Ekstraksi Sampel Tanah untuk Analisa Total Petroleum Hydrocarbon

Metode ekstraksi tanah yang umumnya digunakan sebagai berikut :

  • Untuk volatile

–          Purge and Trap

Senyawa volatile (missal BTEX dan gasoline) dapat diekstrak dengan pelarut dari tanah. EPA method 5035, analisis purge and trap, ekstraksi spesifik methanol dilakukan dengan mengocok secara mekanik tanah dengan methanol. Sebagian dari ekstrak metanol ditambahkan ke a purge vessel dan dilarutkan dalam reagent grade water. Ekstrak kemudian di purge seperti sampel air.

–          Headspace

Sampel tanah diletakkan dalam vial headspace dan dipanaskan. Garam dapat ditambahkan untuk meningkatkan efisiensi mengerakkan senyawa volatile dari sampel ke headspace tempat sampel.

  • Untuk semi volatile

–          Shaking or vortexing ( dapat juga untuk volatile)

Metode paling mudah untuk memisahkan senyawa semi volatile dari tanah menggunakan  shake or vortex (vigorous mechanical stirring) tanah dengan pelarut. Penambahan desiccant ke campuran tanah/pelarut dapat membantu memecah tanah dan meningkatkan luas permukaan. Ekstrak dapat langsung di analisa. Efisiensi ekstraksi bervariasi tergantung tipe tanah.

–          Soxhlet

Pelarut dipanaskan dan direfluks melewati sampel tanah secara kontinu selama 16-24 jam atau semalaman. Metode ini akan menghasilkan volume ekstrak yang banyak untuk dipekatkan. Sehingga metode ini lebih cocok untuk semi volatile dibanding volatile.

–          Sonication

Sonication menggunakan gelombang suara untuk meningkatkan transfer analit dari sampel ke pelarut. Metode ini lebih cepat dibandingkan soxhlet dan membutuhkan pelarut yang lebih sedikit.

–          Supercritical fluid

Metode ini meliputi memanaskan dan menekan fase bergerak untuk parameter supercritical (memiliki sifat gas dan cairan). Cairan supercritical melewati sampel tanah dan analit di pekatkan di sorbent atau trapped cryogenically. Analit dielusi dengan pelarut dan dianalisa dengan teknik konvensional. CO2 adalah fase bergerak paling sering digunakan.

–          Subcritical fluid

Metode ini menggunakan pelarut konvensional seperti methylene chloride yang dipanaskan dan ditekan, kemudian melewati sampel tanah ( metode ini bisa digunakan juga untuk sludge dan sediment). Pelarut untuk metode ini lebih sedikit digunakan dibandingkan konvensional ekstraksi.

Daftar Pustaka

Total Petroleum Hydrocarbon Criteria Working Groups Series. Volume 1. Analysis of Petroleum Hydrocarbons in Environmental Media. March 1998. Amherst Scientific Publishers.

Ekstraksi Sampel Total Petroleum Hydrocarbon

Pada kebanyakkan analisa dibutuhkan memisahkan analit yang akan dianalisa dengan matriksnya (seperti tanah, sedimen dan air). Ekstraksi analit dapat dilakukan dengan satu atau lebih  metode berikut :

  • Ekstraksi analit ke pelarut
  • Memanaskan sampel (digunakan untuk analisa senyawa volatile)
  • Purging sampel dengan gas inert (digunakan untuk analisa senyawa volatile)

Pada umumnya ada beberapa teknik ekstraksi sampel dan diperlihatkan pada tabel 1 dibawah :

Table 1. Comparison of Common Extraction Techniques

Extraction Method US SW-846 Method Number Extraction Matrix Compound Extracted Purpose
Separatory funnel 3510 Water Semi volatileNon volatile Laboratory
Continuous liquid-liquid 3520 Water Semi volatileNon volatile Laboratory
Solid phase extraction 3535 Water Semi volatileNon volatile Laboratory/screening
Purge and Trap 5030, 5035 Water, soil Volatile Laboratory/field preservation
Headspace 3810, 5021 Water, soil Volatile Screening/laboratory
Shake and vortex a Soil VolatileSemi volatile

Non volatile

Screening/laboratory
Soxhlet 3540, 3541 Soil Semi volatileNon volatile Laboratory
Sonicatication 3550 Soil Semi volatileNon volatile Laboratory
Supercritical fluid 3560, 3561 Soil Semi volatileNon volatile Laboratory
Subcritical fluid 3545 Soil Semi volatileNon volatile Laboratory

aNot an EPA SW-846 approved method

Pada metode ekstraksi, kemampuan untuk mengekstrak petroleum hydrocarbons dari sampel tanah dan air tergantung pada pelarut dan matrisk sampel. Surrogate (senyawa yang diketahui kualitatif dan kuantitatifnya) sering ditambahkan untuk memonitor efisiensi ekstraksi. Laboratorium lingkungan pada umumnya juga melakukan matrix spikes (penambahan target analit) untuk menentukan jika analit ditahan oleh matriks tanah atau air.

