Transcript Posta József: Kémiai és biotechnológiai

TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Kémiai és biotechnológiai alapkutatások
vízzáró rétegek és talajvizek halogénezett
szénhidrogén szennyezőinek eltávolítására
Analitikai Csoport
Debrecen, 2011. december 1.
The project is co-financed by the European Regional Development Fund and the European Social Fund.
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Az Analitikai Csoport feladatai
1. Nagy érzékenységű analitikai módszer kidolgozása klórozott
szénhidrogén szennyezők felszín alatti víztérből történő
meghatározására
2. Teszt vizsgálatok elvégzése a TEVA Gyógyszergyár Zrt. debreceni
telephelyének monitoring kútjaiból származó valós vízmintákon:
- Minőségi analízis MSZ 1484-5:1998 alapján
- Minőségi analízis SPME-GC/MS rendszerrel
3. A Mikrobiológiai Munkacsoport által kitenyésztett Pseudomonas
putida
F1
baktériumtenyészet
triklór-etilén
bontó
hatékonyságának ellenőrzése SPME-GC/MS technikával
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
J. Pawliszyn: Inventor of SPME
Szöveg
• Felsorolás
• Felsorolás
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Szöveg
• Felsorolás
• Felsorolás
Structure
of the
SPME
system
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Carbon covered SPME fiber
Szöveg
• Felsorolás
• Felsorolás
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
2 steps: a) sorbent extraction, b) desorption
Szöveg
• Felsorolás
• Felsorolás
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Szilárd-fázisú mikroextrakció
/Pawliszyn, J. Royal Chem. Soc., 1999/
• Egy lépésben történő elválasztás és dúsítás
• Szorbens anyagok azonnali gázkromatográfiás
meghatározása (közvetlen injektálás)
• Adszorbens réteggel
bevont kvarc szál
• Gőztér egyensúly beállta
után nagy hőmérsékleten
történő deszorpció
/F. Garay, 2005/
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Szilárd-fázisú mikroextrakciós rendszer
optimálása
Országos Munkahigiénés és Foglalkozás-egészségügyi Intézet
(Dr. Garay Ferenc)
Mintaelőkészítés:
-Mininert valve® kétállású teflonkupakos edényekben, 25°C-on
vízáramlásos termosztálás mellett
-30 perces folyamatos mágneses kevertetés
-Carboxen és poli-dimetil-sziloxán bevonatú kvarcszálak tesztelése
-Tíz perces folyamatos extrakció
-A gázkromatográf injektorának speciális átszerelése: Merlin
microseal ®, SPME inlet-liner
-GC-MS injektorában történő hődeszorpció
Mininert valve®, Supelco
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Szilárd-fázisú mikroextrakciós rendszer
optimálása
- Termosztálás folyamatos kevertetés mellettmintavétel
(adszorpció)közvetlen injektálás (hődeszorpció)
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Szilárd-fázisú mikroextrakciós rendszer
optimálása
SPME szálak
(Carboxen, PDMS, szilíciumdioxid)
Átalakított GC injektor (Merlin
microseal®)
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Szilárd-fázisú mikroextrakciós rendszer
optimálása
- SPME-GC-MS paraméterek optimálása modell-mintákra
- Carboxen és poli-dimetil sziloxán szálak hatékonysága triklór-etilénre
nézve azonos (RSD<7%)
A GC-MS mérések fontosabb
paraméterei
Kromatográf:
Tömegspektrométer:
Kolonna:
Vivőgáz:
Injektált térfogat:
Hőmérsékletek:
Áramlási
sebesség:
Split arány:
Futási idő:
Agilent 6890
type 73
DB-Wax
He
1 ml
25 oC, 1 atm
1 ml/perc a
kolonnán
splitless
70 perc
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Vízmintavétel a TEVA Gyógyszergyár Zrt.
monitoring kútjaiból
• MSZ 21464:1998  mintavétel felszín alatti vizekből
• Mintavétel 8 erősen és 2 gyengébben szennyezett kútból
2009 októberében és 2010 áprilisában
• Sötétített, teflon-kupakos speciális
mintavevő edények, tárolás: +4°C
Kút-jelölések:
T-1, T-2, BT-2, BT-3, BT-4, BT-5,
BT-7, BT-18, BT-19, BT-26
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
A vízminták minőségi analízise
1. MSZ 1484-5:1998 alapján közvetlen injektálással
A BT-2 kútból származó minta kromatogramja
Csúcs Azonosított komponens
1.
2.
3.
4.
