METODOLOGIA DE ANALIZĂ A
SUBSTANȚELOR PERICULOASE ASOCIATE
EXPLOATĂRII ȘI DESCOMPUNERII
MATERIALELOR EXPLOZIVE
INSTITUTUL PENTRU TEHNOLOGII AVANSATE
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
CUPRINS
1. SCOP ............................................................................................................ 4
1.1. SCOPUL METODOLOGIEI .................................................................. 4
1.2. CUI SE ADRESEAZĂ METODOLOGIA ............................................... 4
2. DEFINIŢII ŞI PRESCURTĂRI ....................................................................... 5
2.1. DEFINIŢII .............................................................................................. 5
2.2. PRESCURTĂRI .................................................................................... 8
3. LEGISLAŢIE ŞI DOCUMENTE CONEXE ..................................................... 9
3.1. LEGISLAŢIE ......................................................................................... 9
3.2. DOCUMENTE CONEXE ....................................................................... 9
4. TIPURI DE SUBSTANŢE PERICULOASE REZULTATE DIN INDUSTRIA
DE ARMAMENT. CLASIFICAREA ACESTORA ............................................. 10
5. EFECTE ASUPRA MEDIULUI ŞI A SĂNĂTĂŢII POPULAŢIEI ................... 14
6. INSTRUMENTELE METODOLOGIEI ......................................................... 14
6.1. PRELEVAREA. AMBALAREA. TRANSPORTUL PROBELOR .......... 14
6.1.1. PRELEVAREA ....................................................................... 15
6.1.2. AMBALAREA ......................................................................... 16
6.1.3. TRANSPORTUL PROBELOR ............................................... 17
6.2. ANALIZA CALITATIVĂ ŞI CANTITATIVĂ A PROBELOR .................. 17
6.2.1. PREGĂTIREA PROBELOR PENTRU ANALIZĂ ................... 17
6.2.2 CROMATOGRAFIA DE LICHIDE CUPLATĂ CU
SPECTROMETRIA DE MASĂ .................................................................. 19
6.2.3 CROMATOGRAFIA DE GAZE CUPLATĂ CU
SPECTROMETRIA DE MASĂ .................................................................. 31
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
6.2.4. CROMATOGRAFIA IONICĂ CU DETECŢIE
CONDUCTOMETRICĂ, AMPEROMETRICĂ ŞI UV - VIS ........................ 44
6.2.5. SPECTROMETRIA DE FLUORESCENŢĂ DE RAZE X ........ 56
7. REZULTATE OBŢINUTE. DISEMINAREA REZULTATELOR .................... 62
8. ANEXE ........................................................................................................ 64
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
1. SCOP
1.1. SCOPUL METODOLOGIEI
Elaborarea METODOLOGIEI reprezintă o componentă a proiectului
”INSTRUMENT PILOT DE REDUCERE A SUBSTANŢELOR PERICULOASE
REZULTATE DIN INDUSTRIA DE ARMAMENT”, derulat de Institutul pentru
Tehnologii Avansate în parteneriat cu UM 0232 Bucureşti (Laboratorul de
analize fizico - chimice şi analize genetice) şi UM 0929 Bucureşti în cadrul
Mecanismului Financiar SEE 2009-2014.
Această metodologie îşi propune să contribuie la atingerea obiectivelor
generale ale programului RO04 privind reducerea substanţelor periculoase,
în cadrul Mecanismului Financiar SEE 2009-2014, respectiv la consolidarea
capacităţii entităţilor publice responsabile de implementarea şi aplicarea
legislaţiei şi strategiilor europene privind substanţele chimice şi deşeurile
periculoase, în concordanţă cu obiectivele şi priorităţile stabilite prin strategiile
şi planurile de acţiuni adoptate prin acte normative la nivel european şi
naţional (Regulamentului (CE) nr. 1.272/2008 al Parlamentului European şi al
Consiliului din 16 decembrie 2008 privind clasificarea, etichetarea şi
ambalarea substanţelor şi a amestecurilor, Regulamentul CE nr. 1907/2006
privind înregistrarea, evaluarea, autorizarea şi restricţionarea substanţelor
chimice – REACH, H.G. 477 din 2009, Regulament nr. 1179/2016 de
modificare, în vederea adaptării la progresul tehnic şi ştiinţific, a
Regulamentului (CE) nr. 1272/2008 privind clasificarea, etichetarea şi
ambalarea substanţelor şi a amestecurilor cu aplicabilitate din martie 2018).
1.2. CUI SE ADRESEAZĂ METODOLOGIA
Prezenta metodologie descrie principiile de analiză a probelor de sol şi
apă prelevate din zonele de interes: uzine de armament, depozite de muniţii,
poligoane de tragere, terenuri ce conţin muniţii neexplodate.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Compuşii explozivi ajung în mediu pe parcursul procesului de producţie
(ex. prin apa reziduală rezultată pe fluxul de producţie), prin depozitare sau
utilizare şi produc contaminarea solului, apelor de suprafaţă şi a apelor
subterane fiind supuşi transformărilor prin procese precum fotoliza, hidroliza,
reducerea, biodegradarea, în compuşi de tipul: nitroderivaţilor aromatici,
esterilor nitraţi, nitraminelor, substanţe oxidante din categoria
azotaţilor, cloraţilor, percloraţilor, bromaţilor.
În vederea evaluării riscului de poluare pentru mediu şi a daunelor
pentru sănătatea publică, trebuie să fie realizate analize ale probelor de sol şi
apă prelevate.
Prezenta metodologie se aplică în două grupuri ţintă de laboratoare:
- Laboratoare de criminalistică (efectuează analize pe probe de
explozivi sau post incident în scopul prevenirii/combaterii incidentelor
cu dispozitive explozive);
- Laboratoare de analiză şi control a probelor de mediu (efectuează
analize pe probe de sol şi apă, prelevate din diferite zone, în scopul
stabilirii gradului de poluare ale acestor zone).
2. DEFINIŢII ŞI PRESCURTĂRI
2.1. DEFINIŢII
EXPLOZIVI SAU MATERII EXPLOZIVE (Legea 126/1995, privind
regimul materiilor explozive, consolidată în 2005, republicată în 2011) –
explozivii de tipul amestecuri explozive, emulsii explozive, mijloace de iniţiere,
fitile detonante, fitile de siguranţă, fitile de aprindere, capse electrice, capse
pirotehnice, tuburi de şoc, relee detonante, inclusiv explozivii de uz civil şi
articolele pirotehnice precum şi orice alte substanţe sau amestecuri de
substanţe destinate să dea naştere la reacţii chimice instantanee, cu
degajare de căldură şi gaze la temperatură şi presiune ridicată.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
SUBSTANŢĂ SAU UN AMESTEC EXPLOZIV(Ă) reprezintă o
substanţă lichidă sau solidă ori un amestec de substanţe care, prin reacţie
chimică, este ca atare capabil(ă) să producă gaz la o asemenea temperatură,
presiune şi rapiditate care să provoace distrugeri vecinătăţilor. Substanţele
pirotehnice sunt incluse chiar şi atunci când nu generează gaze.
SUBSTANŢĂ SAU UN AMESTEC PIROTEHNIC(Ă) reprezintă o
substanţă sau un amestec de substanţe destinată(e) să provoace un efect
prin căldură, lumină, zgomot, gaz sau fum ori o combinaţie a acestora, ca
rezultat al reacţiilor chimice nedetonante autosusţinute exoterm.
EXPLOZIV INSTABIL reprezintă o substanţă explozivă sau un
amestec exploziv care este instabil din punct de vedere termic şi/sau prea
sensibil pentru manevrare, transport şi utilizare în condiţii normale.
ARTICOL EXPLOZIV reprezintă un articol care conţine una sau mai
multe substanţe sau amestecuri explozive.
ARTICOL PIROTEHNIC reprezintă un articol care conţine una sau mai
multe substanţe sau amestecuri pirotehnice.
EXPLOZIV INTENŢIONAL reprezintă o substanţă, amestec sau articol
fabricat pentru a produce un efect practic exploziv sau pirotehnic.
EŞANTIONARE – procedeu de selectare a unor cantităţi reduse (500-
1000 grame), dar suficiente din mai multe probe colectate care să fie
reprezentative atât din punct de vedere calitativ, cât şi cantitativ faţă de
probele colectate utilizate în procedeul de selecţie.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
PROBĂ DE SOL - reprezintă cantitatea de sol (500-1000 grame)
ambalată şi trimisă către Laborator, în urma eşantionării sale conform
prezentei metodologii.
PROBĂ DE APĂ - reprezintă cantitatea de apă ambalată şi trimisă
către Laborator, conform prezentei metodologii.
INTER-CONTAMINARE – reprezintă transferul substanţelor
periculoase ce urmează a fi analizate de la o probă de sol/apă la alta.
SONDĂ PRELEVARE PROBE SOL – unealtă de colectare a probelor
de sol la adâncimi variabile. Laboratorul va pune la dispoziţie unul din cele
două modele constructive de astfel de sonde:
- un model mai complex (tip cârtiţă) care dispune de o serie de
capete accesorii, care se utilizează în funcţie de tipul solului;
- cel de-al doilea model este mai simplu, Geo Sampler, cu sprijin
pentru picior.
METODA SCREENING – este o metodă de analiză rapidă şi sensibilă
pentru obţinerea unei prime imagini de ansamblu care să permită
evidenţierea eventualei prezenţe a unui număr mare de explozivi dintr-o
probă.
METODA CONFIRMĂRII – este o metodă de analiză în măsură să
furnizeze date clare, despre prezenţa unui anumit exploziv dintr-o probă.
CUANTIFICAREA – este o metodă de determinare a cantităţii de
exploziv regăsit într-o probă.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
ETALOANE – EXPLOZIVI – etaloane ce au fost incluse în protocolul
analitic de etalonare, la concentraţii necesare trasării curbei de etalonare.
EXTRACŢIE – metodă de aducere în soluţie a explozivilor prin extracţia
în solvent organic a probei.
2.2. PRESCURTĂRI
LAFCAG – Laboratorul de analize fizico-chimice şi analize genetice.
GC – MS - cromatografia de gaze cuplată cu spectrometria de masă.
FID - detector cu ionizare în flacără.
NCD - detector de chemiluminiscenţă pentru azot.
LC – MS - cromatografia de lichide cuplată cu spectrometria de masă.
DAD – detector cu diode array bazat pe detecţia radiaţiei din domeniul
UV în urma interacţiei acesteia cu proba.
CI - cromatografie ionică.
XRF - fluorescenţă de raze X.
PPM - părţi per milion (concentraţia unei soluţii care conţine 1mg de
substanţă dizolvată la 1 litru solvent sau 1 µg la 1mL solvent).
TNT - 2, 4, 6 - trinitrotoluen.
2,4 - DNT - 2,4 - dinitrotoluen.
2,6 - DNT - 2,4 - dinitrotoluen.
4 amino 2,6 - DNT - 4 amino 2,6- dinitrotoluen.
