Određivanje sadržaja polikličnih aromatičnih ugljovodonika ... · Policiklični aromatični ugljovodonici – PAU (polycyclic aromatic hidrocarbons – PAH), zbog svog dugog perioda

Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički fakultet

Departman za hemiju

Određivanje sadržaja polikličnih aromatičnih ugljovodonika u

zemljištu

~Master rad~ Mentor: Autor: Dr Vesna Stankov Jovanović Marija Ilić

Niš, 2014.

Редни број, РБР:

Идентификациони број, ИБР:

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

Одређивање садржаја полицикличних ароматичних угљоводоника у земљишту

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/ 43 стране/ 18 табела/ 30 слика

Научна област, НО: хемија Научна дисциплина, НД: аналитичка хемија Предметна одредница/Кључне речи, ПО: полициклични ароматични угљоводоници (PAH), ултразвучна

екстракција, гасна хроматографија, масена спектрометрија

УДК

Чува се, ЧУ: библиотека

Важна напомена, ВН:

Извод, ИЗ: У оквиру овог мастер рада одређивана је концентрација 16 приоритетних полицикличних ароматичних угљоводоника (PAH) у узорцима земљишта применом методе гасне хроматографије – масене спектрометрије (ГХ/МС). PAH – ови су из узорака земљишта екстраховани системом растварача хексан – ацетон, уз помоћ ултразвука, узорци су затим анализирани методом ГХ/МС и квантификација урађена применом софтверског пакета MassHunter. На основу добијених резултата закључено је да је у већини узорака основни извор контаминације земљишта нафтален (0,284 – 119,240 μg/kg), док је најмања концентрација у највећем броју узорака била за кризен и бензо[a]антрацен (0 до 0,172 μg/kg).Укупна концентрација свих PAH-ова се налази у опсегу од 1 972 μg/kg до 58 879μg/kg

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 master degree thesis

Author, AU: Marija Ilić

Mentor, MN: Vesna Stankov Jovanović

Title, TI: Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons concentration in soil

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/

6 chapters/ 43 pages/ 18 tables/ 30 pictures

Scientific field, SF: chemistry

Scientific discipline, SD: analitical chemistry

Subject/Key words, S/KW: polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), ultrasonic extraction, gas chromatography, mass spectrometry

UC

Holding data, HD: library

Note, N: Abstract, AB: In this master thesis, the concentrations of 16 priority polycyclic aromatic

hydrocarbons in soil samples were determinated by gas chromatography - mass spectrometry method (GC/MS). PAHs were extracted from soil samples ultrasonically, using solvent system hexane – acetone, followed by GC/MS analysis and quantification was performed applying the soft wear package Mass Hunter. Based on the results, it was concluded that in most samples the main source of contamination of soil was naphthalene (0.284 – 119.24 μg/kg), while the lowest concentrations in the majority of samples was the one for chrysene and benzo[a] anthracene (0 – 0.172 μg/kg). Total concentration of all analysed PAHs was within the range of 1.97 μg/kg to 518.879 μg/kg.

Accepted by the Scientific Board on, ASB: January the 15th 2014

Defended on, DE:

Defended Board, DB: President:

Member:

Member, Mentor:

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

Želim da se zahvalim svojoj mentorki, profesorki dr Vesni Stankov Jovanović, vanrednom profesoru na Departmanu za hemiju Prirodno - matematičkog fakulteta Univerziteta u Nišu, na ukazanoj pomoći prilikom definisanja teme rada, njenih teorijskih okvira i tokom organizovanja izvođenja eksperimentalnog rada. Takođe, zahvalila bih se i profesorki dr Violeti Mitić na savetima i sugestijama pri pisanju rada.

Neizmernu zahvalnost dugujem i doktorantima Jeleni Cvetković, Mariji Dimitrijević, Mariji Ilić i Strahinji Simonivuću, na nesebičnoj pomoći prilikom izrade eksperimentalnog dela ovog diplomskog rada.

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

Sadržaj

1. Uvod.............................................................................................................................1

2. Teorijski deo 2.1. PAH – ovi...........................................................................................................2

2.1.1. Definicija PAH – ova i struktura...................................................................2

2.1.2. Osobine PAH – ova, rasprostranjenost i poreklo..........................................6

2.1.3. Mehanizam formiranja................................................................................10

2.1.4. Toksičnost PAH – ova.................................................................................10

2.1.5. Toksikokinetika...........................................................................................11

2.1.6. Degradacija PAH – ova u životnoj sredini..................................................13

2.2. Tehnike analize PAH – ova u uzorcima zemljišta.................................14

2.2.1. Uzorkovanje................................................................................................14

2.2.2. Ekstrakcija...................................................................................................15

2.2.3. Prečišćavanje...............................................................................................16

2.2.4. Metode analize............................................................................................16

2.2.5.Gasna hromatografija...................................................................................17

2.2.6. Masena spektrometrija................................................................................18

2.3. Pregled literature............................................................................................19

3. Eksperimentalni deo

3.1. Faze eksperimentalnog rada........................................................................22

3.2. Aparatura..........................................................................................................22

3.3. Pribor.................................................................................................................22

3.4. Reagensi............................................................................................................22

3.5. Ultrazvučna ekstrakcija................................................................................23

3.6. Prečišćavanje uzoraka...................................................................................23

3.7. Analiza..............................................................................................................24

3.8. Obrada dobijenih rezultata...........................................................................25

4. Rezultati i diskusija.................................................................................................28

Kvantitativna analiza.......................................................................................31

5. Zaključak....................................................................................................................41

6. Reference...................................................................................................................42

1. Uvod

Policiklični aromatični ugljovodonici – PAU (polycyclic aromatic hidrocarbons – PAH), zbog svog dugog perioda degradacije u životnoj sredini i toksičnog delovanja spadaju u grupu perzistentnih organskih zagađivača (Persistent Organic Pollutants – POPs) . Njihovi proizvodi degradacije (kiseonični i azotovi derivati) takođe predstavljaju opasnost po životnu sredinu. Samim tim PAH – ovi i njihovi produkti degradacije prestavljaju toksična organska jedinjenja. Oni pokazuju kancerogeno delovanje, dovode do akutne toksičnosti, razvojne i reproduktivne toksičnosti, citotoksičnosti i genotoksičnosti. Iako toksični, PAH – ovi se mogu naći u hrani i životnoj sredini. PAH – ovi u životnoj sredini mogu biti prirodnog ili antropogenog porekla. PAH – ovi se sastoje iz dva ili više kondenzovana benzenova prstena, a nastaju kao posledica nepotpunog sagorevanja uglja, nafte, naftnog gasa, organskog otpada i raznih organskih supstanci. Postoji više od 100 različitih PAH – ova koji se najčešće javljaju u smešama, ali se u nekim slučajevima mogu pronaći i kao pojedinačna jedinjenja.

PAH – ovi su veoma rasprostranjeni u svim delovima biosfere. Mogu se naći u industrijskim i komunalnim otpadnim vodama, odakle se veoma brzo distribuiraju kroz hidrosferu i bivaju transformisani. Takođe, usled nepotpunog sagorevanja organskih materija i nastajanja finog aerosola otpadnih voda mogu se naći i u atmosferi. . Najveća akumulacija PAH – ova zabeležena je u zemljištu, kao posledica izlivanja nafte, šumskih požara, aktivnosti vulkana, prisustva industrijskog i komunalnog otpada u zemljištu i atmosferske depozicije.

Ugljovodonici, u koje spadaju i PAH – ovi, mogu biti degradirani pod dejstvom mikroorganizama i sunčeve svetlosti. Kako su i produkti degradacije PAH – ova kao i sami PAH – ovi veoma štetni, mora se pratiti njihova količina u životnoj sredini i primenjivati odgovarajući postupci za degradaciju i eliminaciju iz okruženja. Zbog potencijalnog kancerogenog i mutagenog dejstva koje imaju, veoma je važno praćenjekoncentracije PAH-ova u ljudskom okruženju. Iz tih razloga, propisane su granične vrednosti koncentracija ovih jedinjenja u različitim uzorcima.

Cilj ovog master rada je određivanje koncentracije određenih PAH – ova u uzorcima zemljišta primenom GC/MS metode. PAH – ovi su iz uzoraka zemljišta ekstrahovani sistemom rastvarača heksan – aceton, uz pomoć ultrazvuka. Za ovaj rad ispitivana je koncentracija PAH – ova, koje Evropska Unija propisuje kao važne pokazatelje zagađenja životne sredine: acenaftilen, antracen, acenaften, benzo[a]antracen, benzo[a]piren, benzo[b]fluoranten, benzo[ghi]perilen, benzo[k]fluoranten, krizen, dibenzo[a,h]antracen, fluoranten, fluoren, indeno[1,2,3-cd]piren, naftalen, fenantren, piren.

