View
2
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Lurzoruetako zenbait kutsagarri organikoren erauzketarako metodoen garapena
Jakintza-arloa: Kimika
Egilea: OLATZ ZULOAGA ZUBIETA Urtea: 2000 Zuzendaria: NESTOR ETXEBARRIA LOIZATE Unibertsitatea: UPV/EHU ISBN: 978-84-8438-154-9
Hitzaurrea Tesi hau idatzi eta geroztik, lan horretan garatu ziren hainbat prozedura erabiltzen jarraitu izan dugu Euskal Herriko Unibertsitateko Kimika analitikoa Saileko gure ikerketa lan-taldean, batez ere mikrouhinen bidezko erauzketari dagokionez. Garatutako prozedurak beste matrize batzuei (sedimentuei, lagin biologikoei) egokitu eta aztergai ditugun kutsagarri organikoen zerrenda ere zabaldu dugu (alkilfenolak, ftalatoen esterrak). Erauzketaren ildo beretik jarraituta baina ur-laginen munduan murgilduta, zenbait kutsagarri organikoren aurrekontzentraziorako metodoen garapenean ere dihardugu. Preface After the completion of the dissertation several of the procedures developed in it have continued to be used by our research team at the Department of Analytic Chemistry of the University of the Basque Country, particularly in the case of microwave extraction. We have adjusted the procedures developed to other matrices (sediments and biological samples) and extended the list of organic pollutants analysed to include alkylphenols and phthalate esters. We are also developing methods for preconcentration organic pollutants along similar lines but applied to water samples.
Erabiltzen ez bada hil egiten da euskara. Ez da ezergatik, baina aipatu egiten dizut, badaezpada.
Erabiltzen ez den Euskara hil egiten da mugitzen ez den bihotza hil egiten den bezala.
Euskara ez da asko galdu asko eta asko erabili delako. Askotan eta asko erabili ez delako galdu da euskara askoan asko.
Ez da ezergatik, baina galdu den euskara, pitin bat bada ere, eskuratuko bada askotarako eta beharrez askoka erabili beharko da.
Ez da ezergatik, baina euskara hil egiten da berriketan euskaraz hitz egiten ez bada.
Ez da ezergatik, baina isiltzen duzun euskara hiltzen duzun euskara da.
GANDIAGA B.
Oroitzen zaitudanean, ama,
Sukaldean egoten zara
Mahaia bostentzat atondu,
Aulkian eseri eta
Lehiotik begira
Kristala lausotzen duen lurrina kendu gabe
Eta ni badakit
Zeure begien hondoan nagoela.
SARRIONANDIA J.
Aita ‘ta amari
Aurkibidea
1. Sarrera
1.1. Sarrera 3
1.2. Lurzoruak 6
1.3. Lurzoruen Kutsagarri Organikoen Erauzketaren Auzia 12
1.4. Erauzketa-prozesuaren Eraginkortasunaren Neurketa 14
1.5. Erauzketa-teknikak 17
1.5.1. Ohiko erauzketa-teknikak 17
1.5.2. Mikrouhinen bidezko erauzketa 19
1.5.3. Presiopeko jariakinen bidezko erauzketa 23
1.5.4. Jariakin superkritikoen bidezko erauzketa 25
1.5.5. Purga-eta-tranparen bidezko erauzketa 29
1.5.6. Beste batzuk 32
1.6. Erauzketa-tekniken Optimizazioa 33
1.6.1. Esperimentuen diseinuak 35
1.6.2. MultiSimplex 37
Aurkibidea ________________________________________________________________
1.7. Bibliografia 41
2. Helburuak
2.1. Helburuak 51
2.2. Bibliografia 54
3. Fenolen MBEaren eta Soxhlet Erauzketaren
Optimizazioa eta Erkaketa
3.1. Sarrera 59
3.2. Lan Esperimentala 62
3.2.1. Mikrouhinen bidezko erauzketa 62
3.2.2. Soxhlet erauzketa 63
3.2.3. Erreaktiboak 63
3.2.4. Erauzien analisia 64
3.3. Emaitzak eta Eztabaida 66
3.3.1. Faktore-diseinu zatikatua MBErako 66
3.3.2. Diseinu konposatu zentrala MBErako 68
3.3.3. Faktore-diseinu osoa Soxhlet erauzketarako 71
3.3.4. MBEaren errepikakortasunaren ebaluazioa 72
3.3.5. Soxhlet erauzketaren errepikakortasuna 74
3.3.6. MBEaren eta Soxhlet erauzketaren erkaketa 74
3.4. Bibliografia 76
4. Fenolen Purga-eta-Tranparen Optimizazioa
MultiSimplex Programaren bidez
_______________________________________________________________________ III
4.1. Sarrera 81
4.2. Lan Esperimentala 82
4.2.1. Purga-eta-tranparen bidezko erauzketa 82
4.2.2. Erreaktiboak 84
4.2.3. Purga-eta-tranparen kalibrazioa 84
4.3. Emaitzak eta Eztabaida 87
4.3.1. MultiSimplex programaren bidezko optimizazioa 87
4.3.2. Purga-eta tranparen bidezko determinazioaren
Errepikakortasuna 90
4.3.3. Esekiduraren bidezko dopaketa versus tokikoa 91
4.3.4. Purga-eta-tranpa versus MBE eta Soxhlet erauzketa 93
4.4. Bibliografia 95
5. BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet Erauzketaren
Optimizazioa eta Erkaketa
5.1 Sarrera 99
5.2 Lan Esperimentala
101
5.2.1. Mikrouhinen bidezko erauzketa 101
5.2.2. Erauzien garbiketa 103
5.2.3. Presiopeko jariakinen bidezko erauzketa 103
5.2.4. Soxhlet erauzketa 103
5.2.5. Erreaktiboak 104
5.2.6. Erauzien analisia 104
5.3. Emaitzak eta Eztabaida 106
5.3.1. BPKen elektroien talken bidezko masa-espektrometriaren
Aurkibidea ________________________________________________________________
optimizazioa 106
5.3.2. Faktore-diseinu zatikatua MBErako 109
5.3.3. Diseinu konposatu zentrala MBErako
111
5.3.4. Diseinu konposatu zentrala PJBErako
113
5.3.5. Faktore-diseinu osoa Soxhlet erauzketarako 115
5.3.6. MBEaren errepikakortasunaren azterketa 116
5.3.7. MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren erkaketa
118
5.4. Bibliografia 120
6. HZH isomeroen MBEaren, PJBEaren eta
Soxhlet Erauzketaren Optimizazioa eta Erkaketa
6.1. Sarrera 125
6.2. Lan Esperimentala 127
6.2.1. Mikrouhinen bidezko erauzketa 127
6.2.2. Erauzien garbiketa 128
6.2.3. Presiopeko jariakinen bidezko erauzketa 128
6.2.4. Soxhlet erauzketa 129
6.2.5. Erreaktiboak 129
6.2.6. Erauzien analisia 130
6.3. Emaitzak eta Eztabaida 132
6.3.1. Mikrouhinen bidezko erauzketaren optimizazioa 132
6.3.2. Presiopeko jariakinen bidezko erauzketaren optimizazioa 134
_______________________________________________________________________ V
6.3.3. Soxhlet erauzketaren optimizazioa 135
6.3.4. MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren
erakaketa 136
6.4. Bibliografia 137
7. DDTaren eta bere Metabolitoen
MBEaren eta MFBEaren Optimizazioa eta Erkaketa
7.1. Sarrera 141
7.2. Lan Esperimentala 143
7.2.1. Mikrouhin fokalizatuen bidezko erauzketa azido azetikotan.
(A) metodoa 143
7.2.2. Mikrouhin fokalizatuen bidezko erazuketa uretan. (B) metodoa 145
7.2.3. Ontzi ixtiko mikrouhinen bidezko erauzketa 145
7.2.4. Erreaktiboak 146
7.2.5. Erauzien analisia 146
7.3. Emaitzak eta Eztabaida 149
7.3.1.Diseinu konposatu zentrala
(A) metodoaren optimizaziorako 149
7.3.2. Diseinu konposatu zentrala
(B) metodoaren optimizaziorako 151
7.3.3. Errepikakortasunaren azterketa eta
MBEarekiko erkaketa 152
7.4. Bibliografia 155
8. HAPen PJBEa Lurzoru Desberdinetatik
eta Disolbatzaile Desberdinekin
Aurkibidea ________________________________________________________________
8.1. Sarrera 159
8.2. Lan Esperimentala 162
8.2.1. Presiopeko jariakinen bidezko erauzketa 162
8.2.2. Erreaktiboak 162
8.2.3. Erauzien analisia 162
8.3. Emaitzak eta Eztabaida 163
8.3.1. Presioaren, tenperaturaren eta
erauzketa-denboraren optimizazioa 163
8.3.2. Erauzketa-zikloen azterketa 164
8.3.3. Disolbatzailearen azterketa 166
8.3.4. Elkarrekikotasun-analisia 168
8.4. Bibliografia 179
9. KOLen Purga-eta-Tranparen Optimizazioa
MultiSimplex Programaren bidez
9.1. Sarrera 183
9.2. Lan Esperimentala 184
9.2.1. Ur-faseko purga-eta-tranparen bidezko determinazioa.
(A) metodoa 184
9.2.2. Purga-eta-tranparen bidezko erauzketa zuzena.
(B) metodoa 186
9.2.3. Metanolaren bidezko erauzketa eta purga-eta-tranparen
bidezko determinazioa. (C) metodoa 186
9.2.4. Erreaktiboak 186
9.2.5. Purga-eta-tranparen kalibrazioa 187
9.3. Emaitzak eta Eztabaida 188
_______________________________________________________________________ VII
9.3.1. MultiSimplex programaren bidezko optimizazioa 188
9.3.2. Tranparen hotzitzearen eragina 196
9.3.3. Purga-eta-tranparen bidezko
determinazioaren errepikakortasuna 196
9.3.4. (A), (B) eta (C) metoden erkaketa 200
9.4. Bibliografia 201
10. Ondorioak
10.1 Noraino heldu garen eta orain zer dakigun 205
10.2. Eta hemendik aurrera zer? 207
10.3. Bibliografia 208
Laburdurak 211
Esker Onak 213
1. Sarrera
There is fiction in the space between
The lines on your page of memories
Write it down but it doesn’t mean
You’re not just telling stories…
CHAPMAN T.
_____3_____
1.1. Sarrera
ngurugirora igorritako substantzia antropogenikoei buruzko ardura
eta hauek tratatzeko ahaleginak gero eta handiagoak dira. R. Carson-
en Silent Spring liburuarekin [1] hasita eta 70.eko hamarkadaz geroztik, herrialde
askok kutsaduraren arazoetarako gero eta eraginkorragoak diren erantzunak
garatu dituzte hobekuntza- eta prebentzio-politiken bidez. Datozen hamarkadetan,
munduak ez du bakarrik berotze orokorra, ozonoko geruza edota Tropikoko
deforestazioa bezalako ingurugiro-erronkak konpondu beharko. Horren
zirraragarriak ez diren baina oraindik ere mehatxuzkoak diren beste zenbait
ingurugiro-arazo tratatu beharko ditu; besteak beste, (mikro)kutsagarri
iraunkorrena [2].
Ingurugiroko mikrokutsagarriak azken 100 urteetan sintetizatutako
konposatu kimikoen ondorioak dira. Aurretik, giza historia Harri-aroan, Burdina-
aroan, Industria-aroan edo Atomo-aroan sailkatu ditugun bezala, azken 100
urteotan bizi dugun aroa, sintetizatu diren konposatu kimikoen kantitatea kontuan
hartuta, Kimika-aroa bezala deskriba genezake. 1.1. taulan, egun gizarteak ohiko
zereginetan erabiltzen dituen konposatu kimiko sintetikoen eremu zabala ikus
dezakegu. Hauetako substantzia askoren erabilpenak giza-baldintzak hobetu ditu
eta populazio-hazkundea ekarri du [3].
I
Sarrera ___________________________________________________________________
_____4_____
Urteetan, sintetizatutako konposatu kimikoak edota haien hondakinak
gainazaleko lurzoruetara, ibaietara eta atmosferara isurtzea onartutako ohiko
jarduera izan da [4]. Jarduera horien ondorioz, gure osasun- eta bizitza-maila
hobetzeko sintetizatu ditugun substantzien hondakin batzuk ingurugiroaren
amets gaizto bihurtu dira eta gure osasuna eta baita landareena eta animaliena ere
degradatu dute. Horrela, sintetizatutako konposatu kimiko desberdinak
ingurugiroaren mikrokutsagarri bilakatu dira eta herrialde garatuen oparotasun
materiala Lurra kutsatzearen truke lortu dugu [5].
1.1. taula Konposatu kimiko sintetikoen erabilpena gizartean.
Substantzia Sailkapen kimikoaren adibideak Erabilpenak
Plastikoak Poliestirenoa, polibinil kloruroa, nylona
Zuntzak, kotxeen pneumatikoak, altzariak, etab.
