Vecina je potpuno automatizovana, sto je prednost

nad Soxhlet ekstrakcijom

27

Vodeni uzorci

• Ekstrakcija mora biti sto selektivnija (da se minimizira

koekstrakcioni matrix, koji bi mogao interferirati sa

analitom tokom detekcije).

• SPE je standardna procedura

• LLE (liquid liquid extraction)-vazna za samo nekoliko aplikacija npr. Determinacija haloacetatnih kiselina

• Alternative SPE su mikroextrakcione tehnike, SPME (solid-phase microextraction) i cesce, LPME (liquid-phase microextraction).

- zahtjevju manje rastvaraca i uzorka

28

Solid-phase extraction

(SPE)

www.forensictox.ufl.edu/sample/extract.swf

animacija

• Najcesce koristen metod extrakcije za polarne

organske analite u vodenim uzorcima.

• Pet osnovnih koraka kod SPE:

1. Kondicioniranje solid phase sorbenta

2. Apliciranje uzorka

3. Ispiranje kolone

4. Susenje kolone

5. Eluiranje uzorka

29

Solid-phase extraction

(SPE)

• http://www.sigmaaldrich.com/Graphics/Su

pelco/objects/4600/4538.pdf

Tipovi faza:

Reversed phase packings

Normal phase packings

Ion exchange packings

Adsorption packings

30

31

How Compounds Are Retainedby the Sorbent

32

33

34

Selektivna ekstrakcija

• Selektivna ekstrakcija. Izabere

se SPE sorbent koji ce

selektivno vezati komponente

uzorka-ili analit ili necistoce.

• Selektovana komponenta

zaostaje kada se uzorak

propusti krot SPE tubuili disk

35

Selektivno pranje (ispiranje).

• Komponenta koja nas interesira i necistoce zajedno zaostaju na pakovanju SPE kada se uzorak propusti kroz kolonu (tubu). Nakon toga se necistice ispiru sa rastvorom koji je dovoljno jak da ih ukloni ali slab da ostavi komponentu koja nas interesira na adsorbentu SPE.

36

Selektivno Eluiranje.

• Komponenta koja nas

interesira, analit, seeluira sa otapalom,

a koji istovremeno

ostavlja nesistoce

jako vezane za

sorbent SPE.

37

SPE je proces u pet koraka

38

39

Hardware and Accessories for Processing Samples

40

41

42

43

Izbor odgovarajuce aparature za

SPE

Zavisi od:

• Volumena uzorka

• Stepena zaprljanja

• Kompleksnosti matriksa uzorka

• Kolicine komponente koja se odredjuje

• Tip otapala zavisi od matrixa uzorka

44

Sample pretreatment

• Podesavanje pH

45

Voda za pice, podzemne vode i otpadne vode

• Mogu se direktno extrahirati pomocu SPE, ako

nema cvrstih cestica.

• Podzemne i otpadne vode moraju se filtrirati

prema proceduri

• Filtriranje moze smanjiti recoveries, ako je analit

vezan za cestice koje se uklanjaju. Ako je

moguce nemojte filtrirati uzorak.

46

• Propustite nefiltrirani uzorak kroz SPE tubu i

tokom eluiranja pustite da otapalo prolazi preko

cestica na adsorbentu.

• U vecini slucajeva za vodene uzorke se koriste

reversed ili ion exchange SPE procedure

47

Masti i ulja

• Procesuiraju se pod normal phase

uslovima, jer se ne mogu razblazivati

vodom

• Sredstvo za razblazivanje je obicno

umjereno polarno do nepolarno kao npr.

Heksan ili hlorirani rastvaraci

• Za sakupljanje ulja u u vodenim uzorcima

koristi se reverzna faza SPE