2.1. Policiklični aromatični ugljovodonici (PAU, PAH)

2.1.1. Definicija PAH – ova i struktura

Policiklični aromatični ugljovodonici (PAH) predstavljajui jednu od najrasprostranjenijih grupa organskh polutanata u životnoj sredini. Hemijski gledano, to su jedinjenja organskog porekla koja u svojoj strukturi sadrže dva ili više kondenzovanih aromatičnih prstenova. Sastoje se uglavnom iz ugljenika i vodonika, ali u ovu grupu jedinjenja spadaju i derivati PAH – ova kod kojih su atomi ugljenika zamenjeni atomima azota, sumpora ili kiseonika čineći tako heterociklična aromatična jedinjenja. Postoji preko 100 različitih PAH – ova, sa većim ili manjim brojem kondenzovanih prstenova, međutim, oni koji su najzastupljeniji u životnoj sredini sadrže od dva do sedam benzenovih jezgaraa. Pored različitog broja kondenzovanih prstenova, PAH – ovi se razlikuju i po rasporedu prstenova i po prisustvu i rasporedu bočnih nizova. Tako na primer, PAH – ovi sa istim brojem kondenzovanih prstenova, se mogu bitno razlikovati osobinama u zavisnosti od toga da li su ti prstenovi raspoređeni linearno, ugaono ili u obliku klastera ( Lundstedt S., 2003.).

Iako postoji veliki broj različitih PAH – ova, za istraživanje i praćenje njihovih koncentracija u uzorcima iz životne sredine Evropska Unija definiše kao prioritetne samo njih 16 (European Commision, 2005.) čija imena i strukturne formule su prikazane u Tabeli 1.

Tabela 1: EU prioritetni policiklični aromatični ugljovodonici

Naziv Strukturna formula Molekulska formula

Molekulska

masa

Naftalen

C10H8 128

Acenaftilen

C12H8 152

Acenaften

C12H10 154

Fluoren

C13H10 166

Fenantren

C14H10 178

Antracen

C14H10 178

Fluoranten

C16H10 202

Piren

C16H10 202

Benzo[a]antracen

C18H12 228

Krizen

C18H12 228

Benzo[b]fluoranten

C20H12 252

Benzo[k]fluoranten

C20H12 252

Benzo[a]piren

C20H12 252

Indeno[1,2,3-cd]piren

C22H12 276

Dibenzo[a,h]antracen

C22H14 278

Benzo[ghi]perilen

C22H12 276

Najprostiji PAH – ovi su fenantren i antracen, oba sa po tri kondenzovana prstena. Najrasprostranjeniji su oni koji sadrže pet ili šest kondenzovanih prstenova. Oni sa šest kondenzovanih prstenova nazivaju se ˝alternativni PAH – ovi˝, dok se neki iz te grupe nazivaju i ˝benzenoidnim PAH – ovima˝. U takozvane ˝male˝ PAH – ove spadaju oni molekuli koji sadrže do šest kondenzovanih benzenovih jezgra, dok se oni sa više od šest nazivaju ˝velikim˝ PAH – ovima. Osobine i biološka aktivnost u ovim grupama se znatno razlikuju, što je posledica kinetičkih ograničenja usled voluminoznosti molekula kao i molekulske mase. Iako ˝veliki˝ PAH – ovi imaju mogućnost za postojanje većeg broja izomera, to ipak nije slučaj. Istraživanja se najčešće baziraju na proučavanju takozvanih malih PAH – ova, što je najčešće posledica dostupnosti uzoraka.

Postoji nekoliko različitih načina za imenovanje PAH – ova, međutim, najveću primenu našla je nomenklatura koju je ustanovila Međunarodna unija za čistu i primenjenu hemiju (IUPAC), koja se zasniva na sledećim pravilima (Slika 1):

1. Struktura jedinjenja piše se tako da najveći broj prstenova leži u horizontalnom redu;

2. Horizontalna i vertikalna osa povlače se kroz centar horizontalnog reda, a molekul se orijentiše 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 prstenova, obeležavaju se slovima abecede, pri čemu slovo ˝a˝ predstavlja vezu između atoma

obeleženih sa 1 i 2. Slovna obeležja takođe su orijentisana 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.

Slika 1. Struktura molekula PAH – ova i numeracija C atoma

Neznatan broj molekula (npr. fenantren i antracen) odstupa od navedenih pravila za imenovanje PAH – ova. Neki od njih mogu se videti na Slici 2 (N. K. Nagpal, 1993.).

Slika 2. Odstupanje od pravila numeracije i nomenklature PAH - ova

2.1.2. Osobine PAH – ova, rasprostranjenost i poreklo

Fizičke i hemijske osobine PAH – ova u mnogome zavise od njihove molekulske mase. Boja PAH – ova u čvrstom stanju može biti bela, bledo zelena, žuta, ali mogu biti i u vidu bezbojnih kristala. Takođe, većina PAH – ovi pokazuje dobru liposolubilnost, otpornost na fotorazgradnju i mogućnost fluorescencije u pobuđenom stanju. PAH – ovi pokazuju karakteristične UV spektre na čemu se zasniva mogućnost njihove analize i kvantifikacije.

Na osnovu razlika u osobinama pravi se gruba podela PAH – ova na PAH – ove niske molekulske mase (LMW) i PAH – ove velike molekulske mase (HMW). Tako se, na primer, otpornost prema oksidaciji ili redukciji smanjujesa povećanjem molekulske mase, dok rastvorljivost u vodi i isparljivost opadaju sa povećanjem molekulske mase jedinjenja. Neke veličine kao što su rastvorljivost, definisana koeficijentom rastvorljivosti u sistemu oktanol: voda (Kow) i napon pare (Pa) razlikuju se od pet do dvanaest redova veličine sa povećanjem broja prstenova od dva do šest, što se može videti u Tabeli 2 (Lundstedt S., 2003.). Kao rezultat različitih osobina javlja se njihova različita rasprostranjenost, ponašanje i distribucija u životnoj sredini, kao i njihov uticaj na biološke sisteme, toksičnost i drugo.

Tabela 2: Fizičke osobine policikličnih aromatičnih ugljovodonika

PAH Broj prstenova

Molekulska masa

Rastvorljivost u vodi (mg/L)

Napon pare (Pa) log Kow

Acenaftilen 3 152 16 9*10-1 3,37

Antracen 3 178 0,045 1*10-3 4,54

Benzo[a]antracen 4 228 0,011 2,8*10-3 5,91

Benzo[a]piren 5 252 0,0038 7*10-7 5,91

Benzo[b]fluoranten 5 252 0,0015 - 5,80

Benzo[ghi]perilen 6 276 0,00026 1,4*10-8 6,50

Benzo[k]fluoranten 5 252 0,0008 5,2*10-8 6,00

Krizen (93%) 4 228 0,006 5,7*10-7 5,91

Dibenzo[a,h]antracen 6 278 0,006 3,7*10-10 6,75

Fluoranten 4 202 0,26 1,2*10-3 5,22

Fluoren 3 166 1,9 9*10-2 4,18

Indeno[1,2,3-cd]piren 6 276 0,0019 - 6,50

Naftalen 2 128 31 1*102 3,37

Fenantren 3 178 1,1 2*10-2 4,57

Piren 4 202 0,13 6*10-4 5,18

Acenaften 3 154 3,8 3*10-1 3,92

Na osnovu podataka o različitim fizičkim osobinama (Tabela 2) može se zaključiti da će promet LMW PAH – ova u životnoj sredini biti daleko veći nego što je slučaj sa HMW PAH – ovima. Takođe, usled veće isparljivosti, količina LMW PAH – ova će biti veća u vazduhu, ali će oni biti i skloniji degradaciji pod dejstvom atmosfere. Slično tome, PAH – ovi niske molekulske mase naćiće se u vodenoj sredini delimično ili potpuno rastvoreni, dok će se PAH – ovi velike molekulske mase u vodi i vazduhu naći u obliku nerastvornih stabilnih čestica.

Velike količine PAH – ova bivaju dugotrajno sorbovane od strane organskih materija u zemljištu i na taj način relativno nedostupne za degradaciju. Međutim, izvesna količina PAH – ova niske molekulske mase usled isparavanja, degradacije i izluživanja biva izgubljena tokom vremena. Sa porastom molekulske mase raste i stepen sorpcije organskim materijama u zemljištu, usled povećanja lipofilnosti. Zapravo, istraživanja pokazuju da dolazi do degradacije samih organskih komponenata zemljišta tokom vremena od strane PAH – ova i taj je fenomen poznat pod nazivom ˝starenje˝. Starenje se uglavnom javlja kao posledica spore difuzije unutar zemljišta, ali postoje i drugi mehanizmi koji uključuju formiranje veznih rezidua usled degradacije i na taj način stvaranje fizičkih ˝klopki˝ unutar mikropora u zemljištu. Procesi sorpcije i starenja ograničavaju stepen degradacije zagađivača, ali smanjuju i toksičnost zagađivača u zemljištu, smanjivanjem njihove koncentracije dostupne živim organizmima.

Količina PAH – ova u zemljištu bitno se razlikuje u zavisnosti od okoline. Tako na primer, koncentracija PAH – ova u šumskim predelima iznosi od 5 do 100 μg/kg. Slične količine (10 – 100 μg/kg) PAH – ova karakterišu i ruralne oblasti, dok su za naseljena mesta karakteristične znatno veće koncentracije, reda veličine od 600 do 3000 μg/kg (Georgiadis P., 1999.). U industrijskim oblastima, i u blizini prometnih puteva, koncentracija ovih štetnih materija može biti i znatno veća od pomenutih granica.