2 amino 4,6 - DNT - 2 amino 4,6 - dinitrotoluen.
PETN - pentaeritritoltetranitrat.
NG - trinitroglicerină.
RDX - hexahidro - 1, 3, 5 - trinitro - 1, 3, 5 - triazină.
HMX - octahidro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazină.
LOD - limită de detecţie.
LOQ - limită de cuantificare.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
3. LEGISLAŢIE ŞI DOCUMENTE CONEXE
3.1. LEGISLAŢIE
Legea 126/1995 privind regimul materiilor explozive.
REGULAMENTUL (CE) nr. 1907/2006 privind înregistrarea, evaluarea,
autorizarea şi restricţionarea substanţelor chimice (REACH), de înfiinţare a
Agenţiei Europene pentru Produse Chimice.
Regulamentul (CE) nr. 1272/2008 privind clasificarea, etichetarea și
ambalarea substanţelor şi a amestecurilor.
Hotărârea 1102/2014 privind stabilirea condiţiilor pentru punerea la
dispoziţia pe piaţă a articolelor pirotehnice.
Hotărârea nr. 197/2016 privind stabilirea condiţiilor de punere la
dispoziţie pe piaţă şi controlul explozivilor de uz civil.
Hotărârea nr. 95/2011 pentru modificarea şi completarea Normelor
tehnice privind deţinerea, prepararea, experimentarea, distrugerea,
transportul, depozitarea, mânuirea şi folosirea materialelor explozive utilizate
în oricare alte operaţiuni specifice în activitatea deţinătorilor, precum şi
autorizarea artificierilor şi a pirotehniştilor aprobate prin HG nr. 536/2002.
3.2. DOCUMENTE CONEXE
- Practical bomb scene investigation – James T. Thurman.
- Good laboratory practice.
- Chimia mediului - teste de control în laborator şi probleme – conf.
dr. ing. Carmen Zaharia.
- Testarea stării de fertilitate a solurilor – prof. dr. Rusu Teodor.
- EPA Method 8095 (extracţie explozivi, în baie de ultrasunete, din
probe solide).
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
- SR EN ISO 22478 (Calitatea apei. Determinarea anumitor explozivi
şi compuşi asemănători. Metoda care utilizează HPLC cu detecţie
UV).
- STANDARD ISO/IEC 17025 – Cerinţe generale pentru competenţa
laboratoarelor de încercări şi etalonări.
- EA–4/14 – The selection and use of reference materials.
- EEE–RM – 062 – The selection and use of reference materials.
- ILAC–G2 – 1994 – Traceability of measurement.
- ILAC–G12 – 2000 – Guidelines for the requirements for the
competence of reference materials producers.
- EURACHEM/CITAC Guide 2003 – Traceability in chemical
measurement.
- OIML D 2 1999 – Legal units of measurement.
- OIML D 18 2002 – The use of CRM in fields covered by metrological
control exercised by national services of legal metrology. Basic
principles.
- OIML D 23 1993 – Principles of metrological control of equipment
used for verification.
4. TIPURI DE SUBSTANŢE PERICULOASE REZULTATE DIN INDUSTRIA DE ARMAMENT. CLASIFICAREA ACESTORA
Clasificarea substanţelor periculoase rezultate din industria de
armament se realizează după tipul de pericol pe care îl prezintă:
i. substanţe, amestecuri şi articole care prezintă pericol de
explozie în masă (o explozie în masă este o explozie
care afectează practic instantaneu aproape întreaga
cantitate prezentă);
ii. substanţe, amestecuri şi articole care prezintă pericol de
proiectare, dar care nu prezintă şi pericol de explozie în
masă;
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
iii. substanţe, amestecuri şi articole care prezintă pericol de
incendiu şi fie pericol de explozie mică, fie pericol de
proiectare, fie ambele, dar care nu prezintă şi pericol de
explozie în masă:
- a căror combustie dă naştere la o căldură
radiantă considerabilă; sau
- care ard una după alta, producând efecte de
explozie mică sau de proiectare, sau ambele;
iv. substanţe, amestecuri şi articole care nu prezintă niciun
pericol semnificativ: Substanţe, amestecuri sau articole
care prezintă doar un pericol redus în cazul în care a fost
iniţial un incendiu. Efectele sunt în mare parte limitate la
ambalaj şi nu este de aşteptat nicio proiectare de
fragmente de o dimensiune sau o gamă apreciabilă. Un
incendiu extern nu poate provoca o explozie care să
afecteze practic instantaneu aproape întreg conţinutul
ambalajului;
v. substanţe sau amestecuri foarte insensibile care prezintă
pericol de explozie în masă: Substanţe şi amestecuri
care prezintă pericol de explozie în masă, dar sunt atât
de insensibile, încât este puţin probabil să se iniţieze sau
să se treacă de la ardere la detonare, în condiţii normale;
vi. articole extrem de insensibile, care nu prezintă pericol de
explozie în masă: Articole care conţin exclusiv substanţe
sau amestecuri detonatoare extrem de insensibile şi care
demonstrează o probabilitate neglijabilă a iniţierii sau a
propagării accidentale.
Exemple de compuşi periculoşi ce au fost identificaţi şi cuantificaţi în
probele de sol şi apă analizate în cadrul proiectului „INSPIRE”:
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
TNT
Denumire: 2, 4, 6 - trinitrotoluen.
Formulă moleculară: C7H5N3O6.
Masa moleculară: 227,15.
Solubilitate: în apă (0,02 g/100g), tetraclorură de carbon (0,02 g/100g),
etanol (1,5 g/100g), cloroform (25 g/100g), toluen (67 g/100g), dimetilsulfoxid
(88 g/100g).
Compus toxic. Absorbţia TNT în organism poate cauza: anemia
aplastică (distrugerea hematiilor), icter, cianoză, gastrită, dermatită.
Toxic pentru anumite specii de peşti şi mediul înconjurător.
RDX
Denumire: 1, 3, 5 - trinitro - 1, 3, 5 triazaciclohexan.
Formulă moleculară: C3H6N6O6.
Masa moleculară: 222,6.
Solubilitate: în apă (0,006 g/100g), etanol (0,11 g/100g), cloroform
(0.008 g/100g), toluen (0,02 g/100g), dimetilsulfoxid (41 g/100g).
Compus toxic, se absoarbe prin ingestie sau inhalare. Simptomele la
intoxicaţia cu RDX sunt convulsii urmate de pierderea cunoştinţei, ameţeli,
dureri de cap, crampe musculare, vărsături.
Compusul este toxic pentru peşti şi pentru alge.
Bariu
Simbol: Ba
Masa atomică: 137,327.
Combinaţiile bariului solubile în apă sau acid sunt toxice. Doza mortală
pentru adult este cuprinsă între 1-15 g. Se poate depune în muşchi, oase,
plămâni. La expunere pot apare înţepături, arsuri ale ochilor, inflamaţia
pleoapelor, conjunctivite, arsuri ale pielii. După ingestie poate să apară
ameţeală, vomă, dureri de cap.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Mercur
Simbol: Hg.
Masa atomică: 200,59.
Foarte toxic. Iritant, poate trece prin piele. Poate provoca leziuni ale
mucoaselor, ochilor, gurii şi căilor respiratorii. Poate cauza arsuri ale pielii.
Expunerea excesivă poate provoca moartea. Toxic pentru sânge, rinichi,
ficat, sistem nervos. Poate produce leziuni ale organelor. Contactul cu
aerosolii poate determina iritarea severă a ochilor şi a căilor respiratorii.
Azotat de amoniu
Denumire: azotat de amoniu.
Formulă moleculară: H4N2O3.
Masa moleculară: 80,043.
Solubilitate: în apă (66,1 g/100g), etanol (2,5 g/100g), metanol (14
g/100g).
Este periculos în concentraţii mari în apă. Întreţine arderea, iar la
supraîncălzire poate exploda, din această cauză este utilizat ca îngrăşământ
numai sub formă de amestec cu alte substanţe. Se descompune în special în
H2O şi N2O.
Perclorat de potasiu
Denumire: perclorat de potasiu.
Formulă moleculară: KClO4.
Masa moleculară: 138,55.
Solubilitate: în apă (1,7 g/100g).
Oxidant puternic, poate provoca un incendiu sau o explozie în prezenţa
materialelor combustibile.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
5. EFECTE ASUPRA MEDIULUI ŞI A SĂNĂTĂŢII POPULAŢIEI
Substanţele explozive pot fi absorbite în organism prin inhalare,
ingerare sau contactul direct cu pielea. Toxicitatea acestora şi influenţa
negativă asupra sănătăţii oamenilor se manifestă, în funcţie de clasa de
material exploziv, prin:
- dermatite, cataractă, boli ale ficatului (inclusiv ciroză hepatică),
denaturări ale hemoglobinei şi eritrocitelor (prin formarea hemoglobinei
oxidate incapabile să transporte oxigenul în organism) date de
nitroderivaţii aromatici. De asemenea, în multe cazuri apar tulburări
respiratorii şi digestive;
- convulsii urmate de crampe musculare, dureri de cap, ameţeli, pierderi
de cunoştinţă în cazul nitraminelor;
- tulburări respiratorii, căderii ale presiunii arteriale, dureri de cap,
palpitaţii ale inimii cu afectarea directă a muşchilor inimii, în cazul
esterilor nitraţi.
În ceea ce priveşte efectele asupra mediului este de notat toxicitatea
pentru anumite specii de vieţuitoare acvatice ale compuşilor din clasa
nitroderivaţilor aromatici (trinitrotoluen şi derivaţii săi: 2,4 - DNT, 2,6 - DNT)
sau din clasa nitraminelor (HMX).
Anumiţi compuşi persistă mult timp în sol şi apă (2-amino-4,6 DNT sau
4-amino-2,6 DNT).
6. INSTRUMENTELE METODOLOGIEI
6.1. PRELEVAREA. AMBALAREA. TRANSPORTUL PROBELOR
Activităţile de colectare se aplică în teren, în zonele ce ar putea conţine
substanţe periculoase provenite din industria de armament: poligoane,
depozite de armament sau în apropierea fabricilor de armament şi cuprind
etapele de:
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
prelevare;
documentare (determinarea coordonatelor geografice, realizarea
unor fotograme, completarea fişei probei);
ambalare;
transport a probelor.
6.1.1. Prelevarea
Trusa de prelevare a probelor conţine:
Sondă prelevare probe sol cu sau fără capete accesorii;
Spatule metalice tip scafă (lopăţele);
Pungi autosigilante din material plastic (polietilenă);
Flacoane din plastic cu capac;
Flacoane din sticlă cu capac;
Seringi de 50 şi 100 mL;
Etichete;
Bandă adezivă;
Instrumente de scris;
Vată sterilă;
Flacon de 100 mL ce conţine alcool etilic;
Flacon de 100 mL ce conţine acetonă;
Flacon de 100 mL ce conţine apă ultrapură.
În cadrul fiecărui obiectiv vor fi delimitate 3-4 zone de colectare a
probelor.