Pestizidak DDT, 2,4-D, malation, glifosfatoa
Belar gaiztoen, intsektuen eta beste izurriteen kontrola
Sendagaiak Aspirina, penizilina, sulfamidak,
barbiturikoak
Medikuntza
Petrolioaren produktuak Hidrokarburoak Motoreen erregaiak, lubrifikatzaileak
Ongarriak Amoniakoa, amonio sulfatoa, amonio nitratoa,
amonio fosfatoa
Uztiaketaren suspertzea
Mikrokutsagarri iraunkorrak aktibitate- eta denbora-unitateko kantitate
txikietan isuri diren eta, sarritan motelki degrada daitezkelako, pila daitezkeen
kutsagarriak dira. Iraunkorrak deritzegu bizitza luzeak izan ditzaketelako.
Bestalde, mikrokutsagarri deritzegu, kantitate txikietan igorriak direlako edota
euren eragina kontzentrazio baxuetan eman daitekelako [2].
___________________________________________________________________ 1. atala
_____5_____
Mikrokutsagarri iraunkorrek, degradazio geldoa edo ezdeusa dutenek, giza
osasunean, organismoetan eta ekosistemetan duten eragina igorri eta epe luzera
izan daiteke. Gainera, degradazio geldoaren ondorio bakarra ez da kutsagarriak
epe luzerako ingurugiroan ditugula, baizik eta luzaroan ingurugiroan egon
ondoren, biokontzentra eta eurak baino substantzia toxikoagoetan bilaka
daitezkela [2].
Biomagnifikazioaren edo biokontzentrazioaren adibide bezala, 1.1. irudian
ikus daiteke nola, bifenilo polikloratuak (BPKak) iraunkorrak eta gantz ehunetan
disolbakorrak direnez, antzetaren arraultzeko kontzentrazioa fitoplanktonekoa
baino 50.000 aldiz handiagoa den [5].
1.1. irudia Laku Handietako uretako elikagai-katean emandako biometatzea
eta biomagnifikazioa. (Iturria: The State of Canada’s Environment. 1991. Ottawa:
Kanadako Gobernua.)
Maila guztietako (herriko, herrialdeko, nazioko eta munduko) ingurugiro-
arazoak daudela badakigu. Gero eta gehiago dira kutsaduraren eraginak
Sarrera ___________________________________________________________________
_____6_____
murrizteko dauden teknologia eta hurbilketa berriak. Orokorrean, jakintza eta
baliabideak ditugu ingurugiro-arazo asko konpontzeko. Zerk oztopatzen gaitu,
beraz, Lurra kutsadura gabeko gune bihurtzen? Erantzuna ez da erraza eta hainbat
faktore ekonomikoren, politikoren eta giza parametroren menpe dago [4]. Honela,
ingurugiro-arazoetan, natur zientzilariek eta giza zientzilariek, edo gutxienez,
ekonomilariek, ingurugiro-zientzilariek eta ekotoxikologoek batera lan egin behar
dute eta, auziei aurre egiteko, euren arteko zubiak eraiki behar dituzte [2].
Zientzilarien komunitatearen barruan, kimikak eta kimikariok zer esanik ere izan
behar dugu. Kimikak gure planetaren ingurugiroan zeregin eta zeresan
garrantzitsua izan eta izango du. Kimikaren barruan, kimikari analitikoen
zereginetako bat mikrokutsagarri iraunkorren analisirako gero eta zehatzagoak eta
sentikorragoak diren metodoak garatzea eta hobetzea da. Metodo hauetatik
lortutako informazioan oinarrituta “ingurugiro garbia” zer den erabakitzeko gai
izango gara [4]. Erronka honi jarraituz, lan honen helburua lurzoruetako zenbait
kutsagarri organikoren erauzketa hobetzea izango da. Lurzoruen analisi kimikoak
determinazio kimikoaren osagai korapilotsuak guztiak bilduko ditu. Hasteko,
determinatu behar diren hainbat konposatu ezezagunak izan daitezke edo euren
kontzentrazioak baxuegiak gertatu. Hori dela eta, konposatu horien
determinazioak baliabide analitiko sofistikatuenak eskatuko ditu. Horrez gain,
emaitzen gaineko eskaerak, batez ere ziurgabetasunaren edota doitasunaren
gaineko beharrak ditugu. Horren ondorioz, prozedura analitikoen garapenak
hobetuko duten aurreko metodoek, kalitatea eta kontrola bermatuko dute.
1.2. Lurzoruak
Lurzoruaren kalitateak bertan eman daiteken bizitza baldintzatuko du.
Gizakiok zenbat eta hiritarrago bihurtu, gero eta harreman estu gutxiago dugu
naturarekin. Harreman galtze honekin, gure oparotasunak eta biziraupenak
lurzoruekiko duen menpekotasunaren antzematea galdu dugu ere [6].
___________________________________________________________________ 1. atala
_____7_____
Hondakinen bidezko lurzoruen kutsadura ez da garai berrien arazoa soilik.
Erromatarren garaian, mineralen meak minatu, galdatu eta ondorioz inguruko
landazabalak mehategietako hondakinez kutsatu zituzten. Europan emandako
materialen eta konposatu kimikoen ekoizpenak ere, industria-iraultzaren hasi-
hasieratik, kutsadura nabarmena ekarri zuen. Hala ere, igorritako kutsaduraren
eta honen arazoen zabalkuntza nagusia XX. mendean zehar eman da, batez ere
Munduko bigarren gerrateaz geroztik [5].
Funtsean, lurzoruen kutsaduraren arazoak oinarrizko bi motatan sailka
ditzakegu:
(1) Giza populazioaren esposizioaren ondorioz eman daitezkenak.
(2) Ekosistema naturalen esposizioaren ondorioz eman daitezkenak.
Giza esposizioa kutsatutako lurzoruetan eskolak, lantegiak, bulegoak,
etxebizitzak etab. eraiki direlako eman daiteke. Ekosistemei dagokionez, euren
esposizioa modu desberdinetan eman daiteke. Alde batetik, kutsatutako
lurzoruarekin harreman zuzena duten ekosistemak ditugu. Bestalde, urak eta lur
azpiko urak kutsatutako lurzoruetako kutsagarriak eraman ditzakete ur-
ekosistemetara eta, ondorioz, azken hauek kutsatutako lurren efektuak pairatuko
dituzte. Azkenik, hautsak eta lurrunak ere kutsagarriak eremu zabalagoetara
eraman ditzakete [3].
Lurzoruen kutsaduraren iturriak hiru jarduera nagusi dira:
(1) Industria-jarduerak.
(2) Nekazal jarduerak.
(3) Etxe- eta hiri-jarduerak.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____8_____
1.2. taulan aurreko hiru kutsadura-iturrietako jardueren adibideak bildu
ditugu [3].
1.2. taula Lurzoruen kutsadura ekar dezaketen jardueren adibideak.
Jarduera Adibideak
Industria-jarduera
kZabortegiaArmategiak
kZurrategiaMehategiak
kGaldategiaiakGasolindeg
giakErrefinateeakhornitzail-ateelektrizit eta -Gas
kimikoak Industria
Nekazal jarduera
kerabilpenainuen Abereen batzeak biltegiraeta kerabilpena
kimikoen konposatu Nekazaltrataerak-Uzta
Etxe- eta hiri-jarduera
erabilerakkimikoen Konposatudeskargakmotoreen n Ibilgailue
pilaketauren -Hondakinpilaketasolidoen Hondakin
Lurzoruetan aurki ditzakegun kutsagarriak zazpi talde nagusitan sailka
daitezke:
(1) Metalak.
(2) Konposatu ez-organikoak.
(3) Konposatu aromatikoak.
(4) Hidrokarburo aromatiko poliziklikoak.
___________________________________________________________________ 1. atala
_____9_____
(5) Klorodun hidrokarburoak.
(6) Pestizidak.
(7) Beste batzuk.
Metal astunak lurzoruen kutsagarri arruntak dira. Beruna, ibilgailuen
motorretatik, galdategietatik eta mehategietako jardueretatik dator batez ere.
Kobrea eta kromoa ere, lurzoruak kutsa dezaketen metal astun arruntak dira.
Hauen iturria zurrategiak eta egurraren babeserako plantak ditugu. Artsenikoa eta
merkurioa lurzoruetan eta sedimentuetan aurki daitezkeen metal toxikoenak dira
eta hainbat industria-jardueretatik datoz [3].
Ikus daitekenez, zazpi talde hauetatik bost konposatu organikoek osotu
dituzte. Lurzoruetan aurki ditzakegun kutsagarrien %80a, gutxi gorabehera,
konposatu organikoak dira [7]. Petrolioaren hidrokarburoak oso arruntak dira
euren distribuzio zabala dela eta petroliaren hainbat produktuetan. Mundrunean
hidrokarburo aromatikoen, fenolen eta hidrokarburo aromatiko poliziklikoen
(HAPen) nahastea dugu. Gasolina, toluenoa eta xilenoa ohiko disolbatzaileak dira
industrian eta nekazal jardueren ondorioz DDTa bezalako klorodun pestizidak
lurzoruetan ere sarri aurki ditzakegu [3].
1.3. taulan, kutsagarri organikoei dagokioenez, Euskadiko Autonomia
Erkidegoaren (EAEaren) Lurzoruen Babespenerako Plan Zuzentzailearen
araberako lurzoruen ebaluaziorako datuak bildu ditugu. VIE-B arriskuaren
onargarritasunaren behe-muga eta VIE-C onar daitekeen arrisku maximoa, mg kg-
1-eko unitateetan.
Lurzoruetan eta sedimentuetan ager daitezkeen konposatu organikoen
artean multzo kezkagarrienak dioxinak (DDPKak), furanoak (DFPKak),
hidrokarburo aromatiko poliziklikoak (HAPk), poliziklodun bifeniloak (BPKak),
Sarrera ___________________________________________________________________
_____10_____
fenolak eta haren eratorriak eta pestizidak ditugu. 1.2. irudian egonkortasunaren
eta ur-kontzentrazioaren arabera bildu ditugu [8].
1.3. taula Kutsagarri organiko desberdinen sailkapena eta EAEaren
Lurzoruen Babespenerako Plan Zuzentzaileak ezarritako VIE-B eta VIE-C balioak
mg kg-1 unitateetan.
Kutsagarria VIE-B VIE-C
Konposatu Aromatikoak Bentzenoa 0.5 1
Etilbentzenoa 5 50 Toluenoa 3 130 Xilenoa 5 25 Fenolak 1 40 Kresolak 1 5
HAPk HAP (osoa) 1 40
Klorodun Hidrokarburoak Klorobentzenoak (osoa) 30
Klorofenolak (osoa) 10 Poliklorobifeniloak (osoa) 1
Pestizidak DDT/DDE/DDD 4
Drin-ak 4 HCH (osoa) 2 Beste Batzuk
Tetrahidrofuranoa 0.4 Piridina 1
Tetrahidrotiofenoa 5 90 Ziklohexanona 6 270
Estirenoa 5 100 Ftalatoak (osoa) 60
___________________________________________________________________ 1. atala
_____11_____
Olio mineralak 1000 5000
Ohiko kontzentrazio analitikoak
Egonkortasunalurrean
DioxinakFuranoak
PKB lauak
PKB-ak
Ftalatoak
DDT
Halogenadunalifatikoak
Bentzidinak
PHA-akHidrokarburo
alifatikoak
Klorofenolak
ParaquatDiquat
TriazinakNitrofenolak
Pestizidaordanofosforodunak
FenolakKarbamatoak
Zetonak
Eterrak
Gantz azidoak
Karbohidratoak
1.2. irudia Kutsagarri organikoen sailkapena egonkortasunaren eta
kontzentrazioaren arabera.
Ikusi ditugu zeintzuk jarduerek lurzoruak kutsa ditzaketen eta zeintzuk
diren kutsagarri nagusiak. Aztertu beharra dago orain lurzorua zerk osotzen duen
eta honela hainbat kutsagarri bertan zergatik geldi daitezken ulertuko dugu.
Kutsagarriaren polaritatea eta kutsagarria organikoa ala ez-organikoa izatea
faktore garrantzitsua bada ere, lurzoruaren ezaugarri fisikoak eta kimikoak ere
kontuan hartzekoak dira [4].
Haitzen higadura fisikoaren, kimikoaren eta biologikoaren kausaz eratutako
mineralen, materia organikoaren eta uraren arteko nahaste aldakorra da lurzorua.
Lurzoruaren partikula-taimaren arabera legarra (2-60 mm), area (0.06-2 mm),
alubioa (0.006-0.06 mm) eta buztina (<0.002 mm) ditugu [4,9].
Lurzoruak lurraren gainazalean landareen bizitza sostengatuko du.
Bakterioen, fungien eta zizareak bezalako animalien populazioak aurki ditzakegu
lurzoruetan. Lurzoruak aire-guneak ditu eta, normalean, bere ehundura askea da.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____12_____
Lurzoruetako kutsagarri organikoak hiruzpalau fase desberdinetan ager daitezke
banaturik: matrize solidoan absorbatuak edo adsorbatuak, zirrikutu-uretan
disolbatuak, zirrikitu-airetan disolbatuak eta zenbait kasutan (kontzentrazio
altuko kutsagarri likidoen kasuan) eta, indar kapilareak bide direla, partikula
solidoei atxikituak [8]. 1.3. irudian lurzoruen egitura ikus daiteke [9].