PAH – ovi su ubikvitarna jedinjenja. Prisustvo PAH – ova u životnoj sredini javlja se kao posledica bilo prirodnih, bilo antropogenih uticaja. Prirodnim putem, izvesna količina PAH – ova dospeva u biosferu kao posledica šumskih požara, vulkanskih erupcija, hidrotermalnih procesa, dok se neki od njih dobijaju i raspadanjem biljaka, gljiva kao i dejstvom bakterija. Međutim, iako neki od prirodnih načina nastanka mogu biti jako velikih razmera, najveće količine PAH – ova potiču od delovanja antropogenog faktora. Najveć izvore zagađenja predstavljaju zapravo toplane i privatne

kuće koje se tokom zimskog perioda snabdevaju toplotnom energijom sagorevanjem čvstih goriva. Takođe, ogromne količine PAH – ova potiču i od same prerade i proizvodnje nafte, koksa, katrana, asfalta i čađi. Saobraćaj, koji se uglavnom zasnova na korišćenju vozila sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, predstavlja veliki izvor PAH – ova. Velike količine ovih materija mogu se naći u zatvorenom prostoru kao posledica pripreme hrane, pušenja ili zagrevanja pomoću kerozinskih peći (Slika 3). Iako su PAH – ovi svuda rasprostranjeni, njihove koncentracije su znatno veće u blizini samih izvora emisije. Koncentracije ovih jedinjenja su, dakle, znatno veće u urbanim nego u ruralnim i zabačenim oblastima. Kako se radi o lakoprenosivim, ubikvitarnim jedinjenjima, koja se mogu transportovati putem atmosfere, izvesne količine PAH – ova mogu se naći i na udaljenim i nepristupačnim delovima Zemlje. Koncentracija PAH – ova u vazduhu varira u opsegu od 5 do 200000 ng/m3.

Pretpostavlja se da su izvesne količine PAH – ova formirane još u prvih nekoliko milijardi godina posle Velikog praska, zajedno sa formiranjem zvezda i egzoplaneta. Neke studije takođe ukazuju na to da PAH – ovi čine značajan procenat ugljenika u svemiru.

Slika 3. Poreklo PAH – ova u životnoj sredini

Prisustvo PAH – ova u površinskim vodama vezuje se za atmosferska taloženja i ispuštanje industrijskih otpadnih voda u akumulacije, kao i za ispiranje zagađenog zemljišta. Zbog niske rastvorljivost, koncentracija PAH – ova u vodi je znatno manja, reda veličine 1000 ng/L.

Tokom vremena dolazi do akumuliranja PAH – ova u vodi, vazduhu i zemljištu, nakon čega lako mogu da dospeju u lanac ishrane i do samog čoveka. S druge strane, izvesna količina PAH – ova može se naći u hrani usled neadekvatne pripreme, ili kao posledica razgradnje organskih komponenata namirnice, o čemu se posebno mora voditi računa.

2.1.3. Mehanizam formiranja PAH – ova

Iako sam mehanizam nastajanja PAH – ova nije u potpunosti razjašnjen, pretpostavlja se da u osnovi leže reakcije pirolize i pirosinteze. Sam proces počinje pri visokim temperaturama kada dolazi do delimične razgradnje na manje stabilne fragmente, najčešće radikale, koji dalje, simultano, međusobno reaguju stvarajući na taj način stabilna policiklična aromatična jedinjenja. Ovako dobijena jedinjenja su termostabilna. U najvećem broju slučajeva dolazi do pirosinteze produkata koji sadrže dve ili četiri ugljenične jedinice, kao to je slučaj sa etilenskim, odnosno butadienskim radikalima (Slika 4):

Slika 4. Pirosinteza policikličnih aromatičnih ugljovodonika

Kako su dobijena policiklična jedinjena termostabilna, a polazna jedinjenja nestabilna pri visokim temperaturama, to je udeo nastalih PAH – ova veći pri višim temperaturama, oko 500oC. Pri nižim temperaturama 100 – 150oC, uz duži period nastajanja, može nastati izvesna količina, najčešće supstituisanih PAH – ova (Larsen J. C., 2002.).

2.1.4. Toksičnost PAH – ova

Usled velike rasprostranjenosti PAH – ova u svim delovima biosfere i njihovih specifičnih osobina, PAH – ovi mogu veoma lako dospeti kako do mikroorganizama, tako i do kopnenih biljaka, vodenog živog sveta, gmizavaca, ptica, pa i sisara i dospeti u

njihov lanac ishrane. Efekti na živi svet su raznovrsni. Oni utiču na rast, razvoj, metabolizam, izazivaju formiranje i razvoj tumora, dovode do akutne toksičnosti, razvojne i reproduktivne toksičnosti, citotoksičnosti i genotoksičnosti. Mnoga toksikološka ispitivanja potvrdila su uticaj PAH – ova u pogledu oštećenja DNK i izazivanja mutacija, što u nekim slučajevima može dovesti i do formiranja kancera. Sami PAH – ovi su u suštini inaktivni, odnosno sa DNK reaguju metaboliti i supstituisani oblici PAH – ova. Međutim, metabolizam PAH – ova se odvija u višim organizmima. Na taj način se dobijaju jedinjenja veće rastvorljivosti u vodi, pa samim tim može doći do njihove lakše ekskrecije. Nažalost, prilikom metaboličke degradacije može doći i do formiranja reaktivnih jedinjenja koja sa DNK formiraju adukte koji sprečavaju normalno funkcionisanje organizma. Mutacije na DNK pod dejstvom metabolita PAH – ova mogu dovesti do različitih poremećaja, ali tu se pre svega misli na nastanak raka (Air Quality Guidelines for Europe, 2010.).

PAH – ovi različitih struktura pokazuju različitu sklonost ka kancerogenom delovanju. Međutim, istraživanja su pokazala da nesupstituisani molekul treba da sadrži minimum četiri kondenzovana prstena kako bi pokazao kancerogeno delovanje. To ne znači da su svi PAH – ovi sa četiri kondenzovana prstena kancerogeni, a posebno ne da pokazuju istu aktivnost. Aktivnost dodatno raste uvođenjem u strukturu nekih funkcionalnih grupa.

PAH – ovi koji su poznati po svojim kancerogenim, teratogenim i mutagenim svojstvima su: benzo[a]antracen i krisen, benzo[b]fluoranen, benzo[j]fluoranen, benzo[k]fluoranen, benzo[a]piren, benzo[ghi]perilen, koronen, dibenzo[a,h]antracen (C20H14), indeno[1,2,3-cd]piren i ovalen.

2.1.5. Toksikokinetika

Toksično delovanje PAH – ova na ljudski organizm odvija se kroz nekoliko faza, kao što se može videti na Slici 5.

Slika 5. Šematski prikaz faza toksičnosti

1. Apsorpcija putem: a. pluća i respiratornog trakta – udisanjem vazduha koji sadrži izvesne

količine PAH – ova u vidu aerosola ili sitnih čestica, b. gastro – intestinalnog trakta – uzimanjem kontaminirane hrane, c. kože – prilikom neposrednog kontakta (IPCS, 1998).

2. Distribucija, kao posledica velike lipofilnosti PAH – ova. Istraživanja pokazuju da se znatne količine PAH – ova nalaze u organizmu u gotovo svim unutrašnjim organima, dok izrazite depoe čine organi bogati masnim tkivima i delovi gastrointestinalnog trakta (IPCS, 1998).

3. Metabolizam Za metabolizam PAH – ova zaslužni su različiti enzimi, prvenstveno iz grupe

oksidaza, uključujući NADH ili NADPH i prisustvo molekulskog kiseonika, kako bi se neaktivni oblik preveo u polarni hidroksilni ili oksi derivat. Prva reakcija je reakcija epoksidacije. Ukoliko se kao primer posmatra benzo[a]piren, kao odgovarajući epoksidni oblik dobija se odgovarajući 7, 8 – eposkid, koji se pod dejstvom eposkidnih hidrolaza transformiše u odgovarajuće stereoizomerne dihidrodiole, (Slika 6) koji se dalje mogu oksidovati do 7, 8 – dihidrodiola – 9, 10 – epoksida, a terminacija se vrši pomoću enzima citohrom P – 450. Dobijeni diol – epoksid se može javiti u četiri različita stereoizomerna oblika od kojih su neki kancrogeni. Nakon ovog stupnja, dobijeni epoksidi učestvuju u konjugaciji sa glutationom, posredstvom enzima glutation – transferaze. Neproreagovali

epoksidi mogu se konvertovati u fenolna i diolna jedinjenja. Ovi metaboliti su nedovoljno rastvorni kako bi se mogli adekvatno izlučiti iz organizma pa dolazi do njihove akumulacije, ili reakcije sa glukuronskom ili sumpornom kiselinom kako bi se pospešilo njihovo izbacivanje iz organizma. Pored konjugovanja sa hidroksilatom, PAH – ovi mogu biti podvrgnuti nizu reakcija oksidacije i hidroksilacije, pri čemu se mogu dobiti različiti derivati, poput difenola, triola, tetrola i pentola (Lundstedt S., 2003).

Slika 6. Metabolizam benzo[a]pirena

4. Eliminacija – putem fekalija i urina.

2.1.6. Degradacija PAH – ova u životnoj sredini

Degradacija PAH – ova u životnoj sredini se odvija kroz niz bioloških, hemijskih i fotohemijskih procesa. Degradacioni proizvodi s jedne strane mogu smanjiti štetnost, smanjujući količinu PAH – ova, ali s druge strane u toku procesa degradacije nastaju i drugi, potencionalno štetni produkti, koji takođe mogu da se akumuliraju (Slika 7).