După stabilirea zonei de colectare, în scopul eşantionării realizată la faţa
locului a probelor de sol, se vor parcurge următoarele etape:
a. delimitarea spaţiului de unde se vor preleva probele ce vor fi supuse
procedeului de eşantionare (cel mult 250 m2);
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
b. trasarea şi delimitarea unor suprafeţe relativ egale pe întreaga zonă
de prelevare (10 suprafeţe sub formă de pătrate, dreptunghiuri sau sectoare
de cerc în funcţie de detaliile topografice); suprafeţele delimitate trebuie să
fie de cel mult 25m2 fiecare;
c. realizarea unor fotograme: vedere de ansamblu a suprafeţei de
colectare, locul de unde a fost prelevată fiecare probă, mijlocul de
măsurare/valorile coordonatelor geografice, detalii ale fiecărei probe
ambalate ce va fi transmisă Laboratorului.
Pentru prevenirea intercontaminării probelor prelevate de la o zonă la alta, înainte de începerea
activităţii de colectare şi la finalul colectării se efectuează o decontaminare a trusei prin ştergerea tuturor
ustensilelor cu vată îmbibată în alcool etilic, acetonă şi la final apă ultrapură; aceste bucăţi de vată sunt
trimise Laboratorului împreună cu probele propriu-zise, pentru verificarea contaminării înainte şi după
prelevare, ambalate în pungi din plastic sigilate, inscripţionate cu: verificare contaminare 1 şi codul
probei, verificare contaminare 2 şi codul probei.
6.1.2. AMBALAREA
Pentru probele de sol: Din fiecare suprafaţă delimitată, menţionată
anterior la punctul b se vor colecta probe de sol de aproximativ 100-200
grame din 5 puncte de la suprafaţă, iar pentru fiecare punct de la suprafaţă,
încă 2 probe de la adâncimi de 15 şi respectiv 30 cm.
Probele se vor colecta din toate suprafeţele delimitate, pe categorii,
toate probele de suprafaţă într-un sac, toate probele de adâncime de
asemenea fiecare pe categoria de adâncime în câte un sac.
După finalizarea prelevărilor de pe întreaga suprafaţă delimitată iniţial,
vom avea un sac cu o probă de sol de la suprafaţă şi alţi 3 saci cu probe de
la diferite adâncimi. Pentru eşantionare, probele vor fi omogenizate foarte
bine într-un vas metalic sau chiar în sacul în care s-a colectat şi din fiecare
categorie se va trimite laboratorului câte o cantitate de aproximativ 500-1000
grame, ambalată în pungi sau recipiente plastice ermetice.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Pentru probele de apă: Dacă zona delimitată include şi anumite ape
de suprafaţă se va efectua o deplasare pe marginea apei şi se va colecta la
fiecare 200-300 metri, câte 250-500 mL apă, cu ajutorul seringilor sau direct
în recipientele din plastic sau din sticlă. Probele de apă se ambalează în
recipiente de plastic sau de sticlă. Recipientele cu probe se închid etanş, fie
că sunt autosigilante, fie cu capac sau chiar cu bandă adezivă, pentru a
preveni eventuala amestecare/intercontaminare a probelor.
6.1.3. TRANSPORTUL PROBELOR
În fiecare pungă/recipient se va împacheta doar cantitatea de probă
care să poată fi transportată în siguranţă, fără să se deterioreze ambalajele.
Dacă pe parcursul ambalării/transportului, ambalajele totuşi se
deteriorează, se înlocuiesc cu ambalaje noi. Recipientele se sigilează înainte
de a fi transportate şi se protejează de intemperii (soare, ploaie etc.).
Pentru toate probele se va completa fişa probei F- INS-01-01, conform
modelului prezentat în Anexa nr. 1.
6.2. ANALIZA CALITATIVĂ ŞI CANTITATIVĂ A PROBELOR
6.2.1. Pregătirea probelor pentru analiză
Sunt descrise etapele de pregătire pentru analiză pentru probele de sol,
respectiv pentru probele de apă.
6.2.1.1. ECHIPAMENTE DE LUCRU
1. Balanţă analitică tip OHAUS, seria 1120303869 - este utilizată pentru
cântărirea substanţelor chimice necesare, cu o precizie de ordinul 10-5 şi o
eroare de indicaţie pe scală de 10-4 g.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
2. Balanţă tehnică tip KERN, seria 077570804 - este utilizată pentru
cântărirea substanţelor chimice necesare.
3. Moara cu bile Retsch MM 400.
4. Presa Fluxana Vaneox.
5. Centrifuga Galaxy - 3D, VWR, seria V 802029;
6. Baie ultrasonică Emmi - 16, EMAG TECHNOLOGIES, seria 423023936;
7. Aparat apă ultrapură Direct - Q UV, MILLIPORE, seria F9PN54569A;
8. Micropipete - cu volum reglabil (10-50μL, 10-100μL);
9. Microseringi: 5, 10, 50, 100, 500μL;
10. Baloane cotate de 5mL, 10 mL, 25 mL, 50mL, 100mL.
6.2.1.2. MOD DE LUCRU
Pentru analiza prin cromatografie de gaze cuplată cu
spectrometria de masă şi cromatografia de lichide cuplată cu
spectrometria de masă.
Probele de sol sunt cântărite la balanţa analitică (20 - 40 grame).
Se adaugă 30mL acetonitril, se agită sau se ultrasonează şi se lasă la
extras timp de minim 24 de ore.
Extractele probelor se filtrează utilizând filtre cu memebrană de
poliamidă. Pentru solurile mai fine, probele se pot centrifuga pentru a uşura
etapa de filtrare.
Filtratul rezultat este colectat în fiole de 2mL.
În cazul probelor de apă se procedează astfel:
- se măsoară cu pipeta un volum de 8mL probă peste care se
adaugă 2mL hexan, se agită şi se lasă timp de minim 12 ore spre
extras;
- partea organică este filtrată şi este transferată în fiole de 2mL
pentru analiză.
După preparare fiolele de 2 mL sunt păstrate la frigider.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Pentru analiza prin cromatografie ionică.
Probele de sol sunt cântărite la balanţa analitică (20 - 40 grame).
Se adaugă 30mL apă ultrapură, se agită sau se ultrasonează şi se lasă
la extras timp de minim 24 de ore
Extractele probelor se filtrează utilizând filtre cu membrană de
poliamidă. Pentru solurile mai fine, probele se pot centrifuga pentru a uşura
etapa de filtrare.
Filtratul rezultat este colectat în fiole de 11mL.
În cazul probelor de apă acestea sunt filtrate şi colectate în fiole de 11
mL.
După preparare fiolele de 11 mL sunt păstrate la frigider.
Pentru analiza prin spectrometrie de fluorescenţă de raze X.
Probele sunt cântărite la balanţa tehnică (10 grame).
Pentru fiecare probă se adaugă un gram de acid boric (agent de
legare).
Amestecul obţinut (probă şi agent de legare) este măcinat şi
omogenizat timp de 90 secunde în moara cu bile.
Amestecul omogenizat este pastilat în presă la 15 tone.
Pastila obţinută este introdusă în spectrometru.
6.2.2 Cromatografia de lichide cuplată cu spectrometria de
masă
Este descrisă metoda de analiză a substanţelor periculoase rezultate
din industria de armament, prin cromatografie de lichide cuplată cu
spectrometrie de masă (LC - MS) şi detector DAD şi validarea acesteia.
Prin acest tip de analiză se pot determina, următoarele substanţe
periculoase:
octahidro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazină (HMX);
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
hexahidro - 1, 3, 5 - trinitro - 1, 3, 5 - triazină (RDX);
2, 4, 6 - trinitrofenilmetilnitramină (Tetryl);
2 amino 4,6 - dinitrotoluen;
4 amino 2,6- dinitrotoluen;
pentaeritritoltetranitrat (PETN).
6.2.2.1. ECHIPAMENTE DE LUCRU
Cromatograf de lichide 1290 Infinity II AGILENT care include
termostat de coloane 1290 MCT (model G 7116B, nr. serie DEBAZ00581),
pompă cuaternară 1290 Flexible Pump AGILENT (model G7104A nr. serie
DEBAX00506) şi cu autosampler 1290 Multisampler AGILENT (model
G7104A nr. serie DEBAS00581) cuplat cu spectrometru de masă,
triplucuadrupol - model G6460C, SN: SG15477308, AGILENT.
6.2.2.2. MATERIALE
Reactivii folosiţi la analiză sunt:
metanol HPLC;
apă HPLC;
acetonitril;
alcool izopropilic sau alcool etilic pentru spălarea vaselor
de laborator;
apă ultrapură pentru spălarea vaselor de laborator.
Materiale de referinţă certificate (Ultra Scientific şi Cerilliant)
preparate în acetonitril:
Mix stock solution 1000 ppm (conţinând TNT şi
derivaţi,TNB, Tetryl, RDX, HMX),
NG 1000 ppm,
Dinitroethylene glycol 1000 ppm;
PETN 1000 ppm.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Din materiale de referinţă certificate sunt preparate 9 etaloane la
baloane cotate de 5 mL, pe domeniul de concentraţie 0,25 – 20 ppm.
Pentru spălarea sticlăriei se utilizează acidul azotic concentrat sau amestecul oxidant sulfo-cromic,
care se prepară prin adăugarea, sub agitare, a 100g bicromat de potasiu solid, perfect uscat, peste 500mL
acid sulfuric concentrat. Amestecul este stocat în sticle de reactivi şi va fi inscripţionat corespunzător,
menţionându-se clar „TOXIC şi COROZIV”. În toate operaţiile de spălare este folosit cu precauţie. Vasele de
laborator se clătesc cu apă ultrapură.
6.2.2.3. MODUL DE LUCRU
Principalele etape ale modului de lucru privind executarea analizei, din
punct de vedere analitic, sunt:
- etalonarea instrumentului – are drept scop crearea, pentru fiecare
compus analizat în parte, a unei curbe de etalonare ce reprezintă
dreapta sau curba de regresie pentru corelarea valorilor
concentraţiei etaloanelor cu mărimile măsurate;
- analiza probei – are drept scop identificarea compuşilor prezenţi în
probă şi determinarea cantitativă a acestora.
ETALONAREA INSTRUMENTULUI
Înainte de etalonare, se echilibrează coloana timp de 20 minute cu
amestecul de eluenţi metanol:apă într-un raport volumetric de 70:30.
Procedura de etalonare are drept scop injectarea a minim 5 etaloane.
Etalonarea se realizează cu etaloane multicomponent şi/sau
monocomponent, fiecare etalon fiind codat corespunzător.
ANALIZA PROBELOR
Înainte de analiza probelor, se echilibrează coloana timp de 20 minute
cu amestecul de eluenţi metanol:apă într-un raport volumetric de 70:30.