1.3. irudia Lurzoruaren fase solidoaren, likidoaren eta gasaren egitura.
Lurralde lehorretan eta hondartzetan, lurzorua kaltzio karbonato apurra
duen silize area da. Nekazal eta hiri-lurralde gehienetan, ingurugiroan eragina
izango duten kutsagarrien ezaugarrietan eragin gehien izango duten lurzoruaren
osagaiak buztina eta materia organikoa dira [3].
Buztinak lurzoruen osagai ez-organiko nagusiak eta, ura gordetzeko eta
landareen elikagaien katioi-trukaketarako, oso garrantzitsuak dira. Buztinek
guztiek silikatoak dituzte, gehienek aluminioa eta ura daukate eta euren egitura
laminarra da [9]. Buztinek ioak trukatzeko ahalmena dutenez, izaera polarra duten
___________________________________________________________________ 1. atala
_____13_____
molekula organikoetan eta metalen ioietan eragina daukate. Honela, diquat
bezalako pestizida kationikoak lurzoruetan sendoki adsorbatuak daude [3].
Lurzoruen materia organikoaren kantitaea %0.1 eta %7 bitartean dago.
Lurzoruaren osagai honek konposatu ez-ioniko eta ez-polarren adsortzioan eragin
gehien du. Mikroorganismoen jarduerak landareen detrituetan lurzoruetako
materia organikoa eratuko du. Kimikoki, landareen osagaietatik materia
organikoan gehien parte hartzen duen osagaia lignina da. Lignina molekula-masa
altuko konposatu fenolikoa da eta ingurugiroko degradazioarekiko iraunkor
samarra da. Ligninan mikroorganismoek eragin dutenean substantzia humikoak
eratuko dira, sarritan azido humikoak eta fulbikoak deritzenak. Substantzia hauen
molekulak handi samarrak dira eta ziur aski hasierako materialaren eta
degradazio-baldintzen arabera alda daitezke. Azido fulbiko eta humikoen
ezaugarri garrantzitsua fenol-taldeak izatean datza. Talde hauek metalak
konplexatzeko ahalmena daukate. Baina, azido fulbikoek eta humikoek propietate
lipofilikoak ere badituzte. Honela, konposatu organiko ez-polarrak lurzoruen
materia organikoan ere sendoki adsorbatu daitezke [3,5]; adibidez, DDTa edo
Atrazina herbizidak [9].
1.3. Lurzoruen Kutsagarri Organikoen Erauzketaren
Auzia
Edozein laginaren analisian ondoko urratsak jarraitu behar ditugu:
(1) Laginaren azterketa historikoa.
(2) Laginketa.
(3) Aurretratamendua.
(4) Erauzketa eta purifikazioa.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____14_____
(5) Determinazioa eta koantifikazioa.
(6) Emaitzen analisia.
Pausoen edota etapen guztien artean, lurzoruan aurki daitezkeen kutsagarri
organikoen erauzketa, ingurugiroko analisiaren barnean, pauso garrantzitsua
izateari jarraitzen dio oraindik [10]. 1.4. taulan ikus daitekenez, konposatu
organikoen erauzketarako teknikek oinarri fisiko desberdinak dituzte [8].
Lurzoruetako kutsagarrien erauzketaren auziak iturri desberdinak ditu.
Alde batetik, ohiko erauzketa-teknikak baino azkarragoak, ziurragoak eta
ingurugiroarekiko atseginagoak diren erauzketa-prozedurak garatzea beharrezkoa
da. Lurzoruetako kutsagarri organikoen erauzketak disolbatzaile organikoak
erabiltzen ditu. Disolbatzaile organiko hauek lurzoruaren atxikidura altua
gainditu eta analitoa matrizetik askatzeko gai izan behar dute. Ohiko teknikek,
Soxhlet erauzketak edo sonikazioak, adibidez, disolbatzailearen bolumen handiak
laginarekin bat jartzen dituzte, irabiatze zein tenperatura altuetan eta erauzketa-
denbora luzeetan [11-12].
1.4. taula Konposatu organikoen erauzketarako tekniken oinarri fisiko
desberdinak.
Teknika Oinarri fisikoa Analitoak
Buru- gunea Henry-ren konstantea
Adsobatzeko joera baxua duten konposatuak eta ur-disolbakortasun mugatua eta lurrun-presio altua
Purga-eta-tranpa Lurrun-presioa Adsobatzeko joera baxua duten konposatuak eta ur-disolbakortasun mugatua eta lurrun-presio altua
Bero-desortzioa Irakite-tenperatura Irakite-tenperatura i / l k k k
___________________________________________________________________ 1. atala
_____15_____
ertain/altuko konposatuak eta termikoki egonkorrak
Erauzketa solido/likidoa
Banatze-koefizientea
Gainontzekoak
Bestalde, eraginkortasunaren arazoa daukagu. Erauzketa-teknika ahalik eta
eraginkorragoa izan behar du, askotan kutsagarrien kontzentrazioa oso baxua
baita. Gainera, eraginkortasun hau neurtzeko gai izan behar dugu. Hots,
erauzketaren etekina kalkulatzeko gai izan behar dugu. Gakoa kutsagarriak
lurzoruan duen benetako kontzentrazioa ezagutzean datza.
Azkenik, eta 1.4. irudian ikus daitekenez, konposatu organikoen analisian,
erauzketa-pausoa prozesu analitikoaren ziurgabetasun-iturri handiena izateari
jarraitzen dio. Laginaren prestaketak prozesu osoaren erroreen %60a [13]. Beraz,
etapa honen eragina murrizteko, garrantzitsua izango da prozedura fisikoen eta
kimikoen azterketa, kontrola eta optimizazioa.
6%
61%
6%
27%
Laginketa
Laginaren prestaketa
Analisia
Datuen tratamendua
1.4. irudia Prozedura analitikoaren pauso desberdinen errore erlatiboa
konposatu organikoetarako.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____16_____
1.4. Erauzketa-prozesuaren Eraginkortasunaren
Neurketa
Kutsagarria lurzorura heldu eta analisia egiten dugunerako denbora-tartea
igaro da. Denbora tarte horretan analitoaren eta matrizearen arteko zenbait ekintza
(fisikoak edo kimikoak) edo analitoaren degradazioa gerta daiteke. Honela, lagina
laborategira analizatzeko heldu zaigunean ez dugu lagineko kutsagarriaren
kontzentrazioa ezagutuko [14].
Erauzketaren arazoa erauzketa-etapa horren eraginkortasuna ezagutzea da.
Laginaren digestioa egingo bagenu, eta galerarik ez dagoela suposatuz, laginean
dagoen analitoa guztia disoluziora pasatu dela pentsa genezake. Baina erauzketan
ez da hala beti gertatu behar. Galerak alde batera utziz, ez dago zertan pentsatu
behar erauzketaren etekina %100 izan dela. Ondorioz, eraginkortasunaren etekina
determinatzeko moduren bat aurkitu behar dugu.
Erauzketaren eraginkortasunaren ebaluazioa egiteko hurbilketa
desberdinak erabil ditzakegu [14-15]:
(1) Erauzketa-prozedura desberdinen arteko erkaketa.
(2) Saiaturiko erauzketa-teknika Erreferentziazko Material Egiaztatuaen
(EMEn) gainean aplikatu eta lortutako emaitzak egiaztaturiko balioekin
erkatu.
(3) Erauzketa-prozesua behin eta berriro aplikatu erauziak detekzio-
mugaren azpitik dagoen kontzentrazioa eman arte.
(4) Kutsadura gabeko lurrak kontzentrazio ezagunetan dopatu.
___________________________________________________________________ 1. atala
_____17_____
Hala ere, lau hurbilketa hauek hurbilketak baino ez dira. Hots, orain
aztertuko dugunez, guztiek eragozpenak dituzte.
Lehenengo hurbilketaren arabera, lagin berdinaren erauzketa prozedura
desberdinen bidez egin badugu eta bide bietatik emaitz berdinak lortu baditugu,
determinatutako analitoaren kontzentrazioa benetazkoa izango dela ondoriozta
dezakegu. Prozedura hau, luzea izateaz gain, ez du zertan behin betikoa izan
behar. Irtenbide bat, erreferentziazko materialen egiaztapenean parte hartzean
datza eta honek bigarren hurbilketara garamatza [14].
Bigarren hurbilketan, EMEak erabiltzerakoan, gure laginean eta material
egiaztatuan ekintza berdinak gertatu direla onartzen ari gara eta ondorioz
erreferentziazko materialerako lortu ditugun balioak beste edozein laginetara heda
ditzakegula uste dugu. Baina gure laginaren eta EMEen matrizeak ez dute
berdinak izan behar. Bestalde, erreferentziazko materialak gehienak egiaztatzeko
erabili diren erauzketa-teknika asko ohikoak dira, Soxhlet erauzketa adibidez, eta
gerta liteke teknika horien bidez ez dela analitoa guztiz erauzi. Azkenik, eta
erreferentziazko materialei dagokionez, nahi ditugun laginen eta kutsagarrien
erreferentziazko materialak ezin ditugu beti aurkitu [14-15]. Gainera, BCR eta
NIST delakoek ez dituzte egiaztapenerako protokolo berdinak erabiltzen [16].
Aztertu nahi ditugun egoera eta kasuetarako ezin ditugunez
erreferentziazko materialak lortu, beste aukera analitorik ez duen lagina, analito
ezagunen kontzentrazio ezagunetan dopatzea da. Lurzoruen dopatze hau bi
modutan egin daiteke: tokiko dopatzea eta esekiduraren bidezko dopatzea. Tokiko
dopatzean kontzentrazio ezaguneko kutsagarriaren bolumen txikia lurzoruaren
kantitate nahiko handira gehitu eta jarraian laginaren erauzketa egiten da [14].
Argi ikus daitekenez, honelako dopatzeak ez du bermatuko lurzoruaren
matrizearen eta analitoaren arteko ekintzik (ez kimikorik ezta fisikorik ere) eta
dopatze-modu hauek egiten direnean erauzketa-teknikaren eraginkortasunak oso
altuak dira. Prozedura honen bidez determinazio-etapa aztertu eta lurzoruko
Sarrera ___________________________________________________________________
_____18_____
analitoaren erauzketa alde batera utzi da [14,17]. Esekiduraren bidezko kutsaketan
aldiz, kutsagarriaren kontzentrazio ezaguneko bolumen handia lurrari gehitu eta
luzaroan irabiatzen uzten dugu. Kutsagarria disolbatzaile organiko batean gehitu,
ondoren disolbatzailea lurruntzen utzi eta, printzipioz, homogeneoa den lagina
lortuko dugu. Lagina gorde eta epe batera haren analisia egingo dugu. Bigarren
dopatze hau hobea bada ere, benetako laginekiko desberdintasunak daudela
onartu behar dugu [14].
Azkenik, Hawthorne-ek eta haren laguntzaileek proposatutako beste
hurbilketa lurzoruaren erauzketa-segida egitean datza. Erauzketa behin eta berriro
errepikatu eta azkenean kutsagarriaren aztarnarik ez badugu somatu, kutsagarria
guztia erauzi dugula pentsa dezakegu. Hurbilketa hau luzea izateaz gain, ez du
zertan egia izan behar. Gerta liteke matrizearen eta analitoaren arteko ekintza
horren sendoa izatea erauzketa-teknikak ezin duela analito gehiago erauzi [15].
Argi geratu denez, ez da erraza erauzketa-prozesuaren eraginkortasuna
neurtzea. Horrela, gaur egun oraindik lurzoruetako kutsagarri organikoen
erauzketaren inguruan ikerketa handia egiten ari gara [10]. Lan honetan ildo
horretatik joko dugu, hain zuzen ere. Ohiko teknikak baino egokiagoak diren
erauzketa-tekniken optimizazioa burutu nahi izan dugu eta horretarako atal
honetan aipatutako hurbilketak guztiak jorratu ditugu egoera desberdinetan.
Optimizatutako teknikak beste teknika batekin gutxienez erkatu dugu eta posiblea
denean erreferentziazko materialak erabili ditugu. Lagin errealak eskuragarri izan
ez ditugunean lurzoruak laborategian dopatu ditugu eta, kasuren batean, bigarren
edo hirugarren erauzketaren beharra frogatzeko, laginen berrerauzketa ere egin
dugu.
___________________________________________________________________ 1. atala
_____19_____
1.5. Erauzketa-teknikak
1.5.1. Ohiko erauzketa-teknikak
Lurzoruetako kutsagarri organikoen erauzketarako ohiko tekniken artean
arruntena Soxhlet erauzketa daukagu. Soxhlet erauzketa behin eta berriro
errepikatzen den distilazio-prozesuan datza [18]. Lagina erauzketarako kartutxoan
sartu eta analitoak behin eta berriro berzirkulatzen ari den disolbatzaile
garbiarekin erauzten dira [10].
Soxhlet erauzketak erakuts dezakeen abantailen artean honako hauek
ditugu [10]:
✔ Erauzketa metodo estandarra da.
✔ Laginaren kantitate handiak erabil daitezke.
✔ Iragazketa ez da beharrezkoa.
✔ Erauzketa-teknikak ez du matrizearekiko menpekotasunik.
✔ Teknika merkea da.