Slika 7. Degradacija PAH – ova na površini zemljišta i u vodenoj sredini

Koncentracija PAH – ova u zemljištu se smanjuje zahvaljujući dejstvu mikroorganizama, kao što su bakterije i gljivice, koje mogu da dovedu do transformacije PAH – ova do drugih organskih ili prostih neorganskih jedinjenja. Krajnji proizvod degradacije pod dejstvom mikroorganizama jesu ugljen – dioksid i voda. Neki mikroorganizmi čak i koriste PAH – ove kao izvor ugljenika i energije potrebne za njihovo funkcionisanje. Ostali organizmi prevode PAH – ove u neka druga jedinjenja bez neke veće koristi za same organizme, pri čemu može doći do delimične degradacije (Lundstedt S., 2003.).

Izvesne količine PAH – ova u zemljištu bivaju degradirane abiotičkim procesima oksidacije ili putem fotohemijskih reakcija, na površini zemljišta. Većina slobodnih radikala potrebnih za iniciranje procesa oksidacije zapravo nastaju u procesima

fotohemijskih reakcija, dok se drugi dobijaju od neorganskih soli i oksida, posebno posredstvom gvožđa i mangana. Mehanizam delovanja se razlikuje u zavisnosti od primenjenog radikal – inicijatora. Najčešći oksidansi su singletni kiseonika (1O2), organski peroksidi, vodonik peroksid, ozon i radikali, kao što su alkoksi radikali (RO•), peroksi radikal (RO2

•) i hidroksi radikal (HO•). Ovim mehanizmom dobija se veliki broj intermedijera i krajnjih produkata. Finalni proizvodi uključuju smešu ketona, aldehida, hinona, fenola i karboksilnih kiselina.

Fotohemijska degradacija često podrazumeva dobijanje istih produkata kao kod obične hemijske oksidacije PAH – ova.

2.2. Tehnike analize PAH – ova u uzorcima zemljišta

PAH – ovi predstavljaju veoma važne indikatore zagađenosti životne sredine, a pored toga su i veoma toksična jedinjenja, pa je neophodno stalno pratiti njihovu koncentraciju u uzorcima iz životne sredine i adekvatnim tretmanom je održavati na nekom optimalnom nivou.

S obzirom na to da se PAH – ovi mogu naći u svim delovima biosfere, različiti uzorci zahtevaju različit tretman i različite metode analize. Uopšteno govoreći postupak analize PAH – ova sastoji se iz sledećih koraka (Khan Z. i ostali, 2005):

1. uzorkovanje i homogenizacija uzorka u cilju bolje ekstrakcije; 2. ekstrakcija koja se izvodi sa ciljem dobrog odvajanja PAH – ova od matrice

uzorka i prevođenja u odgovarajući medijum za dalju analizu, 3. prečišćavanje, kako bi se uklonile koekstrahovane nečistoće 4. instrumentalna analiza, koja se vrši kako bi se izvršilo odvajanje,

identifikacija i kvantifikacija ispitivanih molekula u datom uzorku.

2.2.1. Uzorkovanje

Pojedinačni uzorci zemljišta uzimaju se sondom ili ašovom na odgovarajućoj dubini u zavisnosti od mesta uzorkovanja (obradive površine, šume, put i sl.).

Ašovom se izvadi grumen zemlje, a zatim se uz ivicu rupe ponovo zabode ašov pod uglom od 90º - od površine do odgovarajuće dubine. Pažljivo se izvadi ašov sa zemljom, tako da ona ostane na ašovu kada se položi na tlo. Potom se po zemlji koje je na ašovu nožem napravi ˝kaiš˝, širine 3 – 4 cm po sredini ašova do njegovog vrha. Zemlja na ašovu levo i desno od ˝kaiša˝ se odbaci, a ˝kaiš˝ zemlje se ubaci u čistu kofu. Ukoliko se radi o većoj površini zemljišta, uzorci se uzimaju na više ravnomerno raspoređenih mesta na isti način i ubacuju u istu kofu. Zemlja u kofi se dobro izmeša, usitne se veće

grudve i odstrane se kamenje i biljni delovi. Nakon ponovnog mešanja zemlje u kofi u polietilensku vrećicu se stavi oko 0,5 – 1 kg reprezentativnog uzorka zemlje, a višak zemlje se baci. Uzorak se obeleži i dalje tretira (Slika 8).

Slika 8. Uzorkovanje zemljišta

Uzorci se zatim suše na vazduhu ili liofiliziraju, a mogu se koristiti i neka sredstva za sušenje. Ne preporučuje se sušenje na povišenim temperaturama jer može doći do isparavanja PAH – ova. Čuvanje uzoraka zemljišta za analizu PAH – ova vrši se na hladnom i tamnom mestu, u staklenim, dobro zatvorenim posudama.

2.2.2. Ekstrakcija

U cilju pripreme uzoraka zemljišta za analizu PAH – ova mogu se koristiti najrazličitije metode. Neke od najčešće primenjivanih metoda jesu metoda ultrazvučne ekstrakcije smešom rastvarača, ekstrakcija po Soxhlet – u, mikrotalasna esktrakcija, ekstrakcija organskim rastvaračima na koloni, ekstrakcija superkritičnim fluidima, mikroekstrakcija čvrstom fazom. Prednosti i mane svake od metoda date su u Tabeli 3 (Joa K. i drugi, 2005.).

Tabela 3. Prednosti i nedostaci različitih metoda ekstrakcije pri pripremi uzoraka za analizu PAH - ova

Metoda ekstrakcije Prednosti Mane

Soxhlet

• Klasična i najčešće primenjivana metoda • Dobre “recovery“ vrednosti • Male količine uzorka i kratko vreme potrebno za pripremu eksperimenta

• Dugo vreme analize • Skupa, zahteva veliku potrošnju rastvarača • Relativno niske “recovery“ vrednosti za određivanje PAH – ova u odnosnu na ASE i SPE metode

Ultrazvučna ekstrakcija

• Jeftina • Brza • Jednostavna za izvođenje • Dostupna u većini laboratorija

• Niska selektivnost • Niže “recovery“ vrednosti u odnosu na metodu po Soxhletu i ASE

Mikrotalasna ekstrakcija • Male količine rastvarača • Jeftina • Brza

• Niska selektivnost • Posedovanje specifične opreme za njeno izvođenje

Ekstrakcija velikom brzinom kretanja rastvarača

• Dobre “recovery“ vrednosti za analizu PAH – ova • Brza • Male količine rastvarača • Moguće pakovanje kolone bez naknadnog prečišćavanja

• Niska selektivnost

Ekstrakcija superkritičnim fluidima

• Odlična selektivnost • Brza

• Niske “recovery“ vrednosti za HMW PAH – ove • Efikasnost odvajanja zavisi od matriceuzorka • Posedovanje specifične opreme za njeno izvođenje

Mikroekstrakcija čvrstom fazom

• Upotreba vrlo malih količina rastvarača, što je dobro sa aspekta očuvanja životne sredine • Brza • Jednostavna za izvođenje

• Niska selektivnost • Posedovanje specifične opreme za njeno izvođenje

2.2.3. Prečišćavanje

Sve metode prečišćavanja uzoraka za analizu PAH – ova mogu se podeliti u dve grupe i to na tehnike predfiltriranja, koje se koriste kako bi se uklonila veća količina biogenog materijala, zaostalog posle ekstrakcije i tehnike frakcionisanja, koje se koriste kako bi se ciljani analit odvojio od ostalih potencijalno ekstrahovanih organskih jedinjenja. Za uzorke koji sadrže jedinjenja u tragovima, kao što je to slučaj pri analizi PAH – ova i njihovih degradacionih produkata, ova dva postupka se često kombinuju. Za prečišćavanje uzoraka za analizu PAH – ova mogu se primenjivati adsorpciona hromatografija, hromatografija na koloni, ekstrakcija čvrstom fazom i tečna hromatografija visokih performansi (HPLC) (Khan Z. i drugi, 2005.).

Gotovo sve metode pripreme uzoraka, osim ekstrakcije čvrstom fazom (SPE) zahtevaju prečišćavanje, uz predpripremu uzoraka i odvajanje analita od matrice uzorka, u cilju boljeg odvajanja i uštede reagenasa potrebnih za ekstrakciju. Jedan od najjednostavnijih i relativno jeftinih metoda prečišćavanja jeste tankoslojna hromatografija (TLC) sa UV detekcijom (Luks-Betlej K., 1977.). HPLC tehnika ima najveću moć razdvajanja i reproduktivnost, a imaju i mogućnost povezivanja sa odgovarajućim detektorom čime se ujedno obezbeđuje i analiza uzoraka. Međutim, ukoliko se za analizu koristi neka druga tehnika, za prečišćavanje se koriste jednostavnije i jeftinije metode, poput hromatografije na koloni, tečno – tečne ekstrakcije ili ekstrakcije čvrstom fazom.

2.2.4. Metode analize

Polazeći od činjenice da su količine PAH – ova u uzorcima veoma niske, same metode što pripreme uzoraka, što analize moraju biti veoma specifične i osetljive. Shodno tome, najširu primenu u analizi PAH – ova imaju metoda tečne hromatografije visokih performansi (HPLC) i gasna hromatografija kuplovana sa masenim detektorom (GC/MS) (Khan Z. i drugi, 2005.).

Kvantifikacija PAH – ova u uzorcima se vrši pomoću kalibracione prave koje se konstruiše na osnovu rezultata dobijenih snimanjem serije standardnih rastvora. Standardni rastvori PAH – ova moraju se čuvati na hladnom i tamnom mestu, dobro zatvoreni. Kao unutrašnji standardi koriste se supstance koje se kao takve ne nalaze u samom uzorku, pa najširu primenu imaju deuterisani analozi PAH – ova, kao što su fenantren – d10, krizen – d12, perilen – d12.

