METODOS INSTRUMENTALES DE ANALISIS

Anlisis Ambiental

Origen (Caracterizacin de fuentes) Transporte y distribucin Procesos de degradacin bitica o/y abitica (nuevos contaminantes txicos?)

Destino final (bioacumulacin, etc) Efectos Lmites legales

Identificacin y Anlisis de compuestos

qumicos en el medio ambiente

Lmites exigidos por la normativa No Ttulo Compuestos orgnicos Lmites (ug/L)

75/440/EEC Aguas superficiales Cyfluthrin 0.001

Hidrocarburos 50-1000

Permerthrin 0.01

Plaguicidas 1-5.0

Fenoles 1-100

Hidrocarburos aromticos policclicos (PAHs) 0.2-1.0

80/778/EEC Agua para consumo humano Plaguicidas individuales 0.1

Plaguicidas totales 0.5

Benzo-3,4-pireno 0.01

Tetracloruro de carbono 3.0

Tricloroetano 30.0

Tetracloroetano 10.0

Trihalometanos 100.0

Fenoles 0.5

PAHs 0.2

76/659/EEC Aguas con peces Cyfluthrin 0.001

Flucofuron 1.0

PCSDs i PAD 0.05

Permethrin 0.01

Sulcofuron 25.0

76/464/EEC Substancias peligrosas Lista 1 Tetracloruro de carbono 12.0

Cloroformo 12.0

DDT 0.01

Endrin 0.005

Aldrin 0.01

Dieldrin 0.01

Isodrin 0.005

Hexaclorobenceno 0.03

Hexaclorobutadieno 0.01

Lindano 0.11

Pentaclorofenol 2.0

1,2-dicloroetano 10.0

Percloroetileno 10.0

Triclorobenceno 0.1

Tricloroetileno 10.0

ppb

Anlisis especficos vs multiresiduos

Determinacin de un solo compuesto

o grupo de

compuestos en una

matriz ambiental

especfica

Determinacin del mximo nmero de

contaminantes con

propiedades fsico-

qumicas diferentes

Metabolitos

Contaminacin global

Efectos sinrgicos o antagnicos

EPA Priority Pollutants

Protocols

Eleccin de mtodos analticos

Parmetros qumicos pH

Alcalinidad*

Carbono orgnico total

Oxgeno disuelto

Demanda Bioqumica de Oxgeno, DBO5

Demanda Qumica de Oxgeno, DQO*

Nitratos

Nitritos

Amonaco/amonio

Nitrgeno kjeldahl

Compuestos de fsforo

Aceites y grasas

Determinacin de compuestos

orgnicos traza Hidrocarburos alifticos

Hidrocarburos aromticos

Aldehdos

Alcoholes y fenoles

Anilinas y bencidinas

VOCs (Disolventes clorados)

SOCs (PCBs, dioxinas)

Plaguicidas apolares y polares

Ftalatos i adipatos

Tensioactivos

...y muchos ms

Anlisis Ambiental

Cuantificacin

Anlisis Instrumental

GC

HPLC

GC-MS; HPLC-MS

Purificacin

(Clean-up)

Extraccin

Tratamiento previo

Toma de muestra

Compartimentos medioambientales

Anlisis Ambiental

Cuantificacin

Anlisis Instrumental

GC

HPLC

GC-MS; HPLC-MS

Purificacin

(Clean-up)

Extraccin

Tratamiento previo

Toma de muestra

Anlisis Ambiental

Eliminacin agua

Eliminacin material grueso

Tamizado (> 250 m, 63 m)

Homogeneizar

Sedimentos, sue los

Particulado

Eliminacin agua

Agua

Particulado

Eliminacin agua

Aire

Eliminacin agua

Digestin cida o alcalina

Homogeneizar

Organismos

Tratamiento previo

Toma de muestra

Eliminacin de agua Liofilizacin Secado en horno (35-40 oC) Tratamiento con desecantes Pre-extraccin con disolventes orgnicos miscibles en agua

Anlisis Ambiental

Lquido-Lquido

Extraccin en fase slida (SPE)

Matrices acuosas

Ultrasonidos

Soxhlet

Extraccin asistida con Microondas (MAE)

Extraccin con disolventes acelerada (ASE)

Extraccin con fluidos supercrticos (SFE)

Matrices slidas

Extraccin

Tratamiento previo

Toma de muestra

Matrices acuosas. Extraccin lquido-lquido

Se extrae el total de componentes (particulado+disuelto)

Consumo de grandes cantidades de disolvente Problema medioambiental

Problema de blancos

Paso de eliminacin del disolvente prdidas

Protocolos largos

Extraccin en fase slida (SPE)

Paso a travs de un adsorbente de slice modificada qumicamente

o Cadenas hidrocarbonadas (C8 y C18)

Se extraen solo los componentes disueltos (filtrar previamente)

Muy verstil

Rpida y sencilla (automatizacin)

Relativamente barata

Bajo consumo de disolventes

A considerar : o Volumen de ruptura

o Capacidad

o Limpieza

Extraccin en Soxhlet

Calor

Refrigerante

100-200 ml disolvente

Muestra

(Cartucho de

Celulosa)