✔ Soxhlet erauzketarako tresna askok arreta gabeko lana onartzen dute.
Hala ere, Soxhlet erauzketak baditu bere alde txarrak ere. Erauzketa-
denbora luzea da (24-48 h), disolbatzaile-kantitate handiak erabili behar dira (300-
500 mL lagin bakoitzeko) eta horren disolbatzaile-kantitate altuak eliminatzeko
lurruntze-etapa beharrezkoa da [10].
Soxhlet erauzketa automatizatzeko saiaketak ere egin dira.
Automatizatutako Soxhlet erauzketan, lagina kartutxoan sartu eta lagina daraman
Sarrera ___________________________________________________________________
_____20_____
kartutxoa 30-60 min-tan zehar irakiten ari den disolbatzailean sartzen da. Ondoren
lagina igo eta berzirkulatzen ari den disolbatzailearen bidezko Soxhlet erauzketa
egiten da. Automatizatutako Soxhlet erauzketa honek ohiko Soxhlet erauzketak
baino erauzketa-denbora laburragoak behar ditu [10].
Sonikazioa ere ohiko erauzketa-teknika erabilia da. Soxhlet erauzketa baino
azkarragoa da (30-60 min behar izaten dira lagin bakoitzeko). Soxhlet erauzketa
bezala merkea da, ez du matrizearekiko menpekotasunik eta lagin-kantitate
handiak (10-30 g) erabil daitezke kasu honetan ere. Soxhlet erauzketak bezala
disolbatzailearen bolumen handiak erabili behar ditugu (300-500 mL), lan gehiago
dakar eta erauzketa ostean iragazketa beharrezko da [10].
EPAren (Environmental Protection Agency delakoaren) 3540, 3541 eta 3550
metodoek [19] Soxhlet erauzketa, automatizatutako Soxhlet erauzketa eta
sonikazioa aurrera eramateko prozedurak zehaztu dituzte eta 1.5. taulan hainbat
aplikazio bildu ditugu.
1.5. taula Soxhlet erauzketaren, automatizatutako Soxhlet erauzketaren eta
sonikazioaren zenbait aplikazio.
Teknika Analitoa Matrizea Baldintzak Bibl.
Soxhlet BPKak Lurzoruak 1-10 g, 200 mL hexano, DKM edo hexano:azetona (41:59), 6h, 4-6 ziklo h-
1
[20]
Soxhlet HAPak Sedimentuak 20 g, DKM, 24 h [21] Soxhlet HAPak Sedimentuak 20 g, 70 mL DKM, 6 h [22] Soxhlet BPKak Sedimentuak 2-10 g, 50g Na2SO4,
250 mL DKM, 18 h [23]
Automatizatutako Soxhlet
Pestizidak eta HAPak
Lurzoruak eta
Sedimentuak
Hexano:azetona (1:1) edo DKM:azetona (1:1)
[24]
Sonikazioa HAPak Lurzoruak 25 mL 2-metoxietanol, [25]
___________________________________________________________________ 1. atala
_____21_____
15 min Sonikazioa BPKak,
Pestizidak, Fenolak,
HAPak eta KOL-ak
Sedimentuak eta
Hondakin solidoak
150 mL azetona:hexano (2:1)
[26]
Sonikazioa HAPak Lurzoruak 20 g, 100-150 mL DKM, 30 min
[27]
Sonikazioa HAPak Lurzoruak eta
Hondakin-solidoak
10-20 g, 3 x 20 mL DKM
[28]
Sonikazioa Pentaklorofenola
Lurzoruak 5 g, 1 mL H2SO4, 20 mL hexano:azetona (1:1), 20 min
[29]
1.5.2. Mikrouhinen bidezko erauzketa
Mikrouhinen bidezko erauzketa presiopean edo atmosferako presiopean
mikrouhin-energiaren bidez aurrera eraman daiteke; hots, erauzketa-ontzia itxia
edo irekia izan daiteke, hurrenez hurren [10].
Mikrouhinak espektro elektromagnetikoaren irrati frekuentzien eta
infragorri eremuaren artean kokatuta dauden frekuentzia altuko (0.3-300 GHz)
uhin elektromagnetikoak dira [10]. Mikrouhin-energiak ioien eta dipoloen
errotazioaren bidez energia elektromagnetikoa bero-energia bihur dezaketen
erradiazio ez-ionizagarria da [13,30]. Eremu elektromagnetiko honetan ioiek
migratzeko joera dute baina disoluzioak ioien fluxu horren aurka erresistentzia
egiten du eta honela, marruzkaduraren ondorioz, beroketa gertatzen da. Dipoloen
errotazioaren kasuan, 2450 MHz-tara dipoloak 4.9 109 aldiz ordenatu eta
desordena daitezke. Molekulen behartutako higidura honek, molekula-
marruzkadura dakar eta, ondorioz, disoluzioaren berotzea [31].
Sarrera ___________________________________________________________________
_____22_____
Ioien migrazioz zein dipoloen errotazioz sortutako beroketa hau eta ohiko
metodoen bidez gertatuko beroketa desberdinak dira. 1.5. irudian ikus daitekenez,
ohiko metodoetan beroa konbekzioz sartuko da. Mikrohinen bidezko beroketan,
aldiz, beroa beroketa-gorputzaren barnean orohar gertatu eta berehala
kanporantza hedatuko da [10,13].
1.5. irudia Beroketa modu bi: (a) konbekzioaz eta (b) mikrouhin-energiaren
bidez.
Edozein erauzketan, disolbatzailearen hautaketa garrantzitsua da.
Mikrouhinen bidezko erauzketan (MBEan) mikrouhin-energiak hexanoa edo
toluenoa bezalako disolbatzaile ez-polarretan ez duela eraginik eta, ondorioz,
disolbatzaile polarra gehitzea beharrezkoa dela kontuan hartu behar dugu [30].
Ontzi itxiko mikrouhinen bidezko erauzketarako (MBErako) ekipoa eta
haren atalak 1.6. irudian ikus daitezke.
___________________________________________________________________ 1. atala
_____23_____
1.6. irudia Ontzi itxikoa MBErako ekipoa eta bere atalak.
Erauzketarako ontziak mikrouhinekiko gardenak diren materialez (polieter
imidaz edo tetrafluorometoxil polimeroaz) eginak daude eta perfluoroalkoxizko
edo Tefloizko estaldura daukate. Mikrouhin-labean sartuko diren ontzietako
batean presioa edota tenperatura kontrola dezakegu. Horretarako, ontzi horren
estalkia presioa neurtzeko hodia edo tenperatura kontrolatzeko zuntz optikoa
sartzeko aldatua dago. Honela, operadoreak aukeratutako balio batekiko presioa
edo tenperatura konparatu eta, magnetroiaren (mikrouhin-iturriaren) pizketa-
maiztasuna aldatuz, presioa/tenperatura balio horretan mantenduko du [32].
Ontzi itxiko mikrouhinen bidezko erauzketan zehar lortuko den tenperatura
disolbatzailearen irakite-puntuaren gainetik dago. Disolbatzaile eta disolbatzaile-
nahaste gehienen kasuan (azetona, azetona:hexano, diklorometano:azetona, etab.),
ontziaren barruan lortutako tenperatura disolbatzailearen irakite tenperatura
baino 2-3 aldiz altuagoa da. Tenperatura altu hauek erauzketaren eraginkortasuna
hobetuko dute [10].
Ontzi irekiko mikrouhin fokalizatuen bidezko erauzketarako (MFBErako)
ekipoaren eskema 1.7. irudian ikus daiteke. Kasu honetan, lagina sartzeko
kartutxoa erabil daiteke eta horrela ez da iragazketa-etaparik behar. Erauzketa-
Sarrera ___________________________________________________________________
_____24_____
ontziaren gaineko hozkailua kenduz gero, erauziaren kontzentrazioa ere
mikrouhin-energiaren bidez egin dezakegu.
1.7. irudia Ontzi irekiko MFBErako ekipoaren eskema.
Hasiera batean mikrouhin-energia metal-aztarnen analisirako aplikatu
bazen ere, gaur egun konposatu organikoen erauzketarako ere aplika daiteke.
Ganzler et al. izan ziren lehen aldiz 1986. urtean lurzoruetako, hazietako eta
janarietako lipidoak eta pestizidak erauzteko mikrouhin-energia erabili zutenak
[33,34].
Mikrouhinen bidezko erauzketak dituen abantailen artean hauek aipa
ditzakegu [10]:
✔ Erauzketa azkarra (30-60 min).
✔ Disolbatzailearen bolumen txikia.
✔ Parametroen (denboraren, potentziaren, tenperaturaren) kontrol osoa.
___________________________________________________________________ 1. atala
_____25_____
✔ Irabiaketa posiblea.
✔ Lehorketarako substantziarik ez da beharrezkoa.
✔ 12 lagin aldi berean egin daitezke ontzi itxiko MBEaren kasuan.
1.6. taula Mikrouhin-energiaren bidezko erauzketaren zenbait aplikazio
lurzoruetako zein sedimentuetako zenbait kutsagarriren
erauzketarako.
Teknika
Analitoa Matrizea Prozedura Bibl.
MFBE HAPk Sedimentuak
0.3-30g, 30 mL DKM, 10 min, 30W [35-36]
MFBE HAPk Sedimentuak
1g, 10-30 mL DKM edo heptano:etanol (80:20), 2-10 min, 20-140 W
[37]
MFBE HAPk Lurzoruak eta
Sedimentuak
0.1-1 g, 30 mL DKM, 10 min, 30 W [38]
MBE Pestizidak Lurzoruak eta
Sedimentuak
AZN, isooktano, isooktano:AZN (1:1), 7x30 s
[39]
MBE Fenolak eta
Pestizidak
Lurzoruak 5 g, 30 mL hexano:azetona (1:1), 115°C, 10 min, 1000W
[40]
MBE BPKak Lurzoruak eta
Sedimentuak
5 g, 30 mL hexano:azetona (1:1), 115°C, 10 min, 1000W
[41]
MBE HAPk, BPKak eta Pestizidak
Lurzoruak eta
Sedimentuak
5-10 g, 30 mL hexano:azetona (1:1), 115°C, 10 min, 1000W
[42]
MBE HAPk Lurzoruak 30 mL hexano:azetona (1:1), 115°C, 5 min, 1000
[18]
Sarrera ___________________________________________________________________
_____26_____
MBE Herbizidak
Lurzoruak 0.1 M amonio azetato/amonio hidroxidoa (pH 9-10), 10 min
[43]
MBE Fenolak Lurzoruak 1-5 g, 10-50 mL, azetona:hexano, 130°C, 15 min, 1000 W
[44]
MBE Fenolak Lurzoruak 1g, 10-50 mL, 10 mL azetona:hexano (80:20), 130°C, 10 min, 950 W
[45]
MBE Triazinak Lurzoruak 30-130°C, 5-45 min, 20-40 mL, AZN eta metanola
[46]
MBE Klorodun eta
Fosforodun
Pestizidak
Lurzoruak 5g, 30 mL azetona:hexano (1:1), DKM:azetona (1:1), MTBE, tolueno:metanol (10:1), 50-145°C, 5-20 min, 1000 W
[47]
Mikrouhinen bidezko erauzketak baditu bere desabantailak ere. Ontzi itxiko
MBEaren kasuan, erauziak iragazi behar ditugu. Disolbatzaile polarrak erabili
behar ditugu eta gehienetan gas-kromatografiaren bidezko analisian disolbatzaile
ez-polarrak erabiliagoak dira. Horrez gain, mikrouhinen bidezko erauzketarako
ekipoek kostu ertaina dute [10].
1.6. taulan mikrouhin-energia lurzoruetako zein sedimentuetako zenbait
kutsagarriren erauzketarako erabili duten zenbait adibide bildu ditugu.
1.5.3. Presiopeko jariakinen bidezko erauzketa
Presiopeko jariakinen bidezko erauzketan (PJBEan) konposatu organikoak
tenperatura (50-200°C) eta presio (1500-2000 psi) altuetara erauziko ditugu
ingurugiroko laginetatik [10]. Arrazoi nagusi bi direla eta presio eta tenperatura
altuek erauzketa hobeak eman behar dituzte [14]:
(1) Disolbakortasuna eta masa-transferentzia:
∗ Tenperatura altuek analitoa disolbatzeko disolbatzailearen ahalmena
handituko dute.
___________________________________________________________________ 1. atala
_____27_____
∗ Tenperatura altuagoetan difusio-abiadurak handiagoak dira.
∗ Disolbatzaile garbia sartzerakoan masa-transferentzia hobetuko da
disolbatzailearen eta laginaren matrizearen gainazalaren arteko
gradientea handiago baita.
(2) Gainazal-orekaren apurketa:
∗ Tenperatura altuek solutuaren eta matrizearen arteko lotura sendoak
apur ditzakete.
∗ Tenperatura igotzerakoan disolbatzailearen likatasuna jeitsi eta
ondorioz, disolbatzailea matrizean hobeto sar daiteke.
∗ Presio altuetan disolbatzailea likidoa izateari jarraiki liezaioke nahiz
eta bere irakite-puntutik gorago aurkitu.
∗ Presioa altua denean disolbatzailea matrize barnean errazago sar
daitekelako matrizearen barnekaldeko analitoak hobeto erauziko dira.