Za adekvatnu analizu primenom HPLC metode, moraju biti ispunjeni odgovarajući uslovi. Stacionarna faza treba biti, na primer oktadecilsilan (RP – 18) ili neki specifični sorbent za PAH – ove, dužina kolone treba da bude 15 – 25 cm, unutrašnja debljina maksimum 4 – 6 mm. Eluenti moraju biti degasifikovani, a eluiranje se mora vršiti najmanje pomoću dva rastvarača u sistemu polarno/nepolarno, u gradijentnom modu. Najčešće se eluiranje počinje sa 50% polarnog rastvarača u smeši, a završava eluiranjem čistim polarnim reagensom. Eluiranje traje oko 40 minuta.Pre sledećeg injektovanja, mora se vršiti ispiranje, najmanje 5 – 10 minuta. Kako bi se dobili reprezentativni rezultati i bolja retenciona vremena vreme eluiranja i vreme ispiranja mora biti isto za svaki uzorak, a preporučuje se korišćenje autosemplera. Takođe, preporučena je upotreba termostatiranih kolona (10 – 30oC), UV detektori, zbog karakterističnih linija spektara PAH – ova na njihovim optimalnim talasnim dužinama. Detekcija se može izvršiti i upotrebom flourescentnog detektora.

Zbog veće selektivnosti i osetljivosti, veću primenu u analizi PAH – ova našla je metoda gasne hromatografije sa masenim detektorom (GC/MS). Dužina kolone unutrašnjeg prečnika od najviše 0,25 mm treba biti minimum 25 m. Stacionarna faza može da bude u opsegu od nepolarno do slabo polarne. Noseći gas koji se upotrebljava za ove analize je helijum. Preporučuje se korišćenje autosemplera. Temperatura kolone treba biti optimizovana u zavisnosti od očekivanih PAH – ova u uzorku.

2.2.5.Gasna hromatografija

Gasna hromatografija je metoda razdvajanje koja se veoma često koristi za razdvajanje i detekciju organskih jedinjenja. Uslov da bi se neka supstanca mogla ispitivati metodom gasne hromatografije jeste da je lako isparljiva i da je stabilna na temperaturi isparavanja. Kod ove metode kao mobilna faza, a ujedno i noseći gas, koristi se neki inertan gas, najčešće argon ili helijum, ili neki drugi gas koji ne reaguje sa analitom, dok kao stacionarna faza mogu poslužiti različiti adsorbensi i molekulska sita u koloni.

Princip gasno hromatografske metode analize zasniva se na prolasku uzorka kroz kolonu u kojoj se vrši razdvajanje uzorka na komponente u zavisnosti od njihovih fizičkih i hemijskih osobina. Identifikacija komponenata smeše vrši se na osnovu retencionog vremena, odnosno vremena zadržavanja svake komponente na stacionarnoj fazi. Svaka supstanca ima svoje karakteristično vreme zadržavanja na odgovarajućoj koloni. Na kraju kolone nalazi se detektor koji registruje odvojene komponente uzorka prevodeći ih u električni signal i prikazuje ih u vidu hromatograma.

Gasni hromatogram sastoji se iz sledećih delova (Slika 9):

• boca sa nosećim gasom i regulatorom pritiska, • autosempler, • injektor, • peć za regulisanje temperature, • kolona, • detektor, • monitor ili štampač.

Slika 9. Šema gasnog hromatograma

Radi dobijanja boljih rezultata, pored dobre pripreme uzoraka, autosempler omogućava dobru ponovljivost i optimizaciju vremena, što zapravo predstavlja i osnovne prednosti autosemplera nad manuelnim uzorkovanjem.

Za unošenje uzorka u kolonu koristi se injektor.

U gasno hromatografskoj analizi koriste se dve vrste kolona i to:

• Pakovane kolone, koje su napravljene od nerđajućeg čelika ili stakla i inertnog punjenja presvučenog tečnom ili čvrstom stacionarnom fazom. Ove kolone imaju dužinu od 1,5 – 10 m i prečnik od 2 – 4 mm. Odabir stacionarne faze zavisi od vrste jedinjenja koje se analizira.

• Kapilarne kolone, koje karakteriše velika dužina (25 – 60 m) i mali prečnik (nekoliko desetih delova milimetra). Zidovi kolone obloženi su nekom

aktivnom materijom. Većina kapilarnih kolona je napravljenja od stopljenog silika gela sa poliimidnom oblogom.

U gasno hromatografskoj analizi koriste se različite vrste detektora. Najširu upotrebu imaju plameno jonizacioni (FID) i termo provodljivi detektor (TCD). Oba ova detektora imaju širok opseg primene na različitim organskim jedinjenjima, u širokoj oblasti koncentracije. Kao detektor može se kloristiti i maseni spektrometar. On ima široku oblast primene, a njime se mogu detektovati analiti u opsegu koncentracija od 0,25 – 100 pg.

2.2.6. Masena spektrometrija

Masena spektrometrija je veoma osetljiva analitička metoda koja se zasniva na pretvaranju ispitivanog uzorka u jonski snop i razdvajanju tog snopa u sastavne komponente na bazi njihovih odnosa mase i naelektrisanja (m/e).

Maseni spektrometar sastoji se iz nekoliko osnovnih delova i to:

• sistema za uvođenje uzorka, • jonskog izvora, u kome se proizvodi snop jona ispitivanog uzorka, • masenog analizatora, u kome se vrši razlaganje jona na osnovu odnosa mase i

naelektrisanja, • detektora.

Jonski izor je veoma važna komponenta masenog spektrometra. Njegova osnovna uloga je da proizvede jone iz atoma i molekula uzorka i da formira i ubrza jonski snop ka masenom analizatoru. On mora da stvori takav jonski snop čiji će sastav tačno predstaviti sastav materijala od koga je sastavljen uzorak. Ni jedan jonski izvor se ne može univerzalno koristiti i zbog toga postoji veliki broj različitih jonizacionih tehnika. Uopšteno gledano, tehnike jonizacije se mogu podeliti u dve osnovne grupe i to na jonizacione i desorpcione tehnike.

Maseni analizator je osnovni deo masenog spektrometra, jer se pomoću njega ostvaruje primarna funkcija masene analize - razdvajanje pojedinih masa iz jonizovanog uzorka i omogućavanje merenja njihovih količina. Shodno tome, može se reći da maseni analizator ima dvostruki zadatak: da odvoji jone mase m od jona bliske mase m + Δm i da, zatim, fokusira izdvojeni snop jona. Postoji veliki broj različitih vrsta masenih analizatora, ali širu primenu nalaze sledeći: magnetni analizator sa jednostrukim fokusiranjem, analizatori sa dvostrukim fokusiranjem, anlizatori na bazi vremena preletanja (Time-of-Flight, TOF), kvadrupolni analizatori i jonska zamka.

Detekcija se najčešće izvodi električnim putem, tako što se meri jačina ukupne jonske struje.

Prikupljanje podataka i snimanje masenih spektara može se vršiti jednim od dva metoda: SCAN – podrazumeva snimanje kompletnog masenog spektra i SIM (Selected Ion Monitoring) – u kome se prate samo odabrani joni.

SCAN tehnika podrazumeva skeniranje mase u zadatom opsegu uz istovremeno praćenje retencionog vremena, čime se omogućava identifikacija analita. Zadati maseni opseg i brzina skeniranja hromatograma određuju vreme praćenja određene mase (dwell time).

SIM tehnika se koristi u kvantitativnim određivanjima. Pre njene upotrebe, da bi se postigli optimalni uslovi, mora se izvesti anliza SCAN metodom. SIM tehnikom se detektuju vrednosti m/z samo reprezentativnih jona posmatranog molekula. Vreme praćenja jona je veće pa se samim tim povećava i osetljivost čak od 100 do 1000 puta. Karakteristični joni, vreme početka snimanja (start time) i vreme praćenja jona (dwell time) biraju se na osnovu podataka dobijenih pomoću SCAN tehnike. Hromatogram se dobija kao zavisnost ukupne jonske struje sabrane tokom analize od vremena, a daje podatke o kvalitetu (retenciono vreme) i kvantitetu (površina pika) posmatrane komponente.

2.3. Pregled literature

Prvenstveno zbog svoje toksičnost, a zatim i drugih osobina koje poseduju PAH – ovi veoma je bitno pratiti njihovu koncentraciju u uzorcima iz životne sredine. Samim tim, postoji veoma veliki broj radova u kojima su se naučnici bavili ovom tematikom, što u Srbiji što širom sveta. Vremenom, razrađene su nove tehnike priprema samih uzoraka, ali i njihove analize. U poslednje vreme, glavno mesto u analizi zauzimaju baš gasnohromatografske metode sa masenim detektorom (GC/MS).

U nekim radovima, čak, postoje i rezultati koji opisuju kako se određene vrste PAH – ova ponašaju nakon određenih tretmana. Tako na primer Lundstedt u svom radu ˝Analiza PAH – ova i njihovih proizvoda transformacije u zagađenom zemljištu i postupci remedijacije˝ prati koncentraciju PAH – ova i njihovih derivata, posebno takozvanih oksi – PAH – ova, tokom primene različitih metoda remedijacije zemljišta. Dobijeni rezultati ukazuju na veoma dobru perzistentnost oksi – PAH – ova, na šta je veoma važno obratiti pažnju zbog njihove velike toksičnosti. Pored toga, eksperimenti rađeni na glistama pokazuju da se oksi – PAH – ovi lakše apsorbuju u živom tkivu od

samih PAH – ova. Pod određenim uslovima sva tri ispitivana postupka remedijacije zemljišta (tretman u Bio – Slurry reaktoru, dejstvo mikroorganizama i hemijski tretman Fentonovim reagensom) rezultirala su povećanjem sadržaja oksi – PAH – ova u zemljištu (Lundstedt S., 2003.).