Analiza probelor, presupune injectarea probelor în cromatograf şi
obţinerea cromatogramelor.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Identificarea compuşilor se face utilizând metoda scan explozivi, prin
vizualizarea cromatogramelor şi a detecţiei pe spectrometru de masă, în baza
timpului de retenţie şi a spectrului de masă al fiecărui compus, parametrii
care trebuie să fie aceeaşi cu cei obţinuţi pentru etaloane.
Confirmarea prezenţei compuşilor se realizează urmărind
cromatogramele obţinute fie prin metoda sim explozivi, fie prin metoda scan
explozivi, respectiv semnalele obţinute pe detectorul DAD. De asemenea şi
în acest caz trebuie să obţinem aceiaşi timpi de retenţie cu cei înregistraţi
pentru etaloane.
Cuantificarea pentru compuşii regăsiţi se realizează prin metoda
cantitativă care presupune integrarea semnalului obţinut pentru fiecare
compus pe curba de etalonare realizată pe metoda MRM explozivi, adică
detecţia MS-MS.
Condiţiile de lucru pe cromatograful de lichide:
coloană ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18
(2.1×150mm,1.8µ) termostatată la o temperatură de 40°C;
fază mobilă: apă ultrapură:metanol (30:70 v/v), solvenţii
utilizaţi fiind de puritate cromatografică;
debitul fazei mobile: 0,15mL/min;
volumul de probă injectat este de 1.5µL.
Condiţiile de lucru pentru DAD
Semnal A: 254nm;
Semnal B: 210nm;
Semnal C: 230nm;
Condiţiile de lucru pentru MS
MS - SCAN
Sursa ESI în modul negativ;
Temperatura sursei: 300°C;
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Debitul de gaz: 5L/min;
Presiunea nebulizator: 45psi;
Temperatura gaz ESI: 250°C;
Debitul gaz ESI: 11L/min;
Tensiunea camerei de aspirare: 500V;
Intensitatea curentului: 0.18µA.
MS SIM - aceleaşi condiţii ca pentru modul scan, dar se selectează la
MS modul de achiziţie SIM şi se monitorizează ionii specifici pentru fiecare
compus urmărit după cum urmează:
HMX - 355;
RDX - 335, 267, 46;
TETRIL - 335, 288;
2 amino 4,6 - DNT şi 4 amino 2,6 DNT – 196
PETN - 315.
MS MRM - aceleaşi condiţii ca pentru modul scan, dar se selectează la
MS modul de achiziţie MRM şi se monitorizează tranziţiile ionice specifice
pentru fiecare compus urmărit după cum urmează:
HMX - 355 → 147, 46;
RDX - 267 → 92, 46;
TETRIL - 288 → 212, 194;
2 amino 4,6 - DNT- 196 → 136, 46;
4 amino 2,6 DNT - 196 → 149, 119;
PETN - 315.
Energia de coliziune selectată este de 5eV pentru tranziţiile HMX-ului şi
respectiv de 8eV pentru toate celelalte tranziţii.
6.2.2.4. VALIDAREA METODEI
Au fost urmărite opt caracteristici de performanţă: selectivitate,
liniaritate, repetabilitate, reproductibilitate, exactitate, limită de detecţie, limită
de cuantificare, robusteţe.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
SELECTIVITATEA - REZOLUŢIA
Pentru calculul rezoluţiei s-a injectat un etalon de concentraţie medie şi
pe cromatograma obţinută (anexa nr. 2), aplicând metoda scan explozivi, s-a
luat fiecare pereche de compuşi succesivi separaţi.
Pentru fiecare dintre cei doi compuşi separaţi s-a calculat rezoluţia
(tabelul 1) cu formula:
Rs= 2×ΔtR / w2+w1, unde
- ΔtR = tR2 - tR1, reprezintă distanţa măsurată în milimetri,
între timpii de retenţie ai celor doi compuşi separaţi, pe
maximul (vârful) picului,
- w reprezintă lăţimea picului în milimetri, măsurată la linia
de bază prin prelungirea tangentelor, în punctele de
inflexiune ale picurilor.
Tabelul 1 - valorile rezoluţiei Rs
Compuşi W1 (mm) W2 (mm) ΔRT (mm) Rs
HMX şi RDX 6 7 18 2,76
RDX şi 2-amino DNT 7 9 20 2,50
2-amino DNT şi 4-amino DNT 9 8 16 1,88
4-amino DNT şi Tetryl 8 6 14 1,00
Au fost obţinute valori acceptabile pentru rezoluţie Rs (criteriu de
acceptanţă impus în Laborator: valori ale Rs ≥1).
LINIARITATEA
Pentru fiecare dintre compuşi s-au trasat curbele de etalonare (aria
picului funcţie de concentraţie), din minim 5 concentraţii (în unele cazuri s-au
eliminat punctele de concentraţii inferioare sau în apropierea limitei de
detecţie pentru compusul respectiv, care nu s-ar fi încadrat pe domeniul de
liniaritate). S-au obţinut ecuaţiile de regresie şi coeficientul de corelaţie R a
cărui valoare trebuie să depăşească 0,992 pentru fiecare compus (criteriu
de acceptanţă impus în Laborator).
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Picul cromatografic pentru HMX
Curba de etalonare pentru HMX
Picul cromatografic pentru RDX
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Curba de etalonare pentru RDX
PRECIZIA - REPETABILITATEA
Pentru acest test s-au realizat 5 injecţii ale unui etalon multicomponent
de concentraţie medie, s-au identificat picurile pentru mai mulţi compuşi de
interes şi s-au calculat ariile lor, abaterile standard, respectiv abaterile
standard relative RSD% (tabelele 2 şi 3).
Tabelul 2 - Datele repetabilităţii pentru HMX
Timp de retenţie Aria picului
Etalon 1.d 4.48 40836
Etalon 2.d 4.48 40940
Etalon 3.d 4.48 40703
Etalon 4.d 4.48 40617
Etalon 5.d 4.48 40684
40756.000 Media
129.97115 SD
0.3189 RSD%
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Tabelul 3 - Datele repetabilităţii pentru RDX
Timp de retenţie Aria
picului
Etalon 1.d 5.30 29952
Etalon 2.d 5.30 29879
Etalon 3.d 5.30 30042
Etalon 4.d 5.30 29961
Etalon 5.d 5.30 30030
29972.800 Media
66.012878 SD
0.22024 RSD%
Au fost obţinute valori ale RSD mai mici de 5% (criteriul de
acceptanţă al Laboratorului).
PRECIZIA - REPRODUCTIBILITATE
Se realizează prin injecţia unui etalon de concentraţie medie pe
parcursul mai multor luni (6 luni, câte 5 injecţii în fiecare lună). Au fost
identificate picurile pentru mai mulţi compuşi de interes şi s-au calculat ariile
lor, abaterile standard, respectiv abaterile standard relative RSD% (tabelele 4
şi 5).
Tabelul 4 - Datele reproductibilităţii pentru HMX
Timp de retenţie Aria picului
luna 1 4.48 40856
luna 2 4.48 40952
luna 3 4.48 40741
luna 4 4.48 40625
luna 5 4.48 40705
luna 6 4.48 40856
40789,1666 Media
109,394418 SD
0,26819479 RSD%
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Tabelul 5 - Datele reproductibilităţii pentru RDX
Timp de retenţie Aria
picului
luna 1 5.30 30048
luna 2 5.30 29967
luna 3 5.30 30042
luna 4 5.30 29845
luna 5 5.30 30030
luna 6 5.30 30296
30038,00 Media
134,80479 SD
0,4487808 RSD%
Au fost obţinute valorile ale RSD mai mici de 5% (criteriul de
acceptanţă al Laboratorului).
PRECIZIA – PARTICIPAREA LA SCHEME DE ÎNCERCARE DE
COMPETENŢĂ
Laboratorul a participat la o astfel de schemă organizată de furnizorul
LGC (probe ce conţin explozivi). Identificarea de către Laborator a
compuşilor explozivi prezenţi în cele două probe a fost de 100%.
EXACTITATEA
Exactitatea reprezintă apropierea valorilor obţinute pentru compusul de
interes de valoarea certificată a acestuia. Evaluează erorile sistematice şi
întâmplătoare care pot influenţa rezultatele.
A fost măsurată prin analiza unei probe de concentraţie cunoscută
(material de referinţă certificat) şi compararea valorii măsurate cu valoarea
adevărată (tabelul 6).
Valoarea regăsirii trebuie să fie cuprinsă între 95 şi 105% (criteriul
de acceptanţă al Laboratorului).
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Tabelul 6 - Valorile regăsirii pentru compuşii de interes
Compus Timp de
retenţie
Cooncentraţia
teoretică (ppm)
Concentraţia
determinată (ppm)
Regăsirea
%
RDX 5,30 5 5,12 102,4
RDX 5,29 10 9,91 99,1
RDX 5,30 15 15,23 101,53
HMX 4,49 5 4,89 97,8
HMX 4,49 10 10,22 102,2
HMX 4,48 15 14,79 98,6
LIMITA DE DETECŢIE
Pentru determinarea limitei de detecţie s-au injectat etaloanele de lucru
cu concentraţii dintre cele mai scăzute şi s-a observat pentru fiecare compus
valoarea minimă detectabilă, la un nivel de încredere acceptat.
A fost determinată (tabelul 7) utilizând formula:
LOD = (y0 + 3SD)/S
unde y0 reprezintă intersecţia curbei de calibrare cu ordonata;
S - reprezintă panta curbei de etalonare;
SD - abaterea standard a valorilor ariilor pentru concentraţia cea mai
scăzută.
Tabelul 7 - Valorile limitei de detecţie pentru compuşii de interes
Compus LOD (ng/mL)
RDX 50
HMX 30
2 amino DNT 15
4 amino DNT 30
Tetryl 25
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
LIMITA DE CUANTIFICARE
A fost reprezentată de cea mai mică concentraţie de compus care a
putut fi evaluată cantitativ cu aceeaşi precizie şi acurateţe ca şi metoda
analitică.
A fost determinată (tabelul 8) utilizând formula:
LOQ = (y0 + 10SD)/S
unde y0 reprezintă intersecţia curbei de calibrare cu ordonata;
S - reprezintă panta curbei de etalonare;
SD - abaterea standard a valorilor ariilor pentru concentraţia cea mai
scăzută.
Tabelul 8 - Valorile limitei de cuantificare pentru compuşii de interes
Compus LOQ (ng/mL)
RDX 167
HMX 100
2 amino DNT 50
4 amino DNT 100
Tetryl 85
ROBUSTEŢE
Au fost testaţi mai mulţi parametrii ai metodei de analiză, după cum
urmează:
- variaţia raportului volumetric al componenţilor fazei mobile;
- variaţia volumului de probă injectat;
- variaţia debitului de eluent.
Au fost calculate abaterile standard relative (tabelul 9). Au fost
obţinute valorile ale RSD mai mici de 5% (criteriul de acceptanţă al
Laboratorului).