PJBEak dituen abantailak honela laburbildu ditzakegu [10]:
✔ Erauzketa azkarra (∼15 min).
✔ Disolbatzailearen bolumen txikiak behar dira (15-40 mL).
✔ Iragazketa ez da beharrezkoa.
✔ Automatizatuta dago: 24 laginen erauzketa jarraia egin daiteke.
✔ Erraza erabiltzeko.
Hala ere, PJBE teknika garestia da eta matrizearekiko menpekotasuna du
[10].
Sarrera ___________________________________________________________________
_____28_____
Egun Dionex-ek fabrikatzen duen PJBErako sistema ASETR (accelerated
solvent extraction delakoa) moduan ezagutzen da eta 1.8. irudian ekipoaren
eskema eman dugu.
1.8. irudia ASE ekipoaren eskema.
3545 metodoan [19] PJBErako EPAk proposatutako baldintzak bilduta
daude. 1.7. taulan PJBEaren beste zenbait aplikazio bildu ditugu.
1.7. taula Matrize solidoetako zenbait kutsagarri organikoren
erauzketarako PJBEaren hainbat aplikazio.
Analitoa Matrizea Baldintzak Bibl.
HAPk Hiri-hautsa DKM:azetona (1:1), 100 min, 100°C, 2000 psi
[48]
Fenolak Lurzoruak 0.5 g, 5-25 min, 30-70°C, 600-3000 psi
[49]
HAPk Lurzoruak 2 g, DKM:azetona (1:1), 5 min, 2000 psi, 100°C
[50]
___________________________________________________________________ 1. atala
_____29_____
Pestizadak eta HAPk
Lurzoruak 10 g, DKM:azetona (1:1), 10 min, 2000 psi, 100°C
[51]
HAPk, pestizidak, dioxinak eta
furanoak
Hondakin-solidoak
Azetona:hexano (1:1), toluenoa, DKM:azetona (1:1), 5-8 min, 100-200°C, 2000 psi
[52]
PKDD/Fak Lurzorua, Sedimentuak
eta Hiri-hautsa
Azido azetiko glaziala (%5) bolumenetan eta toluenoa
[53]
Klorodun Pestizidak
Hiri-hautsa eta Sedimentuak
Hexano:azetona, AZN, DKM [54]
HAPk Lurzoruak DZM:azetona (1:1), 7g, 40-200°C, 1000-2400 psi, 2-16 min
[55]
BTEX Lurzoruak Metanola, 100-150°C, 5-30 min, 100-150 bar
[56]
HAPk Lurzoruak Hexano:azetona:tolueno (10:5:1), 100°C, 13.8 MPa
[57]
BPKak Sedimentuak 5 min, 100°C [58]
1.5.4. Jariakin superkritikoen bidezko erauzketa
Jariakin superkritikoen bidezko erauzketan (JSBEan) presio altuko ganbaran
lagina sartu eta jariakin superkritiko batekin (adibidez, karbono dioxidoarekin
150-450 atm-tan eta 40-150°C-tan) erauziko da, 1.9. irudian adierazi den bezela.
Presioa askatu ondoren, analitoak disolbatzaile organiko batean edo tranpa batean
bilduko dira [10].
Jariakin superkritikoen ezaugarriak paregabeak dira, likidoen eta gasen
bitartekoak. Beraien likatasuna eta gainazal-tentsioa likidoena baino askoz
txikiagoa da. Horrela, solidoen poroetan likidoak baino errazago sar daitezke.
Haien dentsitateak, aldiz, likidoen dentsitateetatik gertuago daude eta beraz
likidoek bezala, material disolbatuak garraiatzeko ahalmena dute [10].
Sarrera ___________________________________________________________________
_____30_____
Jariakin superkritiko desberdinak aztertu badira ere (N2O, SF6, NH3),
karbono dioxidoarena (CO2-arena) da erabiliena. Karbono dioxidoak jariakin
superkritiko moduan dituen abantailak hauexek dira [10]:
✔ Egoera superkritikoa tenperatura (31.3°C) eta presio (72.9 atm) baxu
samarretan lor daiteke.
✔ Ez da toxikoa, sukoia edo korrosiboa.
✔ Inertea da.
✔ Azkar sartu eta zenbait analito disolbatzeko ahalmen handia du.
✔ Ez da garestiegia.
Hala ere, ez-polarra denez, haren disolbakortasuna handitzeko azetona edo
metanola bezalako disolbatzaileak gehitu behar ditugu [10].
Nahiz eta jariakin superkritikoen bidezko erauzketa gehienak lerroz kanpo
egin diren, JSBE lerroan ere egin daiteke, adibidez JSBE/GK (jariakin
superkritikoen bidezko erauzketa/gas-kromatografia) eta JSBE/JSBK (jariakin
superkritikoen bidezko erauzketa/jariakin superkritikoen bidezko kromatografia).
Lerroko JSBEaren abantaila nagusia erauzia guztia analiza dezakegula da. Horrela,
lagin txikietan sentikortasun altua behar dugunean egokia da. Lerroz kanpoko
teknika errazagoa da eta lortutako erauziari analisi bat baino gehiago egin
diezaiokegu [59].
Jariakin superkritikoen bidezko erauzketa lerroz kanpo egiten denean,
jariakin superkritikoak erauzitako analitoa bildu behar da. Honetarako tranpa
likidoa edo gainazal solidoa erabil daiteke [60].
Tranpa likidoa analitoa ondo disolba dezaken disolbatzailea da. CO2-aren
burbuilaketa disolbatzailean bortitza bada analitoaren galerak egon daitezke [60].
___________________________________________________________________ 1. atala
_____31_____
1.9. irudia JSBErako ekipoaren eskema.
Gainazal solidoen kasuan, analitoak jariakin superkritiko baten bidez edo
beste moduren batean (nitrogeno likidoaren bidez) hoztutako gainazal solido
batean (beirazko ontzitxoetan, altzairu erdoilgaitzezko bolatxuetan eta beirazko
bolatxuetan) bilduko dira. Ondoren, kriogenikoki eta kimikoki harrapatutako
analitoak disolbatzaile batekin eluituko dira [60].
Jariakin superkritikoen bidez erauzketa azkarrak (30-60 min) egin daitezke.
Presioaren, tenperaturaren eta polaritatea gehitzeko disolbatzailearen
kantitatearen arabera selektibitatea lor daiteke. Disolbatzailearen bolumen txikiak
(5-10 mL) erabil daitezke, ez dago iragazketarik eta automatizatua dago [10].
Hala ere, erauzketa-teknika garestia da, matrizearekiko menpekotasuna du
eta sar daitekeen laginaren kantitatea mugatua da (< 10 g) [10]. Askotan lagina
ehotzeak erauzketa hobe dezake baina laginaren partikulak lar txikiak direnean
lagina trinkotu, presioa jeitsi eta fluxuaren jariokortasuna oztopa dezake [60].
JSBEaren EPA metodoak 3560, 3561 eta 3562 [19] dira eta 1.8. taulan
erauzketa-teknika honen zenbait aplikazio bildu ditugu.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____32_____
1.8. taula Lurzoruetako eta sedimentuetako zenbait kutsagarri
organikoren erauzketarako JSBEaren hainbat aplikazio.
Analitoa Matrizea Jariakina Baldintzak Bibl.
Petrolioaren hidrokarburoak
Lurzoruak eta
Sedimentuak
CO2 340 atm, 80°C, tetrakloroetilenoan bilketa
[61-62]
Petrolioaren hidrokarburoak
Lurzoruak CO2 40 MPa, 150°C [63]
HAPk Lurzoruak CO2 350 atm, 90°C, DKMan bilketa
[64-65]
HAPk Sedimentuak
CO2
CO2/%10 metanola
CO2/%10 toluenoa
CO2/%10 dietilamina
400 atm, 80°C, 200°C
[66]
HAPk Lurzoruak CO2/%20 metanola
70°C, 250 atm [67]
BPKak Lurzoruak CO2/%2 metanola 97°C, 378 bar, tranpak:Florisil etaC18
[68]
BPKak Lurzoruak eta
Sedimentuak
CO2 100°C, 350 atm, 20 min
[69]
BPKak Sedimentuak
CO2/%15 DKM 80°C, 200 atm, 60 min
[70]
Organoklorodun Pestizidak
Lurzoruak CO2 50°C, 20MPa, 10 min + 20 min, bilketa iso-oktanotan
[71]
Triazinak eta Urea
Lurzoruak CO2/%10 metanola
50°C, 250°C atm, 15 min + 40 min
[72]
___________________________________________________________________ 1. atala
_____33_____
Fenolak Lurzoruak CO2 115°C, 5 min + 15 min
[45]
Herbizida fenoxiazidoak
Lurzoruak CO2 100°C, 400 min, 60 min + 30 min,
bilketa azetonatan
[73]
1.5.5. Purga-eta-tranparen bidezko erauzketa
Purga-eta-tranpa (P-eta-T) konposatu lurrunkorren analisirako erabil
daiteken teknika dugu. Purga-eta-tranparen bidezko erauzketa- eta determinazio-
prozesuan honako pauso hauek ditugu [74]:
(1) Laginaren kantitate ezaguna ontzi itxian sartuko dugu.
(2) Gas inerteak laginean dauden konposatu lurrunkorrak narrastuko ditu.
(3) Konposatu lurrunkorrak tranpa solidoan adsorbatuak geratuko dira.
(4) Tranpa berotuz gero, konposatuak desorbatu eta gas-kromatografora
daraman lerroan jarriko dira.
(5) Gelditu izan diren hondakinak garbitzeko, analitoak harrapatuak izan
diren tranpa adsorbentea berriro berotuko da.
(6) Gas-kromatografoak konposatu lurrunkorrak banandu eta detektatu
ondoren laginaren kromatograma lortuko dugu.
Erauzketari dagokionez, purga-eta-tranparen kasuan hiru pauso ematen
dira beti [75]:
Sarrera ___________________________________________________________________
_____34_____
✔ Purga.
✔ Desortzioa.
✔ Labekatzea.
Purga-pausoa gas-erauzketa baino ez da. Hots, erabilitako gasek lagin
solidoaren edo likidoaren analito lurrunkorrak harrapatuko ditu orain azalduko
dugun bezala [74]:
Demagun ontzi itxi batean konposatu lurrunkorrak dituen lagina (solidoa
zein likidoa) dugula eta laginaren eta ontziaren arteko gunea (buru-gunea). Bi fase
horien arteko konposatu lurrunkorren banaketa Henry-ren konstantearen menpe
dago. Laginarekin orekan dagoen gasaren zati bat analizatuko bagenu, buru-
gunea deritzon erauzketa-teknika izango genuke [76]. Baina laginarekin orekan
dagoen gas-fasea purgatuko, eramango bagenu, eta analito gabeko gas-fase garbia
sartuko bagenu, oreka apurtuko litzateke. Berriro ere, laginaren eta gas-fasearen
arteko kontzentrazio gradientea dela eta, analitoek laginetik gas-fasera alde egingo
lukete oreka berriro lortu arte. Behin eta berriro gasa purgatu eta gas garbia
sartuko bagenu, laginaren analitoaren kontzentrazioa gero eta txikiagoa litzateke
(ikus 1.10. irudia) [74]. Honetan datza purga-eta-tranpa teknika, buru-gune
dinamikoa bezela ere ezagutzen dena [77].
___________________________________________________________________ 1. atala
_____35_____
1.10. irudia Laginarekin orekan dagoen gas-fasea purgatuz konposatu
lurrunkorrak sistematik alde egiten dute.
Purgarako teknika desberdinak 1.11. irudian ikus daitezke. Ontzi porotsuan,
gasa zulo askotako gainazaletik pasatu eta burbuila txiki bezala laginean ondo
sakabana daiteke. Poro gabeko ontzi berdinean gasaren burbuilaketa txarragoa da.
Orratz-ontzian, orratzaren muturrean dauden zulotxoetatik dario gasa eta, poro
gabeko ontziaren kasuan bezala, burbuilaketa eragin txikiagokoa da. Hiruren
artetik ontzi porotsuaren teknika eraginkorragoa da gasaren eta laginaren arteko
kontaktua hobea baita. Hala ere, kasu batzuetan ezin dugu purga-teknika hori
erabili. Laginak solidoak direnean orratz-teknika erabili behar da, bestela gainazal
porotsua kutsatuko baitlitzateke. Badaude laginak gainazal porotsua duen ontzian
bitsa sor dezaketenak eta kasu hauetan ere, ezin dezakegu ontzi porotsua erabili
[74].
1.11. irudia Purga-ontziak.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____36_____
Purga-denbora kontrolatu behar dugun parametroa da, lagina gehiegi
purgatuz gero, galerak gerta baitaitezke. Purga-eta-tranpan, gasak hoztutako
tranpara eraman behar ditu analitoak, eta bertan analitoak adsorbatu behar dira.
Purgatzeak gehiegi irautekotan, tranpan adsorbatutako analitoak gasak eramango
ditu eta analitoak atmosferan betirako galduko dira [74].