1-200 gr

Diagrama de fases

Lquido Slido

Gas

FS

Pc

Tc Temperatura

Presin

C

SFE

Sonicacin

Soxhlet

ASE MAE

ASE, accelerated solvent extraction

MAE, Microwave assisted extraction

SFE, supercritical fluid extraction

Pc, presin crtica

Tc, temperatura crtica

C, punto crtico

Tcnicas de extraccin de compuestos

orgnicos en matrices slidas

Soxhlet Sonicacin SFE MAE ASE

Tiempo + + + + + + + + +

Disolventes + + + + + + + + + +

Costes + + + + + + + + + + + + + +

Automatizacin + + + + + + + + + + + +

Dificultad de

optimizacin

+ + + + + + + + +

Robustez + + + + + + + + + + + + + + + +

Anlisis Ambiental

Cuantificacin

Anlisis Instrumental

GC

HPLC

GC-MS; HPLC-MS

Purificacin

(Clean-up)

Extraccin

Tratamiento previo

Toma de muestra

Anlisis Ambiental

Cromatografia de adsorcin en columna

Ataque cido o bsico

Extraccin en fase slida (SPE)

Purificacin

(Clean-up)

Extraccin

Tratamiento previo

Toma de muestra

Interferencias ms importantes:

Lpidos Azufre

Carotenoides

Pigmentos...

Clean up del extracto

Cromatografa de columna lquido-slido

Adsorbentes ms comunes:

Slice (uso general)

Almina

Florisil (Clean-up de plaguicidas organoclorados)

Poliestireno, poliacrilamida

Geles para GPC (Por ej.: Sephadex LH-20, Bio-Beads SX)

(Clean-up de muestras con alto contenido lipdico)

apolar

Fase estacionaria polar

Fase mvil

Polaridad creciente

Eliminacin de azufre

Reaccin con mercurio

Sulfuro de mercurio

Reaccin con cobre

Sulfuro de cobre

Reaccin con sulfito de sodio en hidrxido de tetrabutilamonio

Concentracin del analito

Evaporacin del disolvente a presin reducida (rotavapor)

Kuderna-Danish

Corriente de nitrgeno

Anlisis Ambiental

Anlisis Intrumental

GC

HPLC

GC-MS; HPLC-MS

Purificacin

(Clean-up)

Extraccin

Tratamiento previo

Toma de muestra

Cromatografa

Lquida (HPLC)

Sistemas de Cromatografa

Cromatografa

de gases (GC)

Volatilidad

Polaridad

(Solubilidad en agua)

Baja Alta

Mezcla de PCBs. GC-ECD

HPLC. Cromatografa lquida de alta resolucin

Generalmente en fase inversa: fase estacionaria de C8-C18;

fase mvil acuosa con acetonitrilo o etanol

til para substancias:

alto peso molecular

baja volatilidad

Lbiles, degradaciones trmicas

polares Si son muy polares: cromatografa de

par inico o en fase normal (aminopropil, fases

mviles con disolventes orgnicos)

HPLC. Detectores

Detector de ultravioleta-visible

Detector de fluorescencia

Detector de fotodiodos (Diode-array)

Espectrometra de Masas

Identificacin inequvoca de sustancias en matrices

complejas (CG,CL...)

Anlisis de sustancias con propiedades fisico-qumicas

distintas (tomos a

biopolmeros)

Anlisis cuantitativos (lmites de deteccin ppb,ppt)

Selectividad

Universalidad

Sensibilidad

Espectrmetro de Masas

Fuente de iones

(Ionizacin)

Analizador

(Separacin)

Detector de iones

(Deteccin)

Introduccin

muestra

+ +

+

+

+

+ +

+ + +

100 %

M/Z

Presin ~ 10-6-10-8 Torr

+ +

Separacin

cromatogrfica

Ionizacin

Acoplamiento GC/LC-MS

t (min)

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 rt 0

100

%

Anlisis

espectral

masa/carga 100 150 200 250 300

0

100

%

218

162

83

154 84 123 98

164

165 177 216

220

222

284 223 256 288

Dioxinas. Cuantificacin por EM(IE)

M+.

(M-COCl)+

2,3,7,8-Tetraclorodibenzo-p-dioxina

O

O C l

C l

C l

C l

Anlisis Ambiental

Cuantificacin

Anlisis Instrumental

GC

HPLC

GC-MS; HPLC-MS

Purificacin

(Clean-up)

Extraccin

Tratamiento previo

Toma de muestra

Cuantificacin

Calibracin con patrones externos e internos (identificacin por tiempo de retencin)

Blancos del procedimiento

Determinacin de sensibilidad

lmite de deteccin

intervalo de linealidad

precisin

exactitud

robusteza

interferencias del mtodo

Confirmacin por GC-MS o HPLC-MS

Validacin del mtodo

HAP. Anlisis por CG-EM (SIM)

Rango lineal :250-10.000 ng/ml (ppb)

LDD (S/N =3) : 2,5 - 10,5 pg

tR (min)

TIC (SIM) + +

Anlisis multiresiduos

CG/FID

Hexano

Alcanos

CG/ECD

CG/FID

Tratamiento Cu

Hexano:DCM (90:10)

PCBs, LABs

CG/EM

GPC

Hexano:DCM (80:20)

HAP, esteres cridos

CG/NPD

CG/FID

Hexano:DCM (50:50)

Alquilnitrilos, aldehidos

CG/FID

DCM

Cetona esteroidales

CG/FID

CG/NPD

Derivatizacin

trimetilsilil

DCM:MeOH (80:20)

Fosfatos alquilo

Esteroles, alcoholes

CG/NPD

Eter dietlico

Trialquilaminas

Cromatografa adsorcin

Silica:Almina

(5% agua)

Extraccin

Soxhlet

DCM:MeOH

(2:1)

Anlisis elemental

% C orgnico

Tratamiento HCl

Tamizado (250 m)

Liofilizacin

Sedimento marino