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Tabelul 9 - Valorile RSD pentru variaţia raportului volumetric
al componenţilor fazei mobile
6.2.3 Cromatografia de gaze cuplată cu spectrometria de
masă
Este descrisă metoda de analiză a substanţelor periculoase, prin
cromatografie de gaze cuplată cu spectrometrie de masă (GC - MS) şi
detector NCD şi FID şi validarea acesteia.
Prin acest tip de analiză se pot determina, următoarele substanţe
periculoase:
etilen glicol dinitrat;
nitrobenzen;
nitroglicerină;
2,6 - dinitro toluen;
2,4 - dinitrotoluen;
octahidro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazină (HMX);
hexahidro - 1, 3, 5 - trinitro - 1, 3, 5 - triazină (RDX);
2, 4, 6 - trinitrofenilmetilnitramină (tetryl);
2 amino 4,6 - dinitrotoluen;
Aria picului Timp de retenţie Aria picului Timp de retenţie
Compus HMX RDX
68% metanol - 32% apa 40927 4,46 29592 5,29
70% metanol - 30% apa 40463 4,48 29320 5,3
71% metanol - 29% apa 40506 4,45 29160 5,32
72% metanol - 28% apa 40230 4,5 29980 5,31
Media 40531,5 4,47 29513 5,31
SD 290,21 0,02 358,79 0,01
RSD% 0,71 0,50 1,21 0,24
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
4 amino 2,6- dinitrotoluen;
pentaeritritoltetranitrat (PETN).
6.2.3.1. ECHIPAMENTE DE LUCRU
Cromatograf de gaze 7890A AGILENT cuplat cu spectrometru de
masă tip cuadrupol (model 7000S, seria US1543U202) şi cu autosampler
CTC Analysis (model RSI 85 serie DEBAS00581).
6.2.3.2. MATERIALE
Reactivii folosiţi la analiză sunt:
acetonitril;
alcool izopropilic sau alcool etilic pentru spălarea vaselor
de laborator;
apă ultrapură pentru spălarea vaselor de laborator.
Materiale de referinţă certificate (Ultra Scientific şi Cerilliant)
preparate în acetonitril:
Mix stock solution 1000 ppm (conţinând TNT şi derivaţi,
TNB, Tetryl, RDX),
NG 1000 ppm,
Dinitroethylene glycol 1000 ppm;
PETN 1000 ppm.
Din materiale de referinţă certificate sunt preparate 9 etaloane la
baloane cotate de 5 mL, pe domeniul de concentraţie 0,25 – 20 ppm.
Pentru spălarea sticlăriei se utilizează acidul azotic concentrat sau amestecul oxidant sulfo-cromic,
care se prepară prin adăugarea, sub agitare, a 100g bicromat de potasiu solid, perfect uscat, peste 500mL
acid sulfuric concentrat. Amestecul este stocat în sticle de reactivi şi va fi inscripţionat corespunzător,
menţionându-se clar „TOXIC şi COROZIV”. În toate operaţiile de spălare este folosit cu precauţie. Vasele de
laborator se clătesc cu apă ultrapură.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
6.2.3.3. MODUL DE LUCRU
Principalele etape ale modului de lucru privind executarea analizei, din
punct de vedere analitic, sunt:
- etalonarea instrumentului – are drept scop crearea, pentru fiecare
compus analizat în parte, a unei curbe de etalonare ce reprezintă
dreapta sau curba de regresie pentru corelarea valorilor
concentraţiei etaloanelor cu mărimile măsurate;
- analiza probei – are drept scop identificarea compuşilor prezenţi
în probă şi determinarea cantitativă a acestora.
ETALONAREA INSTRUMENTULUI
Procedura de etalonare are drept scop injectarea a minim 5 etaloane.
Etalonarea se realizează cu etaloane multicomponent şi/sau
monocomponent, fiecare etalon fiind codat corespunzător.
ANALIZA PROBELOR
Analiza probelor, presupune injectarea probelor în cromatograf şi
obţinerea cromatogramelor.
Identificarea compuşilor se face utilizând metoda „full scan
explozivi", sau „full scan PETN" prin vizualizarea cromatogramelor şi a
detecţiei pe spectrometru de masă, în baza timpului de retenţie şi a spectrului
de masă al fiecărui compus, parametrii care trebuie să fie aceeaşi cu cei
obţinuţi pentru etaloane.
Confirmarea prezenţei compuşilor se realizează urmărind
cromatogramele obţinute fie prin metoda „MRM explozivi”, „MRM PETN” fie
prin metoda „NCD explozivi”.
Cuantificarea pentru compuşii regăsiţi se realizează prin metoda
cantitativă care presupune integrarea semnalului obţinut pentru fiecare
compus pe curba de etalonare realizată pe metoda „MRM explozivi” sau
„MRM PETN”, adică detecţia MS-MS.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Condiţiile de lucru pe GC-MS,
În cazul metodei full-scan explozivi sau MRM explozivi:
Injecţie splitless (fără divizare a fluxului de gaz) la 170°C - temperatura
portului de injecţie (inlet);
Debit constant al gazului purtător de 2mL/min;
Program de temperaturi pe cuptor de la 70°C, timp de 4 minute la
250°C, menţinut 4 minute, cu o rată de creştere de 10°C/minut.
Linia de transfer la 280°C;
Detecţie în mod scan pe domeniul de mase m/z: 30-400 (full scan),
monitorizare SIM (tabelul 10) sau monitorizare MRM (tabelul 11), adică strict
a ionilor selectaţi, specifici spectrului secund MS-MS pentru fiecare compus
în parte, în intervalul de timp la care se regăseşte.
Tabelul 10 - Monitorizare compuşi - SIM
Compus SIM
o-nitrotoluen 91
m-nitrotoluen 91
p-nitrotoluen 91
2 amino-4,6 DNT 78
4 amino -2,6 DNT 180
Tabelul 11 - Monitorizare compuşi - MRM
Compus MRM Energia de coliziune (eV)
EGDN 76 - 46 10
Nitrobenzene (NB) 123 - 65, 77, 93 5
Nitroglicerina (NG) 76 - 46 15
2,6 - DNT 165 - 63, 79, 90, 119, 148 10
2,4 - DNT 165 - 63, 79, 90, 119, 148 10
TNT 210 - 106, 118, 164, 193 15
RDX 128 - 46, 54, 71, 81 5
Tetryl 242 - 118, 132, 194, 212, 224 10
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Condiţiile de lucru pe GC-MS, în cazul metodei full scan PETN sau
MRM PETN:
Injecţie splitless (fără divizare a fluxului de gaz) la 170°C -
temperatura portului de injecţie (inlet);
Debit constant al gazului purtător de 2mL/min;
Program de temperaturi pe cuptor de la 100°C, timp de un minut la
140°C, menţinut un minut, cu o rată de creştere de 25°C/minut şi apoi o
creştere la 160°C cu 1°C/minut.
Linia de transfer la 280°C;
Detecţie în mod scan pe domeniul de mase m/z: 30-400 (full scan)
sau monitorizare MRM (76-46), adică strict a ionilor selectaţi, specifici
spectrului secund MS-MS pentru pentrită, în intervalul de timp la care se
regăseşte.
Coloana cromatografică utilizată pentru GC - MS: HP 5 MS.
Condiţiile de lucru pe GC-NCD:
Injecţie splitless (fără divizare a fluxului de gaz) la 170°C-temperatura
portului de injecţie (inlet);
Debit constant al gazului purtător de 3.7mL/min;
Program de temperaturi pe cuptor de la 60°C, timp de 3 minute la
250°C, menţinut 2 minute, cu o rată de creştere de 25°C/minut.
Coloana cromatografică utilizată pentru GC - NCD: Rtx TNT.
6.2.3.4. VALIDAREA METODEI
Au fost urmărite opt caracteristici de performanţă: selectivitate,
liniaritate, repetabilitate, reproductibilitate, exactitate, limită de detecţie, limită
de cuantificare, robusteţe.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
SELECTIVITATEA-IDENTIFICAREA COMPONENŢILOR Pentru identificarea componenţilor s-a realizat injecţia unui etalon de
concentraţie medie pe metoda full scan, în care se înregistrează spectrul pe
tot domeniul de mase, astfel că, se vor separa toţi compuşii din amestec.
După obţinerea cromatogramei în full scan, picurile sunt integrate, iar apoi
fiecare compus se va căuta în baza de date NIST (National Institute of
Standards and Technology – agenţie a Ministerului de Comerţ al SUA). Prin
aplicarea unei funcţii de filtrare a cromatogramei, după masa ionului 46, se
vor evidenţia unii compuşi explozivi care nu apar în full scan la probele de
concentraţii mici, întrucât această valoare corespunde ionului specific pentru
compuşii de tip esteri nitraţi: EGDN, NG şi PETN.
Pentru confirmarea tuturor compuşilor se aplică ulterior şi metoda
MRM, care este mult mai sensibilă şi prin care se obţine un spectru secundar
MS-MS (pentru fiecare compus se alege un ion specific, ionul părinte, care
este scindat mai departe în al doilea quadrupol, obţinându-se un spectru ce
conţine ionii fiice, care este foarte specific).
SELECTIVITATEA - REZOLUŢIA
Pentru calculul rezoluţiei s-a injectat un etalon de concentraţie medie şi
pe cromatograma obţinută (anexa nr. 3), aplicând metoda full scan explozivi,
s-a luat fiecare pereche de compuşi succesivi separaţi.
Pentru fiecare dintre cei doi compuşi separaţi s-a calculat rezoluţia
(tabelul 12) cu formula:
Rs= 2×ΔtR / w2+w1, unde
- ΔtR = tR2 - tR1, reprezintă distanţa măsurată în milimetri,
între timpii de retenţie ai celor doi compuşi separaţi, pe
maximul (vârful) picului,
- w reprezintă lăţimea picului în milimetri, măsurată la linia
de bază prin prelungirea tangentelor, în punctele de
inflexiune ale picurilor.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Tabelul 12 - valorile rezoluţiei Rs
Compuşi W1 (mm) W2 (mm) ΔRT (mm) Rs
NB şi 2,6 - DNT 15 14 591 40,75
2,6 – DNT şi 2,4 - DNT 14 18 119 7,43
2,4 – DNT şi TNT 18 13.5 171 10,85
TNT şi RDX 13.5 21 230 6,66
RDX şi Tetryl 21 17 280 7,36
Au fost obţinute valori acceptabile pentru rezoluţie Rs (criteriu de
acceptanţă impus în Laborator: valori ale Rs ≥1).
LINIARITATEA
Pentru fiecare dintre compuşi s-au trasat curbele de etalonare (aria
picului funcţie de concentraţie), din minim 5 concentraţii (în unele cazuri s-au
eliminat punctele de concentraţii inferioare sau în apropierea limitei de
detecţie pentru compusul respectiv, care nu s-ar fi încadrat pe domeniul de
liniaritate). S-au obţinut ecuaţiile de regresie şi coeficientul de corelaţie R a
cărui valoare trebuie să depăşească 0,992 pentru fiecare compus (criteriu
de acceptanţă impus de Laborator).