Batzuetan, lagina dagoen ontzia bero daiteke eta horrela analito
lurrunkorrak gas-fasera areago pasatuko dira. Batez ere, analitoaren eta
matrizearen arteko ekintzak sendoak direnean (hondakin solidoetan, lurzoruetan,
etab.-etan) [76]. Dena dela, ez da lagina gehiegi berotu behar, bestela analitoak
tranpa zeharkatuko lukete eta galerak adierazgarriak izango lirateke [74].
Purga-eta-tranpan zehar purgatzen ari garen analitoak tranpa solidoan
harrapatu behar ditugu. Tranpak zutabe itxura du eta bertan tenperatura baxuetan
analitoak harrapatuak daude, baina, tranpa berotzerakoan analito lurrunkorrak
tranpatik errez desorba daitezke. Analitoak tranpan pilatzen ari garen bitartean,
tranparen tenperatura baxua izan behar du, 30°C azpitik. Tenperatura oso baxuak
lortu nahi baditugu tranpa CO2-arekin edo nitrogeno likidoarekin hotz daiteke.
Tranparen materiala desberdina izan daiteke: tenax, silize gela, landare-ikatza
etab., harrapatu nahi ditugun analitoen arabera [75].
Tranpan metaturiko analitoak analizatzeko bapateko desortzioa behar da.
Horretarako, tenperatura berehala igo eta tranpatik zehar pasatuko den gasak
analitoak kromatografora eramango ditu. Kromatogramaren hasiera eta desortzio-
etapa aldi berean hasiko dira.
Azkenik, hurrengo analisirako prestatu ahal izateko, tranparen labekatzea
dator. Labekatzean tranpa tenperatura altuetara berotu eta erauzketaren purga-
fluxuaren aurkako norantzan purgatuko dugu [75].
___________________________________________________________________ 1. atala
_____37_____
Purga-eta-tranpak eta buru-guneko teknikak abantailak eta desabantailak
dituzte. Purga-eta-tranparen bidez sentikortasun altuagoak lor daitezke baina
buru-gunearen kostua txikiagoa eta lagin asko analizatzea errazagoa da [76-77].
Lurzoruetako konposatu organiko lurrunkorren (KOLen) kontzentrazio-
tartea zazpi magnitudetakoa izan daiteke [78]. Honela, lagineko KOLen
kontzentrazioa 0.2 mg kg-1 baino altuagoaren edo baxuagoaren arabera, EPAren
8260 eta 8240 metodoetan [19] bi metodo desberdin aipatu dira. Kontzentrazio
altuko metodoan, lagina metanolarekin erauzi eta purga-eta-tranpan erauziaren
alikuota bat ur-lagina bailitzan analizatuko da. Kontzentrazio baxuko metodoan,
lagina urarekin nahasi eta zuzenean, aurrerauzketarik gabe, purga-eta-tranpan
analizatuko da.
1.9. taulan lurzoruetako zein sedimentuetako zenbait analito analizatzeko
purga-eta-tranparen eta buru-gunearen hainbat aplikazio bildu ditugu.
1.6.6. Beste batzuk
Fase solidoko erauzketa (FSE) lurzoruetako pestiziden [87-89], fungiziden
[90] eta BTEXen (Bentzenoaren, Toluenoaren, Etilbentzenoaren eta Xilenoaren) [91]
determinazioan erabili da. Fase solidoko mikroerauzketaren (FSMEaren) bidezko
lurzoruetako konposatu organiko lurrunkorren [92-93] determinazioaren zenbait
adibide ere aurki daitezke bibliografian.
1.9. taula Lurzoruetako eta sedimentuetako zenbait analitoren analisirako
purga-eta-tranparen eta buru-gunearen zenbait aplikazio.
Teknika Analitoa Matrizea Baldintzak Bibli.
Buru-gunea KOL Lurzoruak 30 mL ura, 10 min agitazioa
[79]
Buru-gunea Fenolak Lurzoruak 0.5 g, 1 mL ura, 16 µL [80]
Sarrera ___________________________________________________________________
_____38_____
H2SO4
Buru-gunea KOL Sedimentuak 70°C, 20 min [81]
Buru-gunea KOL Lurzoruak 2 g, 10 mL H2O, 2 min, 85°C, 10 min
[82]
Purga-eta-tranpa
KOL Lurzoruak 2 g, 20 mL metanol, 2 min [79]
Purga-eta-tranpa
KOL Lurzoruak 2 g, 40°C [83]
Purga-eta-tranpa
KOL Lurzoruak 10g, 25 mL metanol [84]
Purga-eta-tranpa
KOL Lurzoruak 5 g [85]
Purga-eta-tranpa
BTEX Lurzoruak 5 mL ura edo 5 mL metanol
[86]
Egoera subkritikoan dagoen uraren bidezko erauzketa eta fase solidoko
mikroerauzketa aldi berean erabili dira zenbait kutsagarri erdilurrunkorren [94]
eta bifenilo polikloratuen [95] erauzketarako.
Mikrouhin-energia Soxhlet erauzketaren beroketarako erabil dezaketen
sistema ere eraiki da [96]. Mikrouhinen bidezko Soxhlet erauzketa hau alkanoen,
hidrokarburo aromatiko poliziklikoen eta herbiziden erauzketarako erabili da eta
ohiko Soxhlet erauzketaren denbora murriztu eta disolbatzailea berziklatu da.
1.6. Erauzketa-tekniken Optimizazioa
Arestian aipatu denez, prozedura analitikoaren ziurgabetasunaren iturri
adierazgarriena erauzketarena da. Hori dela eta, ahalik eta ziurgabetasun
txikieneko eta etekin handieneko baldintzak ongi definitzeko, aldez aurretik urrats
honen kontrola izatea egokia dirudi. Orokorrean, urrats honetan aztertu ditugun
aldagaiak bi multzotan bana daitezke: aldagai instrumentalak eta kimikoak.
Lehendabizikoak, erauzketaren etekinekin edo iraupenarekin bat datozen
___________________________________________________________________ 1. atala
_____39_____
bitartean, bigarrenak, analito/lurzoru/disolbatzaile sistemaren ekintzekin
zerikusia du. Kasuak kasu, kontuan hartu ditugun aldagaiak erauzketa-tekniken
arabera 1.10. taulan bildu ditugu.
1.10. taula Erauzketa-teknika desberdinetan optimizatuko ditugun aldagaiak.
MBE MFBE PJBE P-eta-T
Presioa Tenperatura Tenperatura Tenperatura
Erauzketa-denbora
Erauzketa-denbora
Denbora Berotze-denbora
Potentzia-portzentaia
NaCl-aren kontzentrazioa
Presioa Purga-denbora
Azetona-portzentaia
Disolbatzailea NaCl-aren kontzentrazioa
Bolumena Tranparen tenperatura
Erauzketa-teknika bakoitzaren aldagai desberdinen optimizaziorako aldi-
bakoitzeko-aldagai-bat deritzon ohiko metodoa erabil daiteke. Metodo honen
arabera, aldagai baten balioak aldatzen dira gainontzekoen balioak konstante
mantentzen ditugun bitartean. Behin lehenengo aldagaiak emaitzarik
eraginkorrena eman ondoren, beste aldagai bat optimizatuko da aurretik
optimizatutako lehenengo aldagaia haren balio optimoan mantenduz [97].
Kimikaren arlo desberdinetan urtetan aplikatua izan den metodo honek zenbait
desabantaila erakus dezake [98]:
(1) Aldagai desberdinen arteko elkarrekintzak edo menpekotasunak ezin
dira aztertu.
(2) Baldintza optimoak ez dira beti lortuko eta lortzekotan saio gehiago
behar dira.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____40_____
Aurrekoa kontuan hartuta, gure erauzketa-prozesuen optimizaziorako beste
hurbilketa bat erabiltzea erabaki dugu. Honela, aldagaiak guztiak aldi berean alda
dezaketen optimizazio-prozedurak erabiliko ditugu. Atal honetan hurrengo
ataletan maiz agertuko diren optimizazio-prozeduren sarrera egingo dugu.
1.6.1. Esperimentuen diseinuak
Edozein prozesuetatik informazioa lortu nahi badugu saioak ondo
planifikatu, ondo diseinatu, behar ditugu. Horretaz gain, ondo diseinatutako
esperimentuekin ahalik eta esperimentu gutxienekin aztertutako sistemari
informazio gehiena edo etekin handiena aterako diogu [99].
Esperimentuen planifikazioak zenbait pauso bilduko ditu:
✔ Problemaren definizioa. Erantzun nahi den galdera ondo zehaztuta egon
behar du.
✔ Aztertuko diren aldagaiak eta beraien lan-tartearen hautaketa.
✔ Saioen errorearen estimazioa. Horretarako, saio bat hainbat aldiz
errepikatu behar da.
✔ Saioak aurrera eramateko eskema aukeratzea. Esperimentuaren aldagai
bakoitzaren benetazko eragina argia izan behar du. Honetarako ausazko
saioak edo faktore-diseinuak erabil daitezke.
Honela egiten den saioen planifikazioari esperimentuen diseinua deritzo
[99]. Lurzoruetako kutsagarri organikoen erauzketa-tekniken optimizazioa
___________________________________________________________________ 1. atala
_____41_____
burutzeko orokorrean erabiliko ditugun diseinuak bi izango dira: faktore-diseinu
zatikatua eta diseinu konposatu zentrala.
Faktore-diseinuak oso erabiliak dira bai sistemaren aldagaien artean eragina
zeintzuk duten ikusteko eta baita aldagaien artean dauden ekintzak ezagutzeko
ere. Edozein faktore-diseinuren saio kopurua 1.1. ekuazioan zehaztuta dator [98]:
f = mk (1.1)
non f saioen kopurua, m aztertuko diren mailen kopurua (aldagaiek hartuko
dituzten balio desberdinen kopurua) eta k aldagaien kopurua diren. Sarritan,
aztertu nahi ditugun aldagai-kopurua altua denean, eta nahiz eta bi maila soilik
aztertu (aldagaiaren balio altua eta baxua), esperimentu-kopuru altua murrizteko,
zatiketa-graduak sar daitezke. Zatiketa-graduak sartzeak, zenbait aldagai beste
aldagairen konbinazio lineal moduan definitzean datza. Honela, faktore-diseinu
zatikatuaren esperimentu kopurua 1.2. ekuazioan zehaztuta dator [98]:
f = m(k-p) (1.2)
non p zatiketa-gradua den. Adibidez, eta 1.10. taulan ikus daitezkenez, MBEaren
optimizazioan bost aldagai (presioa, erauzketa-denbora, potentzia-portzentaia,
nahastearen azetona-portzentaia eta bolumena) aztertuko ditugu. Aldagai
bakoitzaren maila bi (aldagaiaren balio altua eta baxua) kontsideratuz eta faktore-
diseinu osoa erabiliz gero 32 (25) saio beharko genituzke, baina zatiketa-gradu bi
sartuz gero (aldagai bi beste hiru aldagairen konbinazio lineala bezala definituz)
saio kopurua zortzira [2(5-2)] murritz dezakegu.
Emaitzak bariantza-analisiaren bidez trata daitezke [100] baina guk
emaitzak erregresio linealaren bidez azaltzea erabaki dugu. 1.3. ekuazioan faktore-
diseinuaren ekuazio orokorra irakur daiteke.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____42_____
Y x x xi i ij i jiji
= + + ∑∑β β β0 (1.3)
non Y erantzuna, xi optimizaziorako hautatutako aldagaiak eta βi eta βij kalkulatu
beharreko parametroak diren. βi eta βij parametroen estimazioa 1.4. ekuazioan
adierazi dugun erroreen batuketa karratuaren, U funtzioaren, minimizazioa eginez
lortuko dugu. Horretarako, ebazpen numerikorako baliabide orokorrak (Excel
kalkulo-orria) edo espezifikoak [Statistica [101]] ditugu. Gure kasuan, NLREG
[102] programa erabili dugu.
U Y Yesp k a lki
n
= −∑ ( ) 2 (1.4)
Faktore-diseinuak sistemaren azterketa kualitatiboa egiteko erabiliko
ditugu. Hots, erauzketaren eraginkortasunean eragina duten aldagaiak aurkitzeko.
Behin faktoreak diren aldagaiak aurkitu ditugun, erauzketaren
eraginkortasunaren erantzun-gainazala eraikitzeko diseinu konposatu zentralak
erabiliko ditugu. Diseinu konposatu zentrala faktore-diseinu osoak eta izar-
diseinuak osotzen dute. Izar-diseinuan bestalde, saio bakoitza aldagaiaren balio
axiala (altua eta baxua) eta beste aldagaien guztien erdiko balioek osotuko dituzte.
Izar-diseinuan erdiko puntua ere hartuko da, beste saio bat bezala, eta saio
honetan aldagaiek guztiek erdiko balioa hartuko dute [100]. Diseinu konposatu
zentralaren ekuazio orokorra 1.5. da.
Y x x x xi i ij i j ii iiiji
= + + + ∑∑∑β β β β02 (1.5)
1.6.2. MultiSimplex
Optimizazio tresnetako bat MultiSimplex programan [103]
inplementatutako simplex metodoa daukagu. MultiSimplex simplex metodo
eraldatua [104] eta segida kizkurraren teoria [104] elkarte-funtzioen bidez bateratu
___________________________________________________________________ 1. atala
_____43_____
dituen aldagai anitzeko optimizazio-tresna ez-lineala bezala diseinatuta dago.
