ANALISI DEI RESIDUI
1. CAMPIONAMENTO
2. PREPARAZIONE DEL CAMPIONE
3. ANALISI
LA PRECISIONE DI UN’ANALISI E’ DATA
DALLA PROCEDURA MENO PRECISA
CAMPIONAMENTO E
TRATTAMENTO
CAMPIONAMENTO
 CAMPIONAMENTO PRIMARIO:
 Prelievo direttamente dall’ambiente di un’aliquota del
materiale da analizzare
 TRASPORTO E IMMAGAZZINAMENTO
 CAMPIONAMENTO SECONDARIO:
 Prelievo di un’aliquota del campione iniziale in scala
ridotta (campione finale)
 PREPARAZIONE DEL CAMPIONE SECONDARIO
Il pretrattamento
 L’analisi di gran parte dei campioni richiede generalmente
uno stadio preliminare che consiste nel portare il
campione o piuttosto l’analita nella forma più opportuna
ai fini della determinazione analitica
 L’insieme delle procedure richieste per avere l’analita o gli
analiti di interesse in forma determinabile è definito
pretrattamento. Esso è un punto essenziale del metodo
analitico, importante quanto la determinazione qualiquantitativa
Approccio all’analisi
 Sono possibili tre tipi di approccio all’analisi:
• analisi diretta sull’oggetto senza campionamento  niente
pretrattamento
• analisi diretta sul campione prelevato, senza
pretrattamento o con semplici manipolazioni meccaniche
• analisi per via umida, portando preventivamente il
campione o l’analita in soluzione
Analisi diretta sul
campione
 Nel caso si effettui l’analisi diretta sul campione,
generalmente il pretrattamento è limitato a semplici
operazioni meccaniche, tra le quali:
• macinazione in mortaio o in mulino per ridurre le dimensioni
delle particelle
• pastigliazione (es. per analisi IR)
• trattamento superficiale per rendere il campione più adatto
all’analisi (es. per analisi SEM)
• inglobamento in resina (es. sezioni sottili)
Analisi per via umida
 Molte analisi si effettuano per via umida. Ciò significa che il
campione, se non è già liquido, va portato in soluzione o
quantomeno va solubilizzata la parte che contiene l’analita o gli
analiti di interesse. Generalmente, quindi, il pretrattamento
coincide o termina con uno stadio di solubilizzazione
 La varietà delle matrici considerate nel campo dei beni culturali
fa sì che sia difficile enunciare regole valide per ogni tipo di
campione. A seconda della sua natura chimica (organica o
inorganica; acida, basica o neutra; solubile in solvente acquoso
o in solventi organici) e della tecnica analitica utilizzata, si dovrà
selezionare il metodo di pretrattamento più opportuno
Pretrattamento dei campioni
 Dipende strettamente dagli analiti di interesse, dalla





matrice e dalla tecnica analitica scelta
Tecniche cromatografiche
Tecniche spettroscopiche
Tecniche elettrochimiche
Tecniche volumetriche
Saggi qualitativi
TEMPI DI LAVORO
ANALYSIS 6%
DATA
MANAGEMENT
27%
COLLECTION
6%
SAMPLE
PREPARATION
61%
SORGENTI DI ERRORI
6%
6%
4%
Sample processing
30%
7%
Operator
Columns
Calibration
Instrument
8%
Chromatography
Integration
9%
11%
19%
Sample introduction
Contamination
TECNICHE DI ESTRAZIONE:
CAMPIONI LIQUIDI








DILUIZIONE
LLE: partizione tra due fasi immiscibili
MICRODIALISI: membrana semipermeabile posta tra due
fasi acquose
LIOFILIZZAZIONE: campione acquoso congelato e acqua
rimosso per sublimazione sotto vuoto
DISTILLAZIONE
ESTRAZIONE IN FASE SOLIDA (SPE)
STIR BAR SORPTIVE EXTRACTION (SBSE)
EVAPORAZIONE, CENTRIFUGAZIONE E FILTRAZIONE
Estrazione con solvente
Si tratta di una tecnica di pretrattamento molto comune,
utilizzata in tutti i casi in cui non è necessaria o è anzi
controindicata la solubilizzazione totale del campione. Permette
di portare in soluzione selettivamente gli analiti di interesse,
lasciando la matrice quasi intatta. Si effettua in contenitore
chiuso ponendo il campione a contatto con un solvente con esso
immiscibile, nel quale siano però solubili gli analiti. Si può avere:


Estrazione liquido/liquido se sono liquidi sia il campione sia il
solvente estraente
Estrazione liquido/solido se si effettua con un solvente liquida
su un campione solido
Esecuzione dell’estrazione
L’estrazione si effettua ponendo
in agitazione il campione (A) e il
solvente
per
un
tempo
determinato,
attendendo
la
separazione di fase (B) e
recuperando la fase solvente che
contiene gli analiti estratti di
interesse (C)
L’ampia
gamma
di
solventi
disponibili permette di effettuare
estrazioni molto selettive. Va
sempre considerato il fatto che si
utilizzano spesso solventi organici
e quindi tossici
A
B
C
SPE: ESTRAZIONE E PURIFICAZIONE
VOLUME DI CAMPIONAMENTO:
• CONCENTRAZIONE ANALITA NEL
CAMPIONE
• BREAKTHROUGH
•SATURAZIONE DELLA CARTUCCIA
• TEMPO DI ANALISI
EFFICACIA E
SELETTIVITA’
CAMPIONI SOLIDI
TECNICHE DI ESTRAZIONE TRADIZIONALI
 SLE: un solvente scioglie gli analiti, spesso in riflusso/ebollizione per
incrementare la solubilità
 SOXHLET: estrazione completa, grandi volumi.
 OMOGENEIZZAZIONE: solvente e campione in un mixer.