Picul cromatografic pentru nitrobenzen
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Curba de etalonare pentru nitrobenzen
Picul cromatografic pentru 2,6 - DNT
Curba de etalonare pentru 2,6 - DNT
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
PRECIZIA - REPETABILITATEA
Pentru acest test s-au realizat 5 injecţii ale unui etalon multicomponent
de concentraţie medie, s-au identificat picurile pentru mai mulţi compuşi de
interes şi s-au calculat ariile lor, abaterile standard, respectiv abaterile
standard relative RSD (tabelele 13 şi 14).
Table 13 – Datele repetabilităţii pentru NB
Timp de retenţie Aria picului
Standard 1.d 7.97 29198822
Standard 2.d 7.97 30730277
Standard 3.d 7.97 28238714
Standard 4.d 7.97 29236955
Standard 5.d 7.97 29050313
29291016.200 Media
901134.2831 SD
3.0764869 RSD%
Table 14 – Datele repetabilităţii pentru 2, 6 – DNT
Timp de retenţie Aria picului
Standard 1.d 13.59 2115387
Standard 2.d 13.59 2267967
Standard 3.d 13.59 2085574
Standard 4.d 13.59 2194920
Standard 5.d 13.59 2174567
2167683.000 Media
71279.17609 SD
3.2882657 RSD%
Au fost obţinute valorile ale RSD mai mici de 5% (criteriul de
acceptanţă al Laboratorului).
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
PRECIZIA - REPRODUCTIBILITATE
Se realizează prin injecţia unui etalon de concentraţie medie pe
parcursul mai multor luni (minim 6 luni). S-au identificat picurile pentru mai
mulţi compuşi de interes şi s-au calculat ariile lor, abaterile standard,
respectiv abaterile standard relative RSD (tabelele 15 şi 16).
Au fost obţinute valorile ale RSD mai mici de 5% (criteriul de
acceptanţă al Laboratorului).
Table 15 – Datele reproductibilităţii pentru NB
Timp de retenţie Aria picului
Luna 1 7.97 29798555
Luna 2 7.97 30001856
Luna 3 7.97 29879356
Luna 4 7.97 29238798
Luna 5 7.97 29850456
Luna 6 30087923
29809490,666666 Media
272915,74329941 SD
0,91553306 RSD%
Table 16 – Datele reproductibilităţii pentru 2,6 – DNT
Timp de retenţie Aria picului
Luna 1 13.59 2164045
Luna 2 13.59 2124456
Luna 3 13.59 2113869
Luna 4 13.59 2154920
Luna 5 13.59 2174567
Luna 6 2151965
2147303,6666 Media
21382,2003 SD
0,99576 RSD%
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
PRECIZIA – PARTICIPAREA LA SCHEME DE ÎNCERCARE DE
COMPETENŢĂ
Laboratorul a participat la o astfel de schemă organizată de furnizorul
LGC (probe ce conţin explozivi). Identificarea de către Laborator a
compuşilor explozivi prezenţi în cele două probe a fost de 100%.
EXACTITATEA
A fost măsurată prin analiza unei probe de concentraţie cunoscută
(material de referinţă certificat) şi compararea valorii măsurate cu valoarea
adevărată (tabelul 17).
Valoarea regăsirii trebuie să fie cuprinsă între 95 şi 105% (criteriul
de acceptanţă al Laboratorului).
Tabelul 17 - Valorile regăsirii pentru compuşii de interes
Compus Timp de
retenţie
Cooncentraţia
teoretică (ppm)
Concentraţia
determinată (ppm)
Regăsirea
%
NB 7,97 10 10,21 102,1
NB 7,97 15 15,34 102,26
NB 7,97 20 19,51 97,55
2,6 DNT 13,59 10 10,07 100,7
2,6 DNT 13,59 15 14,78 98,53
2,6 DNT 13,59 20 20,34 101,7
LIMITA DE DETECŢIE
Pentru determinarea limitei de detecţie s-au injectat etaloanele de lucru
cu concentraţii dintre cele mai scăzute şi s-a observat pentru fiecare compus
valoarea minimă detectabilă, la un nivel de încredere acceptat.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
A fost determinată (tabelul 18) utilizând formula:
LOD = (y0 + 3SD)/S
unde y0 reprezintă intersecţia curbei de calibrare cu ordonata;
S - reprezintă panta curbei de etalonare;
SD - abaterea standard a valorilor ariilor pentru concentraţia cea mai
scăzută.
Tabelul 18 - Valorile limitei de detecţie pentru compuşii de interes
Compus LOD (ng/mL)
NB 50
2,6 - DNT 250
2,4 - DNT 250
TNT 100
RDX 250
Tetryl 200
LIMITA DE CUANTIFICARE
A fost reprezentată de cea mai mică concentraţie de compus care a
putut fi evaluată cantitativ cu aceeaşi precizie şi acurateţe ca şi metoda
analitică.
A fost determinată (tabelul 19) utilizând formula:
LOQ = (y0 + 10SD)/S
unde y0 reprezintă intersecţia curbei de calibrare cu ordonata;
S - reprezintă panta curbei de etalonare;
SD - abaterea standard a valorilor ariilor pentru concentraţia cea mai
scăzută.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Tabelul 19 - Valorile limitei de cuantificare pentru compuşii de interes
Compus LOQ (ng/mL)
NB 167
2,6 - DNT 835
2,4 - DNT 835
TNT 335
RDX 835
Tetryl 670
ROBUSTEŢE
Au fost testaţi mai mulţi parametrii ai metodei de analiză, după cum
urmează:
- variaţia modului de injecţie (ac cald/ac rece);
- variaţia temperaturii liniei de transfer;
- variaţia debitului de eluent.
Au fost calculate abaterile standard relative (tabelul 20). Au fost
obţinute valorile ale RSD mai mici de 5% (criteriul de acceptanţă al
Laboratorului).
Tabelul 20 - Valorile RSD pentru variaţia modului de injecţie
(ac cald/ac rece)
Aria picului Timpul de retenţie Aria picului Timpul de retenţie
Compus NB 2,6 DNT
Ac cald inj.1 29142413 7,97 2116433 13,58
inj.2 29044811 7,97 2100533 13,58
inj.3 29241520 7,98 2121034 13,58
Ac rece inj.1 30142747 7,97 2202896 13,58
inj.2 29942612 7,97 2203405 13,59
inj.3 30043488 7,97 2191078 13,59
Media 29592931,83 7,9716667 2155896,5 13,583333
SD 500892,75 0,0037268 48045,035 0,004714
RSD% 1,69 0,0467503 2,23 0,0347046
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
6.2.4. Cromatografia ionică cu detecţie conductometrică,
amperometrică şi UV - VIS
Este descrisă metoda de analiză a substanţelor periculoase rezultate
din industria de armament, prin cromatografie ionică şi validarea acesteia.
Prin acest tip de analiză se pot determina, următorii compuşi:
azotat;
azotit;
clorat;
bromat;
perclorat.
6.2.4.1. ECHIPAMENTE DE LUCRU
Cromatograf ionic Professional IC Vario, seria 194000009121 ce
conţine: autosampler: 858 Professional Sample Processor, doi detectori de
conductivitate, detector spectrofotometric UV/VIS: 944 Professional UV/VIS
Detector Vario, detector amperometric: 945 Professional Detector Vario,
Termoreactor pentru derivatizări: 943 Professional Thermostat/Reactor
Vario şi sistemul de dozare: 800 Dosino.
6.2.4.2. MATERIALE
Reactivii folosiţi la analiză sunt:
apă ultrapură;
carbonat de sodiu;
bicarbonat de sodiu;
acid azotic 65%;
acid dipicolinic;
acid sulfuric concentrat.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Materiale de referinţă certificate (Ultra Scientific):
ICC-004 (azotat), cu concentratia 1002±2µg/mL(ppm).
ICC-007 (azotit), cu concentratia 1001±5µg/mL(ppm).
ICC-011 (clorat), cu concentratia 1001±2µg/mL(ppm).
ICC-010 (bromat), cu concentratia 1002±2µg/mL(ppm).
ICC-013 (perclorat), cu concentratia 1001±5µg/mL(ppm).
Din materialul de referinţa s-a preparat etalonul cu concentraţia 0.5ppm,
în balon cotat din clasa A, de 100 mL. Următoarele etaloane: 1ppm, 2ppm,
2.5ppm, 4ppm, 5ppm, 10ppm, 12.5ppm, 25ppm au fost preparate de către
sistemul Dosino, prin tehnica de injecţie parţiala (varierea volumului de
injecţie).
Pentru spălarea sticlăriei se utilizează acidul azotic concentrat sau amestecul oxidant sulfo-cromic,
care se prepară prin adăugarea, sub agitare, a 100g bicromat de potasiu solid, perfect uscat, peste 500mL
acid sulfuric concentrat. Amestecul este stocat în sticle de reactivi şi va fi inscripţionat corespunzător,
menţionându-se clar „TOXIC şi COROZIV”. În toate operaţiile de spălare este folosit cu precauţie. Vasele de
laborator se clătesc cu apă ultrapură.
6.2.4.3. MODUL DE LUCRU
Principalele etape ale modului de lucru privind executarea analizei, din
punct de vedere analitic, sunt:
- etalonarea instrumentului – are drept scop crearea, pentru fiecare
compus analizat în parte, a unei curbe de etalonare ce reprezintă
dreapta sau curba de regresie pentru corelarea valorilor
concentraţiei etaloanelor cu mărimile măsurate;
- analiza probei – are drept scop identificarea compuşilor prezenţi în
probă şi determinarea cantitativă a acestora.
ETALONAREA INSTRUMENTULUI
Procedura de etalonare are drept scop injectarea etalonului cu
concentraţia cea mai mică, iar celelalte etaloane sunt preparate de sistemul
Dosino prin tehnica de injecţie parţială sau varierea volumului de injecţie.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Etalonarea se realizează cu etaloane multicomponent şi/sau
monocomponent, fiecare etalon fiind codat corespunzător.
ANALIZA PROBELOR
Analiza probelor, presupune injectarea probelor în cromatograf şi
obţinerea cromatogramelor.
Identificarea compuşilor se face prin metodele PPM_Cations_
ProfICVario_15 pentru identificarea cationilor: Na+, NH4+ şi K+;
PPM_Anions_ ProfICVario_15 pentru identificarea anionilor: NO3-, ClO3
- şi
BrO3-; PPM_Perchlorate_ ProfICVario_15, pentru identificarea anionului
ClO4-, prin vizualizarea cromatogramelor în baza timpilor de retenţie care
trebuie să fie aceeaşi cu cei obţinuţi pentru etaloane.
Cuantificarea pentru compuşii regăsiţi se realizează prin metoda
cantitativă care presupune integrarea semnalului obţinut pentru fiecare
compus pe curba de etalonare realizată pe metodele PPM_Cations_
ProfICVario_15; PPM_Anions_ ProfICVario_15 şi PPM_Perchlorate_
ProfICVario_15.