Optimizazio-irizpide desberdinak (maximizazioa, minimizazioa, helburu-balioa)
erabiliz, prozesu desberdinak gidatzeko tresna eraginkorra eta malgua da.
MultiSimplex programaren oinarrian simplex algoritmoa daukagu. Simplex
algoritmoa irudi geometrikoa da eta haren erpinen kopurua espazioaren
dimentsioen zenbakia gehi bat da. Hots, espazioak k dimentsio baldin baditu,
orduan simplex algoritmoak k+1 erpin izango ditu [96]. Gure kasuan, k optimizatu
behar ditugun aldagaiak izango dira eta, simplex metodoa martxan jartzeko,
hasieran k+1 esperimentu egin beharko ditugu. Erpin bakoitzaren koordenatuak
esperimentu bakoitzeko aldagaien balioak izango dira. 1.12. irudian dimentsio
desberdinetako espazioei dagokien simplex irudiak ikus daitezke [96].
Behin lehenengo esperimentuen erantzunak ezagutu ditugula, simplex-a
mugitu egingo da; hots, hurrengo esperimentu bat proposatuko du. Mugimendua
egiteko, simplex-ak erantzunik txarrena eman duen erpina (esperimentua)
baztertu eta horren aurkako aldera hurrengo erpina (esperimentua) proiektatuko
du gelditu diren erpinen batez bestekoaren erditik.
Oinarrizko simplex algoritmoan mugimenduen guztien pausoa beti berdina
da. 1965. urtean, Nelder-ek eta Mead-ek [104] simplex eraldatua edo tamaina
aldakorreko simplex algoritmoa egin zuten. Aldaketa hauen kausaz, simplex
algoritmoak tamainaz alda dezake eta onak diren norantzetarantza heda daiteke
edo txarrak diren norantzetan uzkur daiteke. Demagun hiru erpinetako hasierako
simplex-a dugula. Hiru esperimentu horietatik bat txarra, bestea ona eta
hirugarrena bitartekoa izango da. Hurrengo mugimenduan txarrena baztertu eta,
esperimentu berriaren erantzuna aurreko simplex algoritmoaren tarteko emaitza
baino hobea ez bada, simplex-a ez da norantza egokian mugitu. Kasu honetan,
hirugarren simplex algoritmoa uzkurketa gertatuko da. Bigarren simplex-aren
esperimentu berri horren emaitza lehenengo simplex-aren emaitzik onena baino
Sarrera ___________________________________________________________________
_____44_____
askoz hobea bada, simplex-aren mugimendua egokia izan da eta simplex-a
norantza horretan hedatuko da. Azkenik, bigarren simplex-aren esperimentu
berriaren emaitza aurreko simplex-aren emaitzik onenaren parekoa bada, simplex-
aren mugimendua tamaina berekoa izaten jarraituko du [97].
(a) (b)
1.12. irudia Simplex-ak (a) bi eta (b) hiru dimentsioetako espazioetarako.
1.13. irudian oinarrizko simplex algoritmoaren ibilbidea (a) eta eraldatutako
simplex algoritmoarena (b) bildu ditugu. Simplex eraldatuaren bidez, optimoan
aldagaiek hartuko dituzten balioen definizio zehatzagoa egin daiteke.
Segida kizkurraren teorian oinarrituta [105], MultiSimplex programan
optimizazio-helburu eta eskala desberdinak dituzten erantzun-aldagai
desberdinak konbina daitezke elkarte-balioa deritzon erantzun bateratua emateko.
Segida kizkurraren teorian “helburu-balioa” aldagaiaren erantzunaren arabera
alda daiteken elkarte-funtzioaren bidez adieraz daiteke. 0 eta 1 bitartean alda
daiteken funtzio hau aldagaiaren elkarte-funtzioa da, hain zuzen ere. Zenbat eta
elkarte-balioa handiagoa izan (zenbat eta 1 baliotik hurbilago egon) simplex-a
___________________________________________________________________ 1. atala
_____45_____
optimotik hurbilago dago. Horrela, algoritmo honen bidez aldagai anitzeko
erantzun-gainazala azter dezakegu aurretik hartaz ezer ezagutu barik.
B
NW
P
R
W
B
N
R
CW
CR
E
P
(a) (b)
1.13. irudia Oinarrizko simplex-aren ibilbidea (a) eta eraldatutako simplex -ak
jarraitutakoa (b).
MultiSimplex programaren lan egiteko modua jarraitzeko erraza da.
Lehenengo pausoan, optimizazio-proiektua definituko dugu eta honetarako
zehaztu behar ditugu:
✔ Kontrolpeko aldagaiak, euren erreferentzia-balioak eta balioen aldaketa-
pausoa.
✔ Erantzun-aldagaiak, euren optimizazio-helburuak eta euren eragina
elkarte-balioan.
✔ Elkarte-funtzioak nola eraldatuko diren.
Guzti hori zehaztuta dagoenean, MultiSimplex programak hasierako saioak
proposatuko ditu eta hemendik aurrera simplex segida-metodoa da; hots, saio
berria proposatuko da azken saioaren emaitzak lortu ondoren. Optimizazio-
prozesuak berrebaluazio-araua du eta saio kopuru baten ondoren, saioren bat
Sarrera ___________________________________________________________________
_____46_____
errepikatzea eskatuko du. Honela, baldintza berdinetan tratatu ditugun laginetan
dauden desberdintasunak kontuan har daitezke. Optimizazio-helburua lortu
dugunean edo erantzunaren hobekuntzarik nabarmendu ez dugunean,
optimizazio-prozesua bukatutzat emango dugu [103].
Lurzoruetako kutsagarri organikoen erauzketen optimizaziorako,
orokorrean, eta 1.6. atal honetan azaldutako guztia laburbilduz, hurbilketa bi
erabiliko ditugu:
(A) Esperimentu-diseinuen bidezko optimizazioa:
Fa k t o r e - d ise in u z a t ik a t u a
Er a g in a d u t e n fa k t o r e e n d e f in iz io a
D ise in u k o n p o sa t u z e n t r a la
Er a n t z u n - g a in a z a la e r a ik i
Ba ld in t z a o p t im o e n d e f in iz io a
N LREG
N LREG
N LREGM u lt iSim p le x
(B) MultiSimplex programaren bidezko optimizazioa:
___________________________________________________________________ 1. atala
_____47_____
M u lt iSim p le x - e k p r o p o sa tu ta k o sa io a k b u r u tu
Elk a r te - b a lio e n jo e r a a z te r tu
Ba ld in tz a o p t im o e n d e fin iz io a
Er a n tz u n - g a in a z a la
N LREG
1.7. Bibliografia
[1] CARSON R., Silent Spring, Penguin Books, London, 1962.
[2] OPSCHOOR J.B. eta Pearce D.W., Persistent Pollutants: Economics and
Policy, Kluwer Academic Publishers, Dordracht, 1991.
[3] CONNELL D.W., Basic Concepts of Environmental Chemistry, CRC Press
LLC, Boca Raton, 1997.
[4] PEPPER I.L., Gerba C.P. eta Brusseau H.L., Pollution Science, Academic
Press Inc., San Diego, 1996.
[5] BAIRD C., Environmental Chemistry, 2. edizioa, W.H. Freemand and
Company, New York, 1998.
[6] BRADY N.C. eta Weil R.R., The Nature and Properties of Soils, 11. edizioa,
Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1996.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____48_____
[7] BARGOS T., Caracterización de Suelos Contaminados por Hidrocarburos
mediante Cromatografía de Gases, GAIKER, Teknologia-Elkartegia,
Zamudio, Bizkaia, 1995.
[8] LARSON B., Montonarella L. eta Mousty F., Technologies for Environmental
Cleanup: Soil and Groundwater, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht,
1993.
[9] MANAHAN S.E., Environmental Chemistry, 6. edizioa, CRC Press Inc.,
Boca Raton, 1994.
[10] LOPEZ-AVILA V., Crit. Rev. Anal. Chem., 1999, 29(3), 195.
[11] DE LA GUARDIA M., Pastor A., Vázquez E. eta Ciscar R., Desarrollo de
Metodologías Rápidas y Limpias para la Determinación de Contaminantes
Orgánicos en Sedimentos, IV Symposium Internacinal de Metodología
Analítica en el Campo del Medio Ambiente, Zamudio, Bizkaia, 1996.
[12] SNYDER J., Grob R., McNallu M. eta Oostdyk T., Anal. Chem., 1992, 64,
1940.
[13] LETELLIER M. eta Budzinski H., Analusis, 1999, 27, 259.
[14] DEAN J.R., Extraction Methods for Environmental Analysis, John Wiley &
Sons Ltd., Chichester, 1998.
[15] HAWTHORNE S. eta Miller D., Anal. Chem., 1994, 66, 4005.
[16] EPSTEIN M.S., The independent method concept for certifying chemical-
composition reference materials, Spectrochim. Acta 46B,1583,(1991), ikus:
www.cstl.nist.gov/nis839/831.01/indep.htm.
[17] HEWITT A.D., Am. Environ. Lab., 1994.eko Maiatza.
___________________________________________________________________ 1. atala
_____49_____
[18] CHEE K.K., Wong M.K. eta Lee H.K., J. Chromatogr. A, 1996, 723, 259.
[19] Test Methods for Evaluating Solid Wate, EPA SW-843, 3. edizioa, Update III
US GPO, Washington, DC, 1995.eko Uztaila.
[20] FOLCH I., Vaquero M.T., Comellas L. eta Broto-Puig F., J. Chromatogr.,
1996, 719, 121.
[21] BUDZINSKI H., Garrigues P., Connan J. eta Belloch J., Quim. Anal., 1993, 12,
69.
[22] GIGER W. eta Schaffner C., Anal. Chem., 1978, 50(2), 243.
[23] SCHANTZ M.M., Bφwadt S., Benner B.A., Wise S.A. eta Hawthorne S.B., J.
Chromatogr. A, 1998, 816, 213.
[24] LOPEZ-AVILA V., Bauer K., Milanes J. eta Beckert W.F., J. AOAC Int., 1993,
76, 764.
[25] AUER W. eta Malissa H., Anal. Chim. Acta, 1990, 237, 451.
[26] KOLB M., Boöhm H.B. eta Bahadir M., Fresenius J. Anal. Chem., 1995, 351,
286.
[27] AAMOT E., Krane J. eta Steinnes E., Fresenius Z. Anal. Chem., 1987, 328,
569.
[28] GONZALEZ-VILA F.J., López J.L. eta Matín F., Biomed Environ. Mass Spec.,
1988, 16, 423.
[29] POLESE L. eta Ribeiro M.L., Talanta, 1998, 46, 915.
[30] BARNABAS I.J., Dean J.R., Fowlis I.A. eta Owen S.P., Analyst, 1995, 120,
1897.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____50_____
[31] KINGSTON H.M., S.J. Eds., Microwave Enhanced Chemistry
Fundamentals, Sample Preparation and Applications, American Chemical
Society, Washington, DC, 1997.
[32] KING E.E. eta Barclay D., Int. Lab., 1998, 28(1), 7.
[33] GANZLER K., Salgo A. eta Valko K., J. Chromatogr., 1986, 371, 299.
[34] GANZLER K. eta Salgo A., Uners Forsch., 1987, 184, 274.
[35] LETELLIER M. eta Budzinski H., Analyst, 1999, 124, 5.
[36] LETELLIER M., Budzinski H. eta Garrigues P., LC-GC, 1999, 12(4), 222.
[37] LETELLIER M., Budzinski H., Charrier L., Capes S. eta Dorthe A.M.,
Fresenius J. Anal. Chem., 1999, 364, 228.
[38] BUDZINSKI H., Letellier M., Garrigues P. eta le Menach K., J. Chromatogr.
A, 1999, 837, 187.
[39] ONUSKA F.I. eta Terry K.A., Chromatographia, 1993, 36, 191.
[40] LOPEZ-AVILA V., Young R. eta Kim R., J. Chromatogr. Sci., 1995, 33, 481.
[41] LOPEZ-AVILA V., Benedicto J., Charan C. eta Young R., Environ. Sci.
Technol., 1995, 29, 2709.
[42] LOPEZ-AVILA V. eta Benedicto J., Trends in Anal. Chem., 1996, 15(8), 334.
[43] STOUT S.J., da Cunha A.R. eta Allardice D.G., Anal. Chem., 1996, 68, 653.
[44] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A., Cela R. eta Paré R.J., Analyst, 1997, 122,
133.
___________________________________________________________________ 1. atala
_____51_____
[45] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A., Cela R., Li K., Bélanger J.M.R. eta Paré
J.R.J., J. Chromatogr. A, 1997, 774, 243.
[46] HOOGERBRUGGE R., Molins C. eta Baumann R.A., Anal. Chim. Acta, 1997,
348, 247.
[47] LOPEZ-AVILA V. eta Benedicto J., J. AOAC Int., 1998, 81(6), 1124.
[48] RICHTER B.E., Ezzell J.L., Felix D., Roberts K.A. eta Later D.W., American
Lab., 1995.eko otsaila, 24.
[49] DEAN J.R., Santamaria-Rekondo A. eta Ludkin E., Anal. Comm., 1996, 33,
413.