SONICAZIONE: campione finemente suddiviso immerso nel solvente in
un bagno ultrasonico.

DISSOLUZIONE: trattamento con solvente che porta direttamente in
soluzione il campione, con/senza trasformazione chimica.
Estrazione con Soxhlet
Un strumento molto utilizzato nel pretrattamento di campioni solidi è l’estrattore Soxhlet,
che consente di effettuare lunghi cicli di estrazione in modalità semiautomatica con buon
recuperi. Il campione è posto all’interno di un ditale poroso permeabile al solvente estraente.
Attraverso un sistema ciclico di ebollizione, condensazione e ricaduta, il solvente è
in grado di agire sul campione più volte,
estraendo gli analiti con maggiore
efficienze rispetto all’estrazione classica
in imbuto separatore
La procedura è automatizzabile in batteria
per poter agire su più campioni
contemporaneamente
CAMPIONI SOLIDI
TECNICHE DI ESTRAZIONE MODERNE

AUTOMATIC SOXHLET EXTRACTION: campione immerso in solvente a Teb,
estrazione in riflusso.

ASE (Accelerated Solvent Extraction)
Ma anche:

SFE (Supercritical Fluid Extraction): un fluido supercritico, tipicamente CO2, estrae
campione. Segue una purificazione. Si usano anche “dopanti” polari.

MASE (Microwave Assisted solvent Extraction): campione irraggiato con microonde.

SWE (Subcritical Water Extraction): si tratta di ASE con acqua come solvente
ACCELERATED SOLVENT EXTRACTION (ASE)

PROCESSO DI TIPO CROMATOGRAFICO

ESTRAZIONE PUO’ ESSERE MIGLIORATA CON AUMENTI DI PRESSIONE E/O
TEMPERATURA

AUMENTA KD , DIMINUISCE IL k´
SOSTANZIALE DIMINUZIONE DEI
VOLUMI DI SOLVENTE
APPARATO ASE
•COMPOSTI A BASSA-MEDIA POLARITA’
(Pesticidi, PCB, PAH, Farmaci)
•ANALISI ALIMENTARI
•SUOLI, FANGHI
Purificazione degli estratti
Gli estratti devono essere purificati per eliminare le interferenze, ad esempio
le fasi lipidiche.
I metodi di purificazione utilizzano colonnine cromatografiche impaccate
con diversi materiali adsorbenti, quali:
1) Allumina( Metodo EPA 3611). Questo metodo è appropriato per separare
le diverse frazioni del petrolio (alifatica, aromatica e frazioni polari).
2) Florisil ( Metodo EPA 3620). Questo metodo è adatto a separare gli IPA da
grassi, oli e cere.
2) Gel di silice (Metodo EPA 3630). Questo metodo è adatto per separare gli
IPA dagli idrocarburi alifatici.
Procedure analitiche per la determinazione
degli IPA
Come esempio delle tecniche di determinazione analitica degli IPA in
matrici reali, verrnno di seguito illustrate alcune procedure
sperimentali per la determinazione degli IPA in sedimenti marini,
consigliata dall’EPA (Environmental Protection Agency).
Si possono distinguere varie fasi:
1) PRELIEVO E CONSERVAZIONE DEI CAMPIONI
2) ESTRAZIONE DEGLI IPA DALLE MATRICI
3) PURIFICAZIONE DA ANALITI INTERFERENTI
4) ANALISI QUALITATIVA E QUANTITATIVA DEGLI IPA
Estrazione degli IPA dalle matrici
Viene illustrato il metodo EPA 3540C:
Al campione solido è aggiunto solfato
sodico, e la miscela viene posta
all’interno di ditali di cellulosa per
estrazione, tra due batuffoli di lana
di vetro, quindi estratto con
appropriati solventi in un estrattore
tipo Soxhlet. L’estratto è poi portato
a piccolo volume, ed il solvente
estrattivo viene cambiato con uno più
compatibile
per
le
successive
purificazioni.
Solventi consigliati:
Acetone/esano (1/1)(v/v)
Dimetilcloruro/acetone (1/1)(v/v)
Estrattore Soxhlet
Purificazione degli estratti
Gli estratti devono essere purificati per eliminare le interferenze, ad esempio
le fasi lipidiche.
I metodi di purificazione utilizzano colonnine cromatografiche impaccate
con diversi materiali adsorbenti, quali:
1) Allumina( Metodo EPA 3611). Questo metodo è appropriato per separare
le diverse frazioni del petrolio (alifatica, aromatica e frazioni polari).
2) Florisil ( Metodo EPA 3620). Questo metodo è adatto a separare gli IPA da
grassi, oli e cere.
2) Gel di silice (Metodo EPA 3630). Questo metodo è adatto per separare gli
IPA dagli idrocarburi alifatici.
Analisi degli IPA
Le procedure di rivelazione analitica sono molteplici, ed un confronto tra I
diversi metodi ne mostra la complementarietà.
La procedura EPA 8270C indica l’uso di gas-cromatografo interfacciato a
spettrometro di massa (GC/MS). L’identificazione è effettuata per
confronto dello spettro di massa in impatto elettronici con quello degli
standard. L’analisi quantitativa utilizza standard interni. Vengono rilevati
analiti nell’ordine dei ppb.
La procedura EPA 8310 prevede una separazione tramite HPLC seguita da
una rivelazione fluorimetrica o spettrofotometrica (UV-vis). E’ richiesto
l’uso di standard per la calibrazione.
Il metodo EPA 8100, particolarmente adatto per la rivelazione degli IPA in
matrici solide, prevede la quantificazione degli IPA mediante gascromatografia con detector a ionizzazione di fiamma (FID). E’ richiesto
l’uso di standard per la calibrazione.