Pelarut memiliki efisiensi ektraksi yang berbeda. Ekstraksi sampel yang sama, metode yang sama dengan menggunakan pelarut yang berbeda mungkin akan menghasilkan konsentrasi yang berbeda. Pemilihan pelarut ditentukan beberapa factor seperti biaya, kualitas spectral, peraturan metode, efisiensi ektraksi, toksisitas dan ketersedian. Tabel 2 memperlihatkan pelarut khusus yang digunakan untuk analisis berbeda

TPHTPH Constituents Immuno Assay Total TPH, Constituent Measurement Shaking/Vortex Methanol
GC-Based BTEX, Gasoline Purge & Trap Methanol
Diesel, Jet Fuel, Lubricating Oil, Misc. Oils Sonication/SoxhletSPE/Supercritical FluidShaking/VortexSep. Funnel/Liq-liq Methylene ChlorideCarbon DisulfideHexaneEthyl Acetate
IR-Based Total TPH, Oil & Grease Shaking, VortexSoxhlet/SonicationSep. Funnel/Liq-liqSPE Trichlorotrifluoroethane (Freon)TetrachloroetheneTrichlorotrifluoroethane
Gravimetric Total TPH, Oil & Grease Shaking, VortexSoxhlet/SonicationSep. Funnel/Liq-liqSPE Methylene chlorideCarbon tetrachlorideTrichlorotrifluoroethane
TLC Total TPH, Saturates, PAHs Shaking/VortexSep. Methylene chlorideHexane
GC/MS Semi volatile Constituents Shaking, VortexSoxhlet/SonicationSep. Funnel/Liq-liqSPE Methylene chloride

Daftar Pustaka

Total Petroleum Hydrocarbon Criteria Working Groups Series. Volume 1. Analysis of Petroleum Hydrocarbons in Environmental Media. March 1998. Amherst Scientific Publishers.

What happens to total petroleum hydrocarbons (TPH) when they enter the environment

  • TPH may enter the environment through accidents, from industrial releases, or as byproducts from commercial or private uses.
  • TPH may be released directly into water through spills or leaks.
  • Some TPH fractions will float on the water and form surface films.
  • Other TPH fractions will sink to the bottom sediments.
  • Bacteria and microorganisms in the water may break down some of the TPH fractions.
  • Some TPH fractions will move into the soil where they may stay for a long time.

Reference

http://www.atsdr.cdc.gov/toxfaqs/tf.asp?id=423&tid=75

The Petroleum Analytical Process: From sample collection to measurement

The three types of petroleum analytical methods

  • Methods that measure a TPH concentration
  • Methods that measure a petroleum group type concentration (saturates, aromatics and polar/resins)
  • Methods that measure individual petroleum constituent concentrations (benzene, ethyl-benzene, toluene, and xylenes (BTEX), and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).

Most of the common analytical steps are related to the separation of analytes of interest from sample matrix prior to their measurement. In general, these steps are:

  • Collection and preservation – requirements specific to environmental matrix and analytes of interest
  • Extraction – separates the analytes of interest from the sample matrix
  • Concentration – enhances the ability to detect analytes of interest
  • Cleanup – may be necessary to remove interfering compounds
  • Measurement – quantifies the analytes

Reference

Total Petroleum Hydrocarbon Criteria Working Groups Series. Volume 1. Analysis of Petroleum Hydrocarbons in Environmental Media. March 1998. Amherst Scientific Publishers.

Nitrit dan Nitrat

Ammonia dan bahan nitrogen lain pada air alami cenderung teroksidasi oleh bakteri aerobic, pertama menjadi nitrit kemudian menjadi nitrat. Oleh karena itu, seluruh senyawa organik yang mengandung nitrogen harus dipertimbangkan sebagai sumber potensial nitrat dibawah kondisi aerobic.  Senyawa nitrogen organik masuk ke lingkungan dari ekskresi hewan liar dan ikan, jaringan hewan yang mati, kotoran manusia, dan kotoran ternak. Nitrat anorganik terutama berasal dari  produksi pupuk yang mengandung ammonium nitrat dan potassium nitrat, dan bahan peledak berbasis nitrat dan bahan bakar berbasis roket.

Dalam air beroksigen, nitrit dengan cepat teroksidasi menjadi nitrat, sehingga biasanya nitrit kecil kadarnya di air permukaan. Reaksi berjalan reversible; dibawah kondisi kurang oksigen, yang sering terjadi pada air tanah, nitrat dapat tereduksi  menjadi nitrit.

2NO2 + O2     <–>         2 NO3

Nitrit dan nitrat adalah nutrient yang penting bagi tanaman, tetapi keduanya beracun bagi ikan (tapi hampir tidak beracun seperti NH3) dan manusia pada konsentrasi yang cukup tinggi. Nitrat dan nitrit sangat mudah larut, tidak mudah sorb terhadap mineral dan permukaan tanah, dan sangat mobile di lingkungan, bergerak tanpa kehilangan secara signifikan ketika dilarutkan dalam air permukaan dan air tanah. Konsekuensinya, ketika kadar nitrat di tanah tinggi, kontaminasi air tanah akibat terlepasnya nitrat menjadi masalah serius. Tidak seperti amonia, nitrit dan nitrat tidak menguap dan tetap dalam air sampai mereka dikonsumsi oleh tanaman dan mikroorganisme.

Daftar Pustaka

Eugene R. Weiner. Application of Environmental Aquatic Chemistry. A Practical Guide. Third edition. CRC Press