U radu ˝PAH – ovi antropogenog i biopedogenog porekla u koluvijalnom hidromorfnom zemljištu Zapadne Evrope˝ autori Irena Atanassova i Gerhard W. Brummer ukazuju na to da PAH – ovi kao što su benzo[a]antracen, benzo[b]fluoranten, benzo[k]fluoranten, benzo[a]piren i indeno[1,2,3-cd]piren pretežno antropogenog porekla, dok su acenaften, fluoren, piren, dibenzo[a,h]antracen, naftalen i benzo[g,h,i]perilen pretežno biopedogenog porekla. Poreklo nastajanja fluorantena, krizena i fenantrena je mešovito (Tabela 4) (Atanassova I., Bru¨mmer G. W., 2004.).

Tabela 4. Koncentracije PAH – ova u uzorcima zemljišta

Istraživanje sprovedeno u Nju Delhiju imalo je za cilj uporedno ispitivanje količine PAH – ova u uzorcima zemljišta uzetim u blizini glavnih saobraćajnica i ruralnim oblastima. Ukupna količina PAH – ova u uzorcima iz ruralnih oblasti bila je 886 ± 303 μg/kg, dok su uzorci iz gradskih oblasti sadržali čak 1062 – 9652 μg PAH/kg zemljišta. Strukturno gledano, dominantni PAH – ovi u gradskim oblastima sadrže pet

konjugovana prstenova (više od 50% ukupnih PAH – ova). S druge strane, ruralne oblasti su bogatije PAH – ovima sa dva i tri konjugovana prstena (više od 50% zastupljenosti). Na osnovu odnosa sadržaja TOC (ukupni organski ugljenik) i ukupnih PAH – ova zaključeno je da veliki broj vozila koristi naftu kao gorivo (Tabela 5) (Agarwal T., 2009.).

Tabela 5. Koncentracije PAH – ova u ruralnoj, odnosno gradskoj sredini

Što se naše zemlje tiče, u radu ˝Prisustvo teških metala, organskih jedinjenja i radioaktivnosti u uzorcima zemljišta iz Zapadne Srbije˝ Dugalić i drugi istraživači došli su do zaključaka da je prosečna koncentracija PAH – ova u uzorcima bila 1920 μg /kg, što je znatno više od maksimalne dozvoljene koncentracije u Srbiji, ali više od koncentracija koje propisuje Evopska Unija za zemljište na kome se uzgajaju kulture koje se koriste u ihrani (Tabela 6). Koncentracije ukupnih PAH – ova su veoma visoke uprkos činjenici da neki od njih, kao što su benzo[k]fluoranten, benzo[a]piren i dibenzo[a,h]antracen, uopšte nisu ni detektovani (Dugalić G. i ostali, 2010.).

Tabela 6. Koncentracije PAH – ova u uzorcima zemljišta iz Srbije


3.1. Faze eksperimentalnog rada

Eksperimentalni rad obuhvatao je sledeće faze:

1. Priprema rastvora standarda, serije standardnih rastvora za kalibraciju i rastvora unutrašnjih standarda;

2. Priprema uzoraka za analizu metodom ultrazvučne ekstrakcije u sistemu heksan/aceton;

3. Prečišćavanje uzoraka i priprema za GC/MS analizu; 4. Analiza prečišćenih uzoraka primenom GC/MS tehnike.

3.2. Aparatura

• Triple Quadrupole GC/MS system – Agilent 7000 Series • Vaga, Shimadzu AX20 • Ultrazvučno kupatilo – J.P.Selectra, s.a. Barselona, Spain • Centrifuga • Sušnica • Aparat za dejonizovanu vodu – TKA MICROMED • Vakuum uparivač

3.3. Pribor

• Erlenmajer sa čepom • Kvantittativni levak • Balon sa okruglim dnom • Kiveta za centrifugu • Vijale za GC • Automatska pipeta • Menzura • Normalni sudovi • Kleme, mufovi, stativi, prsten za levak

3.4. Reagensi

• Heksan – for HPLC, Fluka, Spain


• Aceton – for HPLC, gradient grade, SIGMA-ALDRICH • PSA – Primary – secondary amine – Selectra UCT – Bulk Sorbents • Al2O3 – Merck • 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, 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 4 mg/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

3.5. Ultrazvučna ekstrakcija

Kao metoda izbora za pripremu uzoraka za analizu u ovom radu uzeta je metoda ultrazvučne ekstrakcije u sistemu rastvarača heksan/aceton (1:1, v/v). Odmerena količina uzorka zemljišta (5 g) prenese se u erlenmajer sa zapušačem i doda se 15 ml smeše rastvarača. Ekstrakcija se vrši 3 puta po 15 minuta na ultrazvučnom kupatilu, sa po 15 ml smeše rastvarača. Kako bi odvajanje bilo što bolje preporučuje se da se nakon druge ekstrakcije procedi deo količine ekstrakta u balon sa okruglim dnom i nastavi ekstrakcija sa novom porcijom rastvarača. Treba voditi računa da ne dođe do zagrevanja vode u ultrazvučnom kupatilu u toku ekstrakcije. Ukoiko do zagrevanja doe, između dve serije ekstrakcije zameniti vodu.

Nakon završene ekstrakcije, procediti ekstrakt u balon sa okruglim dnom. Vršiti uparavanje dobijenog esktrakta do suva na vakuum uparivaču, podešenom na 40oC. Nakon zavšenog uparavanja kvantitativno preneti ostatak nakon uparavanja u kivetu, tako da ukupna zapremina ekstrakta bude 5 ml. Prebacivanje u kivetu vršiti brzo, a kivetu je potrebno dobro zatvoriti, jer može da dođe do gubitaka usled isparavanja.

3.6. Prečišćavanje uzoraka

U kivetu u kojoj se nalazi 5 ml ekstrakta dodati 250 mg PSA i 500 mg Al2O3 (5%), pripremljenog na odgovarajući način. Al2O3 (5%) se priprema tako što se najpre vrši njegova aktivacija sušenjem u sušnici na 150oC, a nakon toga njegova deaktivacija


dodatkom vode u količini od 0,5 ml na svakih 10 g Al2O3. Tako dobijeni Al2O3 se fino homogenizuje u avanu.

Za pripremu serije standardnih rastvora u kivete dodati redom 50, 100, 250 i 500 μL standardnog rastvora koncentracije 1619,5 μg/mL i redom 950, 900, 750 i 500 μL ekstrakta slepe probe. Dodati 50mg PSA i 100 mg pripremljenog Al2O3.

U kivete sa uzorcima, odnosno standardnim rastvorima dodati 200μL unutrašnjeg standarda koncentracije 80 μg/mL i 100 μL surogat standarda koncentracije 100 μg/mL. Kivete energično mućkati u toku 5 minuta a zatim centrifugirati 10 minuta na 8000 obrtaja u minuti. Nakon završenog centrifugiranja pažljivo preneti 0,6 ml ekstrakta u vijalu za GC snimanja.

U ovom radu korišćen je p – terpfenil d14 kao surogat standard. Pripremljeno je 25 ml rastvora koncentracije 100 μg/mL odmeravanjem u normalni sud 0,69 ml osnovnog rastvora p – terpfenila d14, koncentracije 3609 μg/mL.

Deuterisani rastvori standarda koji su korišćeni su rastvori acenaftena d10 i krizena d12, koncentracije 2500 μg/mL. Ovi rastvori dobijeni su odmeravanjem po 25 mg acenaftena d10 i krizena d12 i razblaživanjem do 10 ml. Od ovog osnovnog rastvora pripremani su rastvori koncentracije 80 μg/mL razblaživanjem 320 μl osnovnog rastvora do 10 ml.

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 predstavljene su u Tabeli 7.

Tabela 7. Koncentracije serije standardnih rastvora PAH - ova

PAH

koncentracija

(μg/mL)

Standardni rastvori odgovarajućih koncentracija

S1 S2 S3 S4 S5

Acenaftilen 3.846 19.231 38.461 96.154 192.308

Antracen 0.192 0.961 1.923 4.808 9.615

Benzo[a]antracen 0.004 0.019 0.038 0.096 0.192


Benzo[a]piren 0.019 0.096 0.192 0.481 0.9615

Benzo[b]fluoranten 0.004 0.019 0.038 0.096 0.192

Benzo[ghi]perilen 0.019 0.096 0.192 0.481 0.961

Benzo[k]fluoranten 0.004 0.019 0.038 0.096 0.192

Krizen 0.192 0.961 1.923 4.808 9.615

Dibenzo[ah]antracen 0.038 0.192 0.384 0.961 1.923

Fluoranten 0.192 0.961 1.923 4.808 9.615

Fluoren 0.385 1.923 3.846 9.615 19.231

Indeno[1,2,3-cd]piren 0.038 0.192 0.384 0.961 1.923

Naftalen 3.846 19.230 38.461 96.154 192.308

Fenantren 0.192 0.961 1.923 4.808 9.615

Piren 0.192 0.961 1.923 4.808 9.615

Acenaften 3.846 19.231 38.461 96.154 192.308

3.7. Analiza

U ovom radu, za analiziranje pripremljenih uzoraka, zbog prednosti koje poseduje, korišćena je metoda gasne hromatografije sa masenom spektrometrijom. Snimanje je vršeno na aparatu Triple Quadrupole GC/MS system – Agilent 7000 Series (Slika 10), 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 10. Triple Quadrupole GC/MS system – Agilent 7000 Series

3.8. Obrada dobijenih rezultata

Za obradu dobijenih rezultata analize korišćen je program Mass Hunter. Analiza i obrada dobijenih rezultata odvija se kroz sledeće korake:

1. Postavljanje nove serije uzoraka i standarda 2. Postavljanje nove metode kvantifikacije, koja se zasniva na selekciji

standarda sa najvećom koncentracijom 3. Odabir željenih komponenti 4. Podešavanje parametara za kvantifikaciju metode 5. Automatska kvantifikicaija i čuvanje rezultata.