1,2-diklóretilén
Etil-acetát
1,1,3,3-tetraklór-2propanon
Propil-butil-oxálsav-észter
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Metil-terc-butil-éter
8-metil-1-dekén
Undekanol
2,3,8-trimetil-dekán
Dietil-ftalát
Tetradekán
2,7,10-trimetil-dodekán
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
A vízminták minőségi analízise
/F. Garay, OMFI/
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
A vízminták minőségi analízise
2. Saját műszerünkre optimált SPME-GC-MS módszerrel
A GC-MS mérések fontosabb paraméterei
Kromatográf
Tömegspektrométer:
Kolonna:
Vivőgáz:
Injektált térfogat:
Hőmérsékletek:
Áramlási
sebesség:
Split arány:
Futási idő:
Agilent 6890
type 73
DB-Wax
He
1 ml
25 oC, 1 atm
1 ml/perc a kolonnán
splitless
70 perc
Minta
T-1
T-2
BT-3
BT-4
• Szignifikáns mennyiségű 1,2diklóretilén, valószínűleg a triklóretilén aerob mikrobiális lebontásának
származékaként
BT-5
BT-7
BT-18
Azonosított komponens
Etil-acetát
Ecetsav
Metil-izobutil-keton
Dietil-ftalát
1,2-diklóretilén
Ecetsav
Dietil-ftalát
1,2-diklóretilén
Triklóretilén
1,1,3,3-tetraklór-2-propanon
Dietil-ftalát
Dietil-ftalát
1,2-diklóretilén
Triklór-etilén
Dietil-ftalát
1,2-diklóretilén
Triklór-etilén
Dietil-ftalát
Dietil-ftalát
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
A Mikrobiológiai Munkacsoport által
alkalmazott lebontási technológia
hatékonyságvizsgálata SPME-GC-MS módszerrel
Mérési körülmények
•A Pseudomonas putida F1 baktériumtörzzsel kezelt mintákból 1 órás
mágneses kevertetés után (25°C) 10 perces head-space mintavétel
carboxen és poli-dimetil-sziloxán bevonatú SPME szállal
•Közvetlen GC-MS injektálás, 3 párhuzamos mérés (n=3)
•Deszorpció ideje: 0,5 perc
•Folyamatos tisztaság ellenőrzés „szál-vak” és „eszköz-vak” mérésekkel
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Eredmények
• 0,2 ppb triklór-etilén kalibráló tag egymás utáni lemérése (n=10) esetén
az eredményekre kapott RSD<6,8%
Kimutatási határ triklór-etilénre:
50 ng/l
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Eredmények
1. Hat órás kezelés Pseudomonas putida F1 törzzsel, toluolos közegben
A mintaveszteség ellenőrzése érdekében baktériumot nem tartalmazó mintából
óránkénti mérést végeztünk:
az idő elteltével a koncentráció
különbésg relatív szórása (RSD)
3,03%, tehát nem kell
mintaveszteséggel számolnunk
Megj.: A tömény toluol a PDMS
SPME szálat tönkretette, így
karboxén bevonatot
alkalmaztunk a további mérések
során
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Eredmények
• A triklór-etilén koncentrációja a baktériumtenyészettel kezelt
mintákban az idő elteltével folyamatosan csökkent
A 0 órás minta GC-MS
kromatogramja
(TCE: 2,9 perc)
A 6 órás minta GC-MS
kromatogramja
(TCE: 2,9 perc)
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Eredmények
• Hat óra elteltével a mintákban a 20Mmol kiindulási koncentrációjú
triklór-etilén végkoncentrációja: 0,45 ± 0,03μg/L
A triklór-etilén
mennyiségének csökkenése
a kezelt mintákban az idő
függvényében:
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Eredmények
• Hosszabb adatgyűjtési idővel minőségileg vizsgáltuk a metaoblizmus
során keletkező bomlástermékeket
• A kis mennyiségben maradtak szénhidrogének ,főleg hosszú telített
szénláncú, a lánc végén mono-szubsztituált származékok
20 perces időablakban vizsgált kezelt minta kromatogramja:
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Eredmények
2. Hat órás kezelés Pseudomonas putida F1 törzzsel, peptonos közegben
• Hat óra elteltével a mintákban a 20Mmol kiindulási koncentrációjú
triklór-etilén végkoncentrációja: 2,2 ± 0,09 μg/L
A triklór-etilén
mennyiségének csökkenése
a kezelt mintákban az idő
függvényében:
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Következtetések
• Kidolgoztuk, és mintasorozatok mérésével saját valós mintákra
optimáltuk az SPME-GC-MS módszert
• A bonyolultabb szabvány technikával történő összehasonlító
elemzések alapján bizonyítottuk, hogy az SPME – GC/MS megfelelő
alternatívaként szolgál
• Előnye, hogy gyors, pontos és hosszadalmas minta-előkészítés
nélkül alkalmazható egy víztér klórozott szénhidrogén
szennyezőinek monitorozására
• Nagy érzékenysége révén nanogramm mennyiségek is
kimutathatóak, így alkalmas a különböző mentesítő eljárások
hatékonyságának ellenőrzésére
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Eredmények bemutatása nemzetközi
fórumon
• A Colloquium Spectroscopicum Internationale konferencián (2011. augusztus
26. – szeptember 02.) Brazíliában poszter prezentáció formájában mutattuk be
a Mikrobiológiai Csoporttal együtt elért eredményeinket, amely Nemzetközi
Poszter Díjban részesült.
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Analitikai Csoport
Dr. Posta József egyetemi tanár
Dr. Kéki Sándor egyetemi tanár
Dr. Mester Zoltán tanácsadó (INMS, Kanada)
Nagy Dávid predoktor
Baranyai Edina PhD hallgató
Balogh Attila MSc hallgató
Szabó József MSc hallgató
TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012
Köszönöm a figyelmet!