Analyse de PAH et PCB dans le compost et digestat: Mise en point de la méthode

1

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

Réunion du projet compost 29.10.04 2BUWAL Agroscope FAL RECKENHOLZ EPFL-ENAC-CECOTOX

IndexIndex

Préparation de l‘échantillon et stockage

Extraction avec ASE

Purification

Séparation et détection

Taux de récupération

Problèmes

Perspective


C‘est tout du compostC‘est tout du compostMatière org: 30-60%

Matière sec : 30-50%


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


Préparation de l‘échantillonPréparation de l‘échantillon


StockageStockage

Condition d‘extraction ASE:

Dionex Applicationnote 313

15 PAH 7 PCB


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


Extraction avec ASEExtraction avec ASE


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


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


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)


Différent températures d‘extraction:Concentrations de PAH et PCBDifférent températures d‘extraction:Concentrations de PAH et PCB


Dionex Applicationnote 313, avec Aceton:Hexan 3:1 comme solvant


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


Différent pressions d‘extraction:Concentrations de PAH et PCBDifférent pressions d‘extraction:Concentrations de PAH et PCB


Dionex Applicationnote 313, avec Aceton:Hexan 3:1 comme solvant et une température de 140oC


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


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


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


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


PurificationPurification


Purification PAHPurification PAH

echan-tillion

90% DMF

90% DMF

+ H20

Cyclohexan

1. pas 2. pas


Purification PAHPurification PAH


Purification PCBPurification PCB


Online purification PCBOnline purification PCB

Act:Tol 3:1

avec online purification

blank

filtre

filtre

echantillion

Na2SO4

Si02 acid

Si02 basic

Si02 neutrel

Na2SO4


Détection GC-MSDétection GC-MSQuantification avec standard interne et standard d‘injection


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


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


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


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)


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)


Merci beaucoup pour votre attentions

Des commentaires et questions sont la bienvenue!

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C’est cool le travail au laboC’est cool le travail au labo

Documents

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