Kémiai és biotechnológiai alapkutatások vízzáró rétegek és talajvizek halogénezett szénhidrogén szennyezőinek eltávolítására Analitikai Csoport The project.

Az előadások a következő témára: "Kémiai és biotechnológiai alapkutatások vízzáró rétegek és talajvizek halogénezett szénhidrogén szennyezőinek eltávolítására Analitikai Csoport The project."— Előadás másolata:

1 Kémiai és biotechnológiai alapkutatások vízzáró rétegek és talajvizek halogénezett szénhidrogén szennyezőinek eltávolítására Analitikai Csoport The project is co-financed by the European Regional Development Fund and the European Social Fund. Debrecen, 2011. december 1. TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012

2 Az Analitikai Csoport feladatai 1.Nagy érzékenységű analitikai módszer kidolgozása klórozott szénhidrogén szennyezők felszín alatti víztérből történő meghatározására 2.Teszt vizsgálatok elvégzése a T EVA 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

3 J. Pawliszyn: Inventor of SPME Szöveg Felsorolás TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012

4 Structure of the SPME system Szöveg Felsorolás TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012

5 Carbon covered SPME fiber Szöveg Felsorolás TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012

6 2 steps: a) sorbent extraction, b) desorption Szöveg Felsorolás TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012

7 Egy lépésben történő elválasztás és dúsítás Szorbens anyagok azonnali gázkromatográfiás meghatározása (közvetlen injektálás) TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 Szilárd-fázisú mikroextrakció /Pawliszyn, J. Royal Chem. Soc., 1999/ /F. Garay, 2005/ Adszorbens réteggel bevont kvarc szál Gőztér egyensúly beállta után nagy hőmérsékleten történő deszorpció

8 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

9 TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 Szilárd-fázisú mikroextrakciós rendszer optimálása -Termosztálás folyamatos kevertetés mellett  mintavétel (adszorpció)  közvetlen injektálás (hődeszorpció)

10 Szilárd-fázisú mikroextrakciós rendszer optimálása TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 SPME szálak (Carboxen, PDMS, szilícium- dioxid) Átalakított GC injektor (Merlin microseal ® )

11 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%) TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 A GC-MS mérések fontosabb paraméterei Kromatográf:Agilent 6890 Tömegspektrométer:type 73 Kolonna:DB-Wax Vivőgáz:He Injektált térfogat:1 ml Hőmérsékletek: Áramlási sebesség: Split arány: Futási idő: 25 o C, 1 atm 1 ml/perc a kolonnán splitless 70 perc

12 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 TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 Kút-jelölések: T-1, T-2, BT-2, BT-3, BT-4, BT-5, BT-7, BT-18, BT-19, BT-26

13 A vízminták minőségi analízise 1. MSZ 1484-5:1998 alapján közvetlen injektálással TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 CsúcsAzonosított komponens 1.1,2-diklóretilén 2.Etil-acetát 3.1,1,3,3-tetraklór-2- propanon 4.Propil-butil-oxálsav-észter 5.Metil-terc-butil-éter 6.8-metil-1-dekén 7.Undekanol 8.2,3,8-trimetil-dekán 9.Dietil-ftalát 10.Tetradekán 11.2,7,10-trimetil-dodekán A BT-2 kútból származó minta kromatogramja

14 A vízminták minőségi analízise TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 /F. Garay, OMFI /

15 A vízminták minőségi analízise 2. Saját műszerünkre optimált SPME-GC-MS módszerrel TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 A GC-MS mérések fontosabb paraméterei KromatográfAgilent 6890 Tömegspektrométer:type 73 Kolonna:DB-Wax Vivőgáz:He Injektált térfogat:1 ml Hőmérsékletek: Áramlási sebesség: Split arány: Futási idő: 25 o C, 1 atm 1 ml/perc a kolonnán splitless 70 perc MintaAzonosított komponens T-1 Etil-acetát Ecetsav Metil-izobutil-keton Dietil-ftalát T-2 1,2-diklóretilén Ecetsav Dietil-ftalát BT-3 1,2-diklóretilén Triklóretilén 1,1,3,3-tetraklór-2-propanon Dietil-ftalát BT-4Dietil-ftalát BT-5 1,2-diklóretilén Triklór-etilén Dietil-ftalát BT-7 1,2-diklóretilén Triklór-etilén Dietil-ftalát BT-18Dietil-ftalát Szignifikáns mennyiségű 1,2- diklóretilén, valószínűleg a triklór- etilén aerob mikrobiális lebontásának származékaként

16 A Mikrobiológiai Munkacsoport által alkalmazott lebontási technológia hatékonyságvizsgálata SPME-GC-MS módszerrel TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 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

17 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

18 Eredmények 1. Hat órás kezelés Pseudomonas putida F1 törzzsel, toluolos közegben A mintaveszteség ellenőrzése érdekében baktériumot nem tartalmazó mintából óránkénti mérést végeztünk: TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 Megj.: A tömény toluol a PDMS SPME szálat tönkretette, így karboxén bevonatot alkalmaztunk a további mérések során az idő elteltével a koncentráció különbésg relatív szórása (RSD) 3,03%, tehát nem kell mintaveszteséggel számolnunk

19 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)

20 Eredmények Hat óra elteltével a mintákban a 20Mmol kiindulási koncentrációjú triklór-etilén végkoncentrációja: 0,45 ± 0,03μg/L TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 A triklór-etilén mennyiségének csökkenése a kezelt mintákban az idő függvényében:

21 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 TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 20 perces időablakban vizsgált kezelt minta kromatogramja:

22 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:

23 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

24 Eredmények bemutatása nemzetközi fórumon TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012 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.

25 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

26 Köszönöm a figyelmet! TÁMOP-4.2.2/08/1/2008-0012