Condiţiile de lucru pe cromatograful ionic:
A. analiza compuşilor din categoria bromaţilor, azotaţilor, azotiţilor,
cloraţilor,
Eluenţi: bicarbonat de sodiu 1 mmol/L, carbonat de sodiu 3,2
mmol/L;
Debitul de lucru: 0,5 mL/min;
Coloana termostatată 25ºC;
Volumul injecţiei: 4 µL;
Coloana de separare a anionilor: tip Metrosep A Supp 5-100;
faza staţionară a coloanei: alcool polivinilic cu grupări cuaternare de
amoniu.
B. analiza compuşilor din categoria percloraţilor,
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Eluenţi: bicarbonat de sodiu 1 mmol/L, carbonat de sodiu 3,2
mmol/L;
Debitul de lucru: 0,5 mL/min;
Coloana termostatată 50ºC;
Volumul injecţiei: 4 µL;
Coloana de separare a anionilor: tip Metrosep A Supp 5-100;
La analiza anionilor, în scopul creşterii sensibilităţii determinării, se
utilizează modulul supresor pentru supresia chimică a eluentului şi
pentru supresia dioxidului de carbon.
Dispozitivul modulului supresor conţine trei cartuşe schimbătoare de
ioni:
1 - se foloseşte pentru analiză;
2 - se regenerează;
3 - se spală.
Soluţia de regenerare supresor: acid sulfuric 100 mmol/L;
Soluţia de spălare supresor: apă ultrapură (conductivitatea electrică
egală cu 0,05 µS/cm).
Prepararea soluţiilor de eluenţi pentru analiza anionilor:
- bicarbonat de sodiu 1mmol/L;
- carbonat de sodiu 3,2mmol/L.
Se dizolvă 84mg bicarbonat de sodiu şi 339mg carbonat de sodiu în
apă ultrapură şi se aduce la semn într-un balon cotat de un litru.
Prepararea soluţiei de regenerare a supresorului: acid sulfuric 100
mmol/L.
Se diluează 5,32mL acid sulfuric 98% cu apă ultrapură şi se aduce la
semn într-un balon cotat de un litru sau se diluează 5,68mL acid sulfuric 94%
cu apă ultrapură şi se aduce la semn într-un balon cotat de un litru.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
C. analiza cationilor din compuşii de tip bromaţi, azotaţi, azotiţi, cloraţi,
percloraţi.
Eluenţi: acid azotic 1,7 mmol/L, acid dipicolinic 1,7 mmol/L;
Debitul de lucru: 0,9 mL/min;
Coloana termostatată 30ºC;
Volumul injecţiei: 4 µL;
Coloana de separare a anionilor: tip Metrosep C6-100; faza
staţionară a coloanei: silicagel cu grupări carboxil.
Prepararea soluţiilor de eluenţi pentru analiza cationilor:
- acid dipicolinic 1,7mmol/L;
- acid azotic 1,7mmol/L.
Se dizolvă 284mg acid dipicolinic în apă ultrapură caldă, se adaugă 1mL
soluţie stoc acid azotic 1,7mol/L (soluţia stoc se prepară astfel: se diluează
11,8mL acid azotic 65% cu apă ultrapură, se aduce la semn într-un balon
cotat de 100mL) şi se aduce la semn într-un balon cotat de un litru cu apă
ultrapură.
6.2.4.4. VALIDAREA METODEI
Au fost urmărite opt caracteristici de performanţă: selectivitate,
liniaritate, repetabilitate, reproductibilitate, exactitate, limită de detecţie, limită
de cuantificare, robusteţe.
SELECTIVITATEA - REZOLUŢIA
Pentru calculul rezoluţiei s-a injectat un etalon de concentraţie medie şi
pe cromatogramele obţinute (anexa nr. 4 - pentru anioni şi anexa nr. 5 pentru
cationi) aplicând metodele de analiză pentru cationi, respectiv anioni s-a luat
fiecare pereche de compuşi succesivi separaţi.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Pentru fiecare dintre cei doi compuşi separaţi s-a calculat rezoluţia
(tabelele 21 şi 22) cu formula:
Rs= 2×ΔtR / w2+w1, unde
- ΔtR = tR2 - tR1, reprezintă distanţa măsurată în milimetri,
între timpii de retenţie ai celor doi compuşi separaţi, pe
maximul (vârful) picului,
- w reprezintă lăţimea picului în milimetri, măsurată la linia
de bază prin prelungirea tangentelor, în punctele de
inflexiune ale picurilor.
Tabelul 21 - valorile rezoluţiei Rs pentru anionii din compuşi
Compuşi W1 (mm) W2 (mm) ΔRT (mm) Rs
bromat şi azotit 1,5 1,7 3,7 2,31
azotit şi clorat 1,7 1,7 3,7 2,17
clorat şi azotat 1,7 1,7 3,3 1,94
Tabelul 22 - valorile rezoluţiei Rs pentru cationii din compuşi
Compuşi W1 (mm) W2 (mm) ΔRT (mm) Rs
litiu şi sodiu 0,2 0,3 1,4 5,60
sodiu şi amoniu 0,3 0,3 0,6 2,00
amoniu şi potasiu 0,3 0,5 2,6 6,50
potasiu şi calciu 0,5 0,7 1,8 3,00
calciu şi magneziu 0,7 0,8 3,2 4,26
Au fost obţinute valori acceptabile pentru rezoluţie Rs (criteriu de
acceptanţă impus în Laborator: valori ale Rs ≥1).
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
LINIARITATE
Pentru fiecare dintre compuşi s-au trasat curbele de etalonare (aria
picului funcţie de concentraţie), din minim 5 concentraţii (în unele cazuri s-au
eliminat punctele de concentraţii inferioare sau în apropierea limitei de
detecţie pentru compusul respectiv, care nu s-ar fi încadrat pe domeniul de
liniaritate). S-au obţinut ecuaţiile de regresie şi coeficientul de corelaţie R a
cărui valoare trebuie să depăşească 0,992 pentru fiecare (criteriu de
acceptanţă impus de Laborator).
Picul cromatografic pentru azotat
Curba de etalonare pentru azotat
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Picul cromatografic pentru clorat
Curba de etalonare pentru clorat
PRECIZIA - REPETABILITATEA
Pentru acest test s-au realizat 5 injecţii ale unui etalon multicomponent
de concentraţie medie, s-au identificat picurile pentru mai mulţi compuşi de
interes şi s-au calculat ariile lor, abaterile standard, respectiv abaterile
standard relative RSD (tabelele 23 şi 24).
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Table 23 – Datele repetabilităţii pentru azotat
Timp de retenţie Aria picului
Inj1 10,83 0,130084
Inj2 10,82 0,129782
Inj3 10,83 0,130003
Inj4 10,83 0,130121
Inj5 10,83 0,130043
10,828 0,130007 Media
0,004472 0,000133 SD
0,041302 0,102379 RSD%
Table 22 – Datele repetabilităţii pentru clorat
Timp de retenţie Aria picului
Inj1 9,52 0,082323
Inj2 9,52 0,082469
Inj3 9,52 0,082498
Inj4 9,52 0,082455
Inj5 9,52 0,082251
0,082399 Media
0,000107 SD
0,129459 RSD%
Au fost obţinute valorile ale RSD mai mici de 5% (criteriul de
acceptanţă al Laboratorului).
PRECIZIA - REPRODUCTIBILITATE
Se realizează prin injecţia unui etalon de concentraţie medie pe
parcursul mai multor luni (minim 6 luni). S-au identificat picurile pentru mai
mulţi compuşi de interes şi s-au calculat ariile lor şi abaterile standard relative
RSD (tabelele 25 şi 26).
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Au fost obţinute valorile ale RSD mai mici de 5% (criteriul de
acceptanţă al Laboratorului).
Table 25 – Datele reproductibilităţii pentru azotat
Timp de retenţie Aria picului
Luna 1 10,83 0,130105
Luna 2 10,83 0,129892
Luna 3 10,83 0,12935
Luna 4 10,83 0,13021
Luna 5 10,83 0,130014
Luna 6 10,83 0,130021
0,12993200 Media
0,00027754 SD
0,21360665 RSD%
Table 26 – Datele reproductibilităţii pentru clorat
Timp de retenţie Aria picului
Luna 1 9,52 0,083148
Luna 2 9,52 0,082589
Luna 3 9,52 0,083015
Luna 4 9,52 0,082654
Luna 5 9,52 0,082178
Luna 6 9,52 0,082854
0,08273967 Media
0,00031652 SD
0,38255433 RSD%
EXACTITATEA
A fost măsurată prin analiza unei probe de concentraţie cunoscută
(material de referinţă certificat) şi compararea valorii măsurate cu valoarea
adevărată (tabelul 27).
Valoarea regăsirii trebuie să fie cuprinsă între 95 şi 105% (criteriul
de acceptanţă al Laboratorului).
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Tabelul 27 - Valorile regăsirii pentru compuşii de interes
Compus Timp de
retenţie
Cooncentraţia
teoretică (ppm)
Concentraţia
determinată (ppm)
Regăsirea
%
azotat 10,83 4 3,88 97,0
azotat 10,83 6 6,15 102,5
azotat 10,83 10 9,73 97,3
clorat 9,52 4 4,17 104,25
clorat 9,52 6 5,81 96,83
clorat 9,52 10 10,29 102,9
LIMITA DE DETECŢIE
Pentru determinarea limitei de detecţie s-au injectat 10 soluţii blank. A
fost determinată (tabelul 28) utilizând formula:
LOD = 3SDblank
unde SDblank - abaterea standard a valorilor ariilor pentru blank.
Tabelul 28 - Valorile limitei de detecţie pentru compuşii de interes
Compus LOD (ng/mL)
azotat 10
azotit 10
clorat 10
bromat 10
perclorat 10
LIMITA DE CUANTIFICARE
A fost reprezentată de cea mai mică concentraţie de compus care a
putut fi evaluată cantitativ cu aceeaşi precizie şi acurateţe ca şi metoda
analitică.
A fost determinată (tabelul 29) utilizând formula:
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
LOQ = 10SDblank
unde SDblank - abaterea standard a valorilor ariilor pentru blank.
Tabelul 29 - Valorile limitei de cuantificare pentru compuşii de interes
Compus LOQ (ng/mL)
azotat 34
azotit 34
clorat 34
bromat 34
perclorat 34
ROBUSTEŢE
Au fost testaţi mai mulţi parametrii ai metodei de analiză, după cum
urmează:
- variaţia temperaturii incintei în care se află coloanele;
- variaţia debitului eluenţilor;
- operatori diferiţi.
Au fost calculate abaterile standard relative (tabelul 30). Au fost
obţinute valorile ale RSD mai mici de 5% (criteriul de acceptanţă al
Laboratorului).