1. Postavljane nove serije uzoraka i standarda

U programu za kvantitativnu analizu (Q – TOF) iz File sekcije odabrati radnju New Batch i iz foldera odabrati željenu datoteku. Nakon toga iz sekcije File/ Add Sample odabrati željene uzorke za analizu (Slika 11).

Slika 11. Postavljane nove serije uzoraka i standarda

2. Postavljanje nove metode kvantifikacije, koja se zasniva na selekciji standarda sa najvećom koncentracijom

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


3. Odabir željenih komponenti

U okviru ovog koraka biraju se željeni podaci za kvantifikaciju i odgovarajući unutrašnji standardi. Odabirom sektora Method Setup Task/ MRM Compound Setup može se imati uvid u podatke o jedinjenjima i jonima koji se ispitujuo. Ukoliko se želi uvid u retenciona vremena svake komponente bira se sekciju Method Setup Task/ Retention Time Setup. U ovom odeljku mogu se izvršiti iznovna podešavanja u vezi sa retencionim vremenima. Za odabir unutrašnjih standarda za svaku od komponenata koja se analizira u odeljku ISTD Compound Name iz sekcije Method Setup Task/ ISTD Setup odabere se odgovarajući unutrašnji standard i u odeljku ISTD Concentration unese njegova koncentracija.

4. Podešavanje parametara za kvantifikaciju metode

Da bismo se izvršila kalibracija u odeljku Method/ Create Levels from Calibration Samples za seriju standardnih rastvorapotrebno je podesiti željene koncentracije standarda. U slučaju da neki od standarda imaju istu koncentraciju, Mogu se kopirati vrednosti koncentracija odabirom jedinjenja sa istim koncentracijama u odeljku Method/ Copy Calibration Levels to. Ukoliko su na ovaj način uneti svi potrebni podaci, novu metodu možemo validirati i sačuvati odabirom opcije Validate iz sekcije Save/ Exit.

Podešavanje integratora vrši se u odeljku Method/ Edit/ Method Tasks/ Advanced Tasks. Za sve uzorke je neophodno podesiti MS – MS metod integracije i zapamtiti podešavanje.

5. Analiza i čuvanje rezultata

Analiza serije rezultata vrši se klikom na dugme Analyze Batch, dok se čuvanje podataka postiže odabirom komande Save Batch iz File sekcije (Slika 12).

Ovako dobijeni rezultati se dalje mogu koristiti i obrađivati.


Slika 12. Analiza i čuvanje rezultata

4. Rezultati i diskusija

Cilj ovog master rada bio je određivanje koncentracije određenih PAH – ova u uzorcima zemljišta i biljnom materijalu primenom GC/MS metode. PAH – ovi su iz uzoraka zemljišta ekstrahovani sistemom rastvarača heksan – aceton, uz pomoć ultrazvuka. Za ovaj rad ispitivana je koncentracija PAH – ova, koje Evropska Unija propisuje kao važne pokazatelje zagađenja životne sredine: acenaftilen, antracen, acenaften, 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.

Na osnovu hromatograma dobijenih snimanjem uzoraka zemljišta (Slike 13 – 21), pripremljenim na adekvatan način, može se izvršiti kvalitativna analiza. Upoređivanjem dobijenih retencionih vremena sa tabličnim vrednostima može se zaključitikoji PAH – ovi se nalaze u ispitivanim uzorcima (Tabela 8).

Tabela 8. Retenciona vremena analiziranih PAH - ova

PAH Retenciono vreme (min)

Acenaftilen 18,962

Antracen 24,493

Benzo[a]antracen 34,577

Benzo[a]piren 39,307

Benzo[b]fluoranten 38,263

Benzo[ghi]perilen 43,992

Benzo[k]fluoranten 38,347

Krizen (93%) 34,577

Dibenzo[a,h]antracen 43,182

Fluoranten 28,900

Fluoren 20,731

Indeno[1,2,3-cd]piren 43,046


Naftalen 12,259

Fenantren 24,318

Piren 29,717

Acenaften 18,962

Slika 13. Hromatogram dobijen snimanjem uzorka 1 u SIM modu











Na Slikama od 13 do 21 prikazani su hromatogrami za svaki od uzoraka, snimljenih u SIM modu. Kao što se može primetiti primenjene tehnike pripreme uzoraka i prečišćavanja, kao i parametri snimanja uzoraka su odabrani tako da dovedu do dobrog odvajanja i dobijanja čistih pikova. Jedini problem se javlja kod benzo[a]pirena i krizena koji se javljaju na jako bliskim retencionim vremenima, pa dolazi do spajanja njihovih pikova, što predstavlja problem i dalje u kvantitativnoj analizi, jer se kvantifikacija vrši za oba jedinjenja zajedno. Ovaj problem mogao bi se rešiti upotrebom druge kolone, kao što je na primer HP DB5 kolona. Takođe, može se uočiti i da je bazna linija kod svih hromatogama ravna, odnosno da ne postoje onečišćenja koja bi dovela do opterećenja hromatograma i pogrešnih rezultata. Ovo ukazuje na to da je sama priprema uzoraka bila adekvatno sprovedena.

Kvantitativna analiza

Kvantitativna analiza PAH – ova u uzorcima izvršena je na osnovu kalibracionih pravi dobijenih analizom serije standardnih rastvora. U tabeli (Tabela 9) su prikazane jednačine pravih i R2 vrednosti za svaki analizirani PAH.


Tabela 9. Jednačine prave i R2 vrednosti za ispitivane PAH – ove

PAH jednačina prave R2

Acenaftilen y = 1,765972*x 0,95932969

Antracen y = 1,068766*x 0,95248265

Benzo[a]antracen + Krizen y = 1,429554*x 0,97246280

Benzo[a]piren y = 0,611062*x 0,97217531

Benzo[b]fluoranten y = 1,024099*x 0,83798527

Benzo[ghi]perilen y = 0,270746*x 0,97012379

Benzo[k]fluoranten y = 1,044386*x 0,88655892

Dibenzo[a,h]antracen y = 0,353734*x 0,97270312

Fluoranten y = 1,014069*x 0,95280607

Fluoren y = 1,872373*x 0,95253781

Indeno[1,2,3-cd]piren y = 0,181204*x 0,96853117

Naftalen y = 1,635415*x 0,96246576

Fenantren y = 1,751516*x 0,95517659

Piren y = 1,014491*x 0,97655299

Acenaften y = 1,170720*x 0,95926316

Na osnovu jednačine prave, izračunate su koncentracije svakog od ispitivanih PAH – ova kao i ukupna količina svih PAH – ova u pojedinačnim uzorcima i prikazane su u sledećim tabelama. Takođe je predstavljen odnos koncentracija PAH – ova u svakom od uzoraka.


Tabela 10. Dobijene koncentracije PAH – ova u uzorku 1

PAH Koncentracija [μg/kg]


Acenaftilen 10.509 Dibenzo[a,h]antracen 0.161

Antracen 0.494 Fluoranten 0.503

Benzo[a]antracen + Krizen 0.873 Fluoren 1.006

Benzo[a]piren 0.072 Indeno[1,2,3-cd]piren 0.122

Benzo[b]fluoranten 0.020 Naftalen 10.367

Benzo[ghi]perilen 0.080 Fenantren 0.539

Benzo[k]fluoranten 0.014 Piren 0.729

Acenaften 10.604 Ukupno PAH – ova 36.094

Slika 22. Grafički prikaz odnosa koncentracija ispitivanih PAH ova u uzorku 1

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%PirenFenantrenNaftalenIndeno[1,2,3-cd]pirenFluorenFluorantenAcenaftenAcenaftenBenzo[k]fluorantenBenzo[ghi]perilenBenzo[b]fluorantenBenzo[a]pirenBenzo[a]antracen + KrizenAntracenAcenaftilen


Kao što se može uočiti iz Tabele 10 i sa grafika (Slika 22) vrednosti PAH – ova u uzorku broj 1 kreću se od 0.014 μg/kg koliko ima benzo[k]fluorantena do 10.509 μg/kg koliko u ovom uzorku ima acenaftilena. Ukupna količina svih PAH – ova u ovom uzorku iznosi 36.094 μg/kg.











Acenaften 12.630 Ukupno PAH - ova 42.855


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100% PirenFenantrenNaftalenIndeno[1,2,3-cd]pirenFluorenFluorantenDibenzo[a,h]antracenAcenaftenBenzo[k]fluorantenBenzo[ghi]perilenBenzo[b]fluorantenBenzo[a]pirenBenzo[a]antracen + KrizenAntracenAcenaftilen


Ukupna koncentracija PAH – ova u uzorku 2 iznosila je 42.855 μg/kg. Najmanju koncentraciju imao je benzo[k]fluoranten (0,015 μg/kg), a najveću acenaften (12.630 μg/kg).