Tabelul 30 - Valorile RSD pentru variaţia temperaturii
incintei în care se află coloanele
Timpul de retenţie Aria picului Timpul de retenţie Aria picului
Compus azotat clorat
23 0C 10,96 0,130051 9,59 0,082445
23 0C 10,96 0,130013 9,59 0,082311
25 0C 10,83 0,130084 9,52 0,082323
25 0C 10,82 0,129782 9,52 0,082469
27 0C 10,96 0,130051 9,34 0,082295
27 0C 10,96 0,130013 9,34 0,082203
Media 10,915 0,129999 9,48333 0,082341
SD 0,06370505 0,00010009 0,10530379 0,00009091
RSD% 0,58364681 0,076996711 1,11040907 0,110402528
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
6.2.5. Spectrometria de fluorescenţă de raze X
Este descrisă metoda de analiză a substanţelor periculoase, prin
spectrometria de fluorescenţă de raze X şi validarea acesteia. Prin acest tip
de analiză se pot determina următoarelor elemente chimice: arsen, bariu,
clor, cobalt, crom, cupru, fluor, mercur, nichel, plumb, sulf, stronţiu,
vanadiu, zinc şi zirconiu.
6.2.5.1. ECHIPAMENTE DE LUCRU
Spectrometru de fluorescenţă de raze X - ARL Perform X sequential
XRF, serial number: 0328, produs de Thermo Scientific cu dispersie după
lungimile de undă, utilizând 5 tipuri de cristale: LiF 200, PET, LiF 220, Ge
111, AX03.
6.2.5.2. MATERIALE
Reactivii folosiţi la analiză sunt:
acid boric (utilizat ca liant în procesul de pastilare);
alcool izopropilic sau alcool etilic pentru spălarea
dispozitivului de pastilare şi a dispozitivului de amestecare;
apă ultrapură pentru spălarea dispozitivului de pastilare şi a
dispozitivului de amestecare.
Materiale de referinţă certificate soluri NIST 2709, 2710 şi 2711.
6.2.5.3. MODUL DE LUCRU
Analiza probei (sub formă de pastilă) are drept scop identificarea
elementelor prezente în probă şi determinarea cantitativă a acestora. Se
introduce pastila în suportul pentru probe al echipamentului şi se rulează
metoda de analiză: XR-CAL-SEDI scurt.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
După terminarea analizei utilizând softul OXSAS sunt vizualizate
rezultatele calitative şi cantitative obţinute pentru fiecare element.
Condiţiile de lucru - spectrometru:
Puterea: 3600 W.
Tensiunea variază în funcţie de element şi cristal de la 30 la 60
kV.
Intensitatea variază în funcţie de element şi cristal de la 120 la
60 mA.
Debitul de gaz (amestec 90% argon cu 10 % metan) – 6
mL/min.
Cristale utilizate: LiF 200, PET, LiF 220, Ge 111, AX03.
6.2.5.4. VALIDAREA METODEI
Au fost urmărite şapte caracteristici de performanţă: selectivitate,
liniaritate, repetabilitate, exactitate, limită de detecţie, limită de cuantificare,
robusteţe.
SELECTIVITATEA - REZOLUŢIA
Au fost alese pentru fiecare element de interes liniile şi lungimile de
undă (exprimate în Å): arsen - linia Kβ, 1,0600 Å; bariu - linia Lβ, 2,5682 Å,
clor - linia Kα, 4,7288 Å, cobalt - linia Kα, 1,7890 Å, crom - linia Kα, 2,2910 Å,
cupru - linia Kα, 1,5406 Å, fluor - linia Kα, 18,3200 Å, mercur - linia Lα,
1,2412 Å, nichel - linia Kα, 1,6579 Å, plumb - linia Lβ, 0,9829 Å, sulf - linia Kα,
5,3731 Å, stronţiu - linia Kα, 0,8753 Å, vanadiu - linia Kα, 2,5036 Å, zinc -
linia Kα, 1,4364 Å şi zirconiu - linia Kα, 0,7859 Å (anexa nr. 6).
LINIARITATE
Pentru fiecare element s-au trasat curbele de etalonare (intensitatea în
funcţie de concentraţie), din minim 5 concentraţii (în unele cazuri s-au
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
eliminat punctele de concentraţii inferioare sau în apropierea limitei de
detecţie pentru elementul respectiv, care nu s-ar fi încadrat pe domeniul de
liniaritate).
S-au obţinut ecuaţiile de regresie şi coeficientul de corelaţie R a cărui
valoare trebuie să depăşească 0,992 pentru fiecare element (criteriu de
acceptanţă impus în Laborator).
Curba de etalonare pentru cupru
Curba de etalonare pentru sulf
Element/Line SEE [%] R2
Cu Ka 1 0,003352 0,999479
Element/Line SEE [%] R2
S Ka 1,2 0,010092 0,995357
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
PRECIZIA - REPETABILITATEA
Pentru acest test s-au realizat 5 analize ale unui etalon, s-au identificat
intensităţile liniilor pentru elementele de interes şi s-au calculat abaterile
standard relative RSD (tabelele 31 şi 32).
Tabelul 31 - Datele repetabilităţii pentru cupru
Intensitate
Run 1 156,818
Run 2 156,8231
Run 3 156,7207
Run 4 156,7346
Run 5 156,8542
156,7901 Media
0,052674 SD
0,033595 RSD%
Tabelul 32 - Datele repetabilităţii pentru sulf
Intensitate
Run 1 69,4736
Run 2 69,5383
Run 3 69,5877
Run 4 69,5395
Run 5 69,5621
69,54024 Media
0,037883 SD
0,054476 RSD%
Au fost obţinute valori ale RSD mai mici de 5% (criteriul de
acceptanţă al Laboratorului).
EXACTITATEA
A fost măsurată prin analiza unei probe de concentraţie cunoscută
(material de referinţă certificat) şi compararea valorii măsurate cu valoarea
adevărată (tabelul 33).
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Valoarea regăsirii trebuie să fie cuprinsă între 95 şi 105% (criteriul
de acceptanţă al Laboratorului).
Tabelul 33 - Valorile regăsirii pentru elementele de interes
Element Cooncentraţia
teoretică (ppm)
Concentraţia
determinată (ppm)
Regăsirea
%
cupru 20 19,52 97,6
cupru 30 29,60 98,66
cupru 50 51,35 102,7
sulf 20 20,76 103,8
sulf 30 30,46 101,53
sulf 50 49,47 98,94
LIMITA DE DETECŢIE
Pentru determinarea limitei de detecţie s-au analizat 10 probe de blank
(doar acid boric în pastilă).
A fost determinată (tabelul 34) utilizând formula:
LOD = 3SDblank
unde SDblank - abaterea standard a valorilor intensităţilor pentru blank.
Tabelul 34 - Valorile limitei de detecţie pentru elementele de interes
Element LoD (ppm)
As 2
Ba 2
Cl 0,3
Cr 0.6
Co 0.6
Cu 0.5
F 0.4
Hg 0.3
Ni 0.7
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Pb 1.2
S 1.2
Sr 0.5
V 0.5
Zn 0.5
Zr 0.4
LIMITA DE CUANTIFICARE
A fost reprezentată de cea mai mică concentraţie de element care a
putut fi evaluată cantitativ cu aceeaşi precizie şi acurateţe ca şi metoda
analitică.
A fost determinată (tabelul 35) utilizând formula:
LOQ = 10SDblank
unde SDblank - abaterea standard a valorilor intensităţilor pentru blank.
Tabelul 35 - Valorile limitei de cuantificare pentru elementele de interes
Element LoD (ppm)
As 6
Ba 6
Cl 1
Cr 1.8
Co 2
Cu 1.5
F 1.4
Hg 1
Ni 2.1
Pb 3.6
S 3.6
Sr 1.5
V 1.5
Zn 1.5
Zr 1.2
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
ROBUSTEŢE
Au fost testaţi mai mulţi parametrii după cum urmează:
- efectuarea analizei de către operatori diferiţi;
- efectuarea analizei de către acelaşi operator în zile diferite.
Au fost calculate abaterile standard relative (tabelul 36). Au fost
obţinute valorile ale RSD mai mici de 5% (criteriul de acceptanţă al
Laboratorului).
Tabelul 36 - Valorile RSD pentru robusteţe
7. REZULTATE OBŢINUTE. DISEMINAREA REZULTATELOR
În cadrul proiectului INSPIRE au fost analizate 832 de probe colectate
de la diferite obiective din ţară.
Au fost identificaţi în probe 27 de compuşi periculoşi dintre care 19 de
natură anorganică şi 8 de natură organică.
Rezultatele calitative şi cantitative obţinute în urma analizelor fizico -
chimice efectuate cu cele 4 tehnici de analiză (cromatografia de lichide
cuplată cu spectrometria de masă, cromatografia de gaze cuplată cu
spectrometria de masă, cromatografia ionică şi spectrometria de fluorescenţă
de raze X) expuse în prezenta Metodologie au fost încărcate în baza de date
aferentă proiectului INSPIRE.
Cupru Sulf
Operator 1 156,8226 69,5966
Operator 2 156,819 69,6484
Operator 3 156,8273 69,612
Operator 1 – ziua 1 156,652 69,6336
Operator 1 – ziua 2 156,7075 69,5972
Media 156,7657 69,5458
SD 0,072371 0,035733
RSD% 0,046165 0,051381
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Baza de date a fost structurată pe două direcţii:
Prima conţine următoarele date despre probă:
- codul probei;
- descrierea probei;
- fotograme realizate de la locul prelevării probei;
- coordonatele geografice de la locul prelevării probei;
- data recoltării probei, data efectuării analizei probei;
- compuşii periculoşi conţinuţi - analiza calitativă a probei;
- cantitatea de compuşi periculoşi conţinuţi - analiza
cantitativă.
Cea de-a doua conţine date despre substanţele periculoase:
- denumire;
- masă moleculară;
- formulă moleculară;
- formă cristalină;
- densitate;
- solubilitate în diverşi solvenţi;
- punct de fierbere/punct de topire;
- punct de auto-aprindere;
- căldură de combustie/căldură de detonare;
- etichetare în conformitate cu Regulamentul (CE) nr.
1272/2008 privind clasificarea, etichetarea și ambalarea substanţelor şi a
amestecurilor;
- stabilitate;
- efecte asupra sănătăţii;
- efecte asupra mediului.
În baza datelor introduse se generează 6 hărţi de risc pentru regiunile:
Moldova, Oltenia, Muntenia, Dobrogea, Transilvania, Banat-Crişana.
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
8. ANEXE Anexa nr. 1
FIŞA PROBEI
F- INS-01-01
Persoana care a realizat colectarea:
Data colectării:
Ora colectării (interval orar):
Locul colectării:
Judeţul:
Localitatea:
Coordonate geografice:
Adâncimea de la care s-a realizat colectarea:
Codul probei:
Descrierea probei:
Fotogramele probei:
Condiţiile de mediu:
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Anexa nr. 2
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Anexa nr. 3
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Anexa nr. 4
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Anexa nr. 5
LABORATORUL DE ANALIZE FIZICO – CHIMICE ŞI ANALIZE GENETICE
INSTITUTUL PENTRU
TEHNOLOGII AVANSATE
Anexa nr. 6