Benzo[a]antracen + Krizen ND* Fluoren 2.199



Benzo[ghi]perilen ND* Fenantren 0.427



*ND – ispod granice detekcije metode



Iako su u ovom uzorku koncentracije benzo[a]antracena, krizena i benzo[ghi]perilen u uzorku 3 bile ispod granice detekcije, ukupna koncentracija PAH – ova iznosila je čak 518.879 μg/kg.












0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%PirenFenantrenNaftalenIndeno[1,2,3-cd]pirenFluorenFluorantenDibenzo[a,h]antracenAcenaftenBenzo[k]fluorantenBenzo[ghi]perilenBenzo[b]fluorantenBenzo[a]pirenBenzo[a]antracen + KrizenAntracenAcenaftilen



Koncentracije PAH – ova u uzorku 4 kreću se od vrednosti 0,153 μg/kg, koliko ima benzo[b]fluorantena do vrednosti 119,240 μg/kg koliko ima naftalena. Ukupna koncentracija PAH – ova u ovom uzorku je 405.439 μg/kg.






Benzo[a]antracen + Krizen ND Fluoren 0.196







0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%




U uzorku 5, koncentracija benzo[a]antracena i krizena u smeši bila je ispod granice detekcije aparata, dok je najveću koncentraciju imao naftalen, koga je u ovom uzorku bilo u količini od 1,642 μg/kg. Sumarna koncentracija PAH – ova za ovaj uzorak iznosila je 6.876 μg/kg.












0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%




Najveću koncentraciju u uzorku 6 imao je naftalen, koga je u ovom uzorku bilo u koncentraciji od 0,751 μg/kg, dok je najmanju koncentraciju imao indeno[1,2,3-cd]piren, koga je bilo u količini od 0,051 μg/kg. Koncentracije svih PAH – ova u ovom uzorku iznosila je 3.240 μg/kg.












0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%




U uzorku 7, detektovana je najmanja koncentracija PAH – ova koja je iznosila svega 1.972 μg/kg. Pojedinačno gledano, kao i u prethodnom uzorku, najmanju koncentraciju imao je indeno[1,2,3-cd]piren, koga je bilo u količini od 0,030 μg/kg, dok je najveća koncentracija bila koncentracija naftalena, sa količinom od 0,417 μg/kg.






Benzo[a]antracen + Krizen ND Fluoren 0.056







0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%




Benzo[a]antracen i krizen ni u uzorku 8 nisu bili detektovani. S druge strane, u ovom uzorku je bilo najviše naftalena, koga je bilo u količini od 0,521 μg/kg, od ukupno 2,319 μg/kg PAH – ova.












0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100% PirenFenantrenNaftalenIndeno[1,2,3-cd]pirenFluorenFluorantenDibenzo[a,h]antracenAcenaftenBenzo[k]fluorantenBenzo[ghi]perilenBenzo[b]fluorantenBenzo[a]pirenBenzo[a]antracen + KrizenAntracenAcenaftilen



Opseg koncentracija u uzorku 9 kretao se od 0,033 μg/kg, koliko je bilo fluorena, do 0,284 μg/kg, koliko je pronađeno naftalena. U ovom uzorku ukupna količina PAH – ova iznosila je svega 2,070 μg/kg.

U svim uzorcima, osim u uzorku 3 i uzorku 4, količina ukupnih PAH – ova bila je u opsegu koji propisuje Evropska Unija za maksimalne koncentracije u ruralnim i šumskim oblastima (5 – 100 μg/kg). U ovim uzorcima, redom, zapažena je koncentracija od 518,879 μg/kg, odnosno 405,439 μg/kg. Najmanju koncentraciju PAH – ova, i u tom pogledu najčistiji bio je uzorak 7 u kome je koncentracija PAH – ova bila svega 1,972 μg/kg.

Sumarno gledano, u uzorcima zemljišta najzastupljeniji je naftalen, čije su koncentracije u čak šest od devet uzoraka bile maksimalne (uzorci 4, 5, 6, 7, 8 i 9). Njegova koncentracija bila je u veoma širokom opsegu i kretala se od 0,283506039, koliko je sadržao uzorak 9, do čak 119.240 μg/kg koliko je sadržao uzorak 4. S druge strane, koncentracija benzo[a]antracena i krizena u smeši bila je ispod granice detekcije u čak tri uzorka (uzorci 3, 5 i 8). Čak i u uzorcima u kojima je smeša ova dva jedinjenja detektovana, njihova koncentracija je bila izuzetno mala, odnosno kretala se do 8,194 μg/kg, koliko je sadržao uzorak 4.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%


5. Zaključak

Zaključak

Kako je cilj ovog rada bio određivanje koncentracije određenih PAH – ova u uzorcima zemljišta i biljnom materijalu izvršena je kvantitativna analiza pripremljenih uzoraka zemljišta korišćenjem GC/MS metode. PAH – ovi su iz uzoraka zemljišta ekstrahovani sistemom rastvarača heksan – aceton, uz pomoć ultrazvuka, pošto se ova metoda pokazala kao jedna od najboljih metoda za pripremu uzoraka, uz naknadno prečišćavanje ovako dobijenih uzoraka. Za potrebe ovog rada ispitivana je koncentracija PAH – ova, koje Evropska Unija propisuje kao važne pokazatelje zagađenja životne sredine: acenaftilen, antracen, acenaften, benzo[a]antracen, benzo[a]piren, benzo[b]fluoranten, benzo[ghi]perilen, benzo[k]fluoranten, krizen, dibenzo[a,h]antracen, fluoranten, fluoren, indeno[1,2,3-cd]piren, naftalen, fenantren, piren.

U dva od devet uzoraka koncentracija PAH – ova bila je ispod vrednosti koje propisuje EU za ruralna i šumska područja. U većini uzoraka, osnovni izvor kontaminacije zemljišta PAH – ovima bio je naftalen, koga je u čak šest od devet uzoraka bilo u većoj koncentraciji u odnosu na sve ostale PAH – ove. Najmanja koncentracija u najvećem broju uzoraka bila je koncentracija smeše benzo[a]antracena i krizena, koja je u nekoliko uzoraka bila i ispod granice detekcije.

Kao glavni problem prilikom analize javila se nemogućnost razdvajanja pikova koji potiču od benzo[a]antracena i krizena, zbog bliskih vrednosti retencionih vremena, pa je sama kvantitativna analiza uključila određivanje ova dva jedinjenja u smeši.

5. Zaključak

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

Air Quality Guidelines for Europe, 2nd edition (2010), WHO Regional Publications, European Series, No. 91, Chapter 5.9

2. Agilent MassHunter Workstation Software, Quantitative Analysis, Familiarization Guide (2012), Agilent Technologies Inc.

3. Atanassova I., Bru¨mmer G. W. (2004), Polycyclic aromatic hydrocarbons of anthropogenic and biopedogenic origin in a colluviated hydromorphic soil of Western Europe, Elsevier, Geoderma 120, pp. 27–34

4. Cvetković J., Dimitrijević M., Stankov Jovanović V., Mitić V. (2013), Analiza policikličnih aromatičnih ugljovodonika u hrani i uzorcima iz životne sredine, Hemijski pregled, god. 54, broj 6, Srpsko hemijsko društvo

5. European Commission (2005), Commission recommendation of 4 February 2005 on the furtherinvestigation into the levels of polycyclic aromatic hydrocarbons in certainfoods, Official Journal of the European Union, L 34, pp. 43–45

6. Georgiadis P., Kyrtopoulos S. A. (1999), Molecular epidemiological approaches to the study of the genotoxic effects of urban air pollution. Mut Res 428, pp. 91–98

7. Joa K., Panova E., Irha N., Teinemaa E., Lintelmann J., Kirso U. (2009), Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in oil shale processing wastes: current practice and new trends, Oil Shale, 2009, Vol. 26, No. 1, pp. 59–72

8. Khan Z., Troquet J., Vachelard C. (2005), Sample preparation and analytical techniques for determination of polyaromatic hydrocarbons in soils, Int. J. Environ. Sci Tehn. Autumn 2005, Vol. 2, No. 3, pp. 275-286

9. Larsen J. C., Alexander J. (2002), Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – Occurrence in foods, dietary exposure and health effects, Brussels Belgium

5. Zaključak

10. Luks-Betlej K. (1997), Clean-up methods for polycyclic aromatic hydrocarbons analyses by capillary gas chromatography, Chromatographia 1997, Volume 45, Issue 1, pp. 243-248

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

12. Nagpal N. K. (1993), Ambient Water Quality Criteria For Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs), Ministry of Environment, Lands and Parks Province of British Columbia

13. Vácha R., Čechmánková J., Skála J. (2010), Polycyclic aromatic hydrocarbons in soil and selected plants, PLANT SOIL ENVIRON., Vol. 56, 2010, pp. 434–443

http://link.springer.com/journal/10337

http://link.springer.com/journal/10337/45/1/page/1

http://link.springer.com/journal/10337/45/1/page/1

Documents

Određivanje sadržaja polikličnih aromatičnih ugljovodonika ... · Policiklični aromatični ugljovodonici – PAU (polycyclic aromatic hidrocarbons – PAH), zbog svog dugog perioda