[50] DEAN J.R., Anal. Comm., 1996, 22, 191.
[51] FISHER J.A., Scarlett M.J. eta Scott A.D., Environ Sci. Technol., 1997, 31,
1120.
[52] POPP P., Keil P., Möeder M., Paschke A. eta Thuss U., J. Chromatogr. A,
1997, 774, 203.
[53] RICHTER B.E., Ezzell J.L., Knowles D.E., Hoefler F., Mattulatt A.K.R.,
Schentwinkel M., Waddell D.S., Groban T. eta Khurana V., Chemosphere,
1997, 34, 975.
[54] SCHANTZ M.M., Nichlolls J.J. eta Wise S.A., Anal. Chem., 1997, 69, 4210.
[55] SAIM N., Dean J.R., Abdullah Md. P. eta Zakaria Z., Anal. Chem., 1998, 70,
420.
[56] MENEY K.M., Davidson C.M., Littlejohn D., Cotton N.J. eta Fields B., Anal.
Comm., 1998, 35, 173.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____52_____
[57] BERSET J.D., Ejem M., Hozler R. eta Lischer P., Anal. Chim. Acta, 1999, 383,
263.
[58] BJORKLAND E., Bφwadt S., Nilsson T. eta Mathiasson L., J. Chromatogr.,
1999, 836, 285.
[59] HAWTHORNE S.B., Miller D.J. eta Langenfield J.J., Hyphenated Techniques
in Supercritical Fluid Chromatography and Extraction, 12. atala, Journal of
Chromatography Library Volume 53, Elsevier Science
Publishers,Amsterdam, 1992.
[60] CAMEL V., Tambuté A. eta Caude M., J. Chromatogr., 1993, 642, 263.
[61] LOPEZ-AVILA V., Benedicto J., Doshiwala N.S., Young R. eta Beckert W.F.,
J. Chromatogr. Sci., 1992, 30, 335.
[62] LOPEZ-AVILA V., Young R., Kim R. eta Beckert W.F., J. AOAC Int., 1993,
76, 555.
[63] ECKERT TILLOTA S.E., Hawthorne S.B. eta Miller D.J., Fuel., 1993, 72, 1015.
[64] DANKERS J., Groewnboom H., Scholtis L.H.A., Vanderheidem C., J.
Chromatogr. A, 1993, 641, 357.
[65] LOPEZ-AVILA V., Young R., Tehrani J., Damian J., Hawthorne S.B.,
Dankers J. eta ven der Heiden C., J. Chromatogr. A, 1994, 672, 167.
[66] YANG Y., Gharailbeh A., Hawthorne S.B. eta Miller D., Anal. Chem., 1995,
67, 641.
[67] SAIM N., Dean J.R., Abdullah Md. P. eta Zakaria Z., J. Chromatogr. A, 1997,
791, 361.
___________________________________________________________________ 1. atala
_____53_____
[68] BΦWADT S., Johansson B., Wunderli S., Zennegg M., de Alencastro L.F. eta
Grandjean D., Anal. Chem., 1995, 67, 2424.
[69] LOPEZ-AVILA V., Charan C. eta van Emon J.M., Environ. Testing & Anal.,
1994.eko maiatza/ekaina, 34.
[70] TONG P. eta Imagawa T., Anal. Chim. Acta, 1995, 310, 93.
[71] VAN DER VELDE E.G., de Haan W. eta Liem A.K.D., J. Chromatogr. A,
1992, 626, 135.
[72] DEAN J.R., Barnabas I.J. eta Owen S.P., Analyst, 1996, 121, 465.
[73] LOPEZ-AVILA V., Benedicto J. eta Beckert W.F., Herbicide Metabolites in
Surface Water and Grounwater, Meyer M.T. eta Thurman E.M. edizioa, ACS
Symposium Ser. 630, Washington, DC, 1996.
[74] Introduction to Purge and Trap Concentration, HP 7695 Purge and Trap,
Service and IPM, Manual Part No., G1900-90320, Hewlett-Packard
Company, EEBB.
[75] ABEEL S.M., Vickers A.K. eta Decker D., J. Chromatogr. Sci., 1994, 32, 328.
[76] DE ANDRADE J.B., de Paula Pereira P. eta da Silva Oliveira C., Energy
Sources, 1998, 20, 497.
[77] KURAN P. eta Soják P., J. Chromatogr. A, 1996, 733, 119.
[78] HEWITT A.D. eta Lukash N.J.E., Special Report, 97-12, 1997.eko apirila.
[79] HEWITT A.D., Mlyares P.H., Leggett D.C. eta Jenkins T.F., Environ. Sci.
Technol., 1992, 26, 1932.
[80] CASAIS C., Lorenzo R.A., Rubí E. eta Cela R., Quim. Anal., 1993, 12, 173.
Sarrera ___________________________________________________________________
_____54_____
[81] KAWATA K., Tanabe A., Saito S., Sakai M. eta Yasuhara A., Bull. Environ.
Contam. Toxicol., 1997, 58, 893.
[82] STUART J.D., Miller M.E. eta Williams-Burnett M.L., J. Soil Contamination,
1997, 6(5), 439.
[83] ASKARI M.D.F., Maskarinec H.P., Smith S.M., Beam P.M. eta Travis C.C.,
Anal. Chem., 1996, 68, 3431.
[84] New Jersey Department of Environmental Protection Methodology for Field
Extraction/Preservation of Soil Samples with Methanol for Volatile Organic
Compounds, 1997.eko otsaila.
[85] SCHUMACHER B.A. eta Ward S.E., Environ. Sci. Technol., 1997, 31, 2287.
[86] MINNICH M.M., Zimmerman J.H. eta Schumacher B.A., J. Environ. Qual.,
1997, 26, 108.
[87] EISERT R., Levsen K. eta Wünsch G., Int. J. Environ. Anal. Chem., 1995, 58,
103.
[88] REDONDO M.J., Ruiz M.J., Boluda R. eta Font G., J. Chromatogr. A, 1996,
719, 69.
[89] REDONDO M.J., Ruiz M.J., Boluda R. eta Font G., Chromatographia, 1993,
36, 187.
[90] SALAU J.S., Alonso R., Batlló G. eta Barceló D., Anal. Chim. Acta, 1994, 293,
109.
[91] MENEY K.M., Davidson C.M. eta Littlejohn D., Analyst, 1998, 123, 195.
[92] JAMES K.J. eta Stack M.A., J. High Resol. Chromatogr., 1996, 19, 515.
___________________________________________________________________ 1. atala
_____55_____
[93] NILSSON T., Montanarella L., Baglio D., Tilio R., Bidoglio G. eta Facchetti
S., Intern. J. Environ. Anal. Chem., 1998, 69(3), 217.
[94] HAGEMAN K.J., Mateas L., Grabauski C.B., Miller D.J. eta Hawthorne S.B.,
Anal. Chem., 1996, 68, 3892.
[95] HAWTHORNE S.B., Grabauski C.B., Hageman K.J. eta Miller D.J., J.
Chromatogr. A, 1998, 814, 151.
[96] GARCÍA-AYUSO L.E., Sánchez M., Fernández de Alba A. eta Luque de
Castro M.D., Anal. Chem., 1998, 70, 2426.
[97] WALTERS F.H., Parker L.R., Morgan S.L. eta Deming S.N., Sequential
Simplex Optimization, CRC Press LLC, Boca Raton, 1991.
[98] OTTO M., Chemometrics, John Wiley & Sons-VCH, New York, 1999.
[99] SHARAF M.A., Illman P.L. eta Kowalski B.R., Chemometrics, John Wiley &
Sons Inc., New York, 1986.
[100] BOX G.E.P. eta Draper N.R., Empirical Model Building and Response
Surfaces, John Wilery & Sons Inc., New York, 1987.
[101] Statistica, StatSoft LTD., Bedford, Erresuma Batua.
[102] SHERROD P.H., NLREG Nonlinear Regression Analysis Program,
Nashville, TN, 1995.
[103] BERGTRÖM eta Öberg, MultiSimplex (1.0 bertsioa), Karlskrona, Suedia,
1997.
[104] NELDER J.A. eta Mead R., Comput. J., 1965, 7, 308.
[105] OTTO M., Chemom. Intell. Lab. Syst., 1998, 4, 101.
2. Helburuak
Nondik datoz marinelak?
Nora doa untzia? Zergatik?
Nortzu dira marinelak?
Eta zer da untzia?
SARRIONANDIA J.
2.1. Helburuak
L urzoruetako kutsagarrien erauzketan egun oraindik dagoen auziak
bultzatu gaitu lan hau aurrera eramatera. Honela, atal honetan,
problematika zabal horren barruan, gure helburuak zehaztu eta finkatuko ditugu,
bai aztertutako konposatuei dagokienez, baita optimizatutako teknikei eta
optimizazio-moduei dagokienez ere.
EPAk (Environmental Protection Agency delakoak) bildutako ingurugiroko
kutsagarrien artetik [1] honako hauek aztertuko ditugu:
✔ Fenolak
✔ Bifenilo polikloratuak (BPKak)
✔ Hexakloroziklohexanoaren (HZHaren) isomeroak
✔ DDTa eta bere metabolitoak
✔ Hidrokarburo aromatiko poliziklikoak (HAPk)
✔ Konposatu organiko lurrunkorrak (KOLak)
Industria kimikoaren zein eguneroko jardueren ondorioz lurzoruetara heldu
diren konposatu kimiko hauen toxikotasuna ezaguna da [2-3] eta zenbait
_____51_____
Helburuak ________________________________________________________________
kantzerraren sortzaile posibleak ditugu [3]. Konposatu hauek gizakion osasunean
duten eragina aztertzeko, ikerketa asko egin eta diru asko gastatzen ari da. Egun,
ondorioak guztiak argiak ez badira ere, urteak dira DDTaren, BPKaren edo
HZHaren isomeroen erabilerak Mendebaldeko herrialdeetan murriztu eta
debekatu diren [4].
Kutsagarrien hautaketa egiteko orduan, kasu batzuetan, Euskal Herriko
lurzoruetan izandako eragina kontuan izan dugu, halaber, HZHaren isomeroen
kasuan, eta bestalde, polaritate eta lurrunkortasun aldetik eremu zabala ikertzea
ere interesgarria iruditu zaigu. Honela, konposatu polarrak (fenola eta haren
eratorriak) eta ez-polarrak (HAPak) eta lurrunkorrak (bentzenoa, toluenoa,
klorobentzenoa…orokorrean KOLak) eta lurrunkortasun ertainekoa (beste
guztiak) aztertu ditugu.
Sarreran eta beste zenbait lanetan argi utzi nahi izan denez [5-8],
lurzoruetako kutsagarri organikoen erauzketaren inguruan lana egin beharra dago
oraindik. Auzi horren barruan, ikerketa-lan honen ekarpena ohiko erauzketekiko
abantailak erakus dezaketen metodo berrien optimizazioan zentratu dugu eta
eskuragarri izan ditugun teknikak hauexek izan dira:
✔ Mikrouhinen bidezko erauzketa (MBE).
✔ Mikrouhin fokalizatuen bidezko erauzketa (MFBE).
✔ Presiopeko jariakinen bidezko erauzketa (PJBE).
✔ Purga-eta-tranparen bidezko erauzketa.
Bibliografian, erauzketa-teknika berri hauen aplikazioak irakurtzerakoan,
erauzketaren baldintzak emanda datoz eta baldintzak nola lortu diren ulertzeko ez
da azalpenik ematen [1,9-14]. Beste zenbait lanetan, aldagaien optimizazioa
aurrera eraman da baina aldagaiz aldagai eta optimizazio-metodoari bestelako
_____52_____
__________________________________________________________________ 2. atala
garrantzirik eman gabe [15-20]. Gure ustetan, optimizazioaren lanari etekin
handiagoa lortzeko hurbilketa, aldagaiak guztiak aldi berean erabiltzea
komenigarria da. Honela, eta bibliografian aurki daitezkeen beste zenbait lanetan
bezala [21-26], optimizazioa esperimentuen diseinuen edo MultiSimplex
programaren bidez egin dugu.
2.1. taulan, hurrengo atalen xehetasunak laburbildu ditugu. Proposatutako
baldintza optimoen egiazkotasuna edo balidazioa egiteko, errepikakortasunaren
azterketari ekin diogu eta egunez eguneko aldakortasuna egin eta analisiaren
ziurgabetasunarekin erkatu ditugu. Horrez gain, posiblea izan den neurrian,
erreferentziazko material egiaztatuak (EMEak) ere erabili ditugu. Azkenik,
ziurgabetasunaren zenbait iturriren ekarpenak aztertuz, garatutako prozeduren
egokitasuna aztertu egin dugu.
2.1. taula Hurrengo sei atalen helburuak.
Atala Helburua Analitoa Teknika
Aztertutako aldagaiak
3 Fenolen MBEaren eta
Soxhlet erauzketaren
optimizazioa eta erkaketa
Fenolak
MBE
Soxhlet
bolumenaaportzentai-azetona
aportzentai-potentziapresioadenbora
aportzentai-azetonadenbora
4 Fenolen purga-eta-
tranparen optimizazioa
MultiSimplex
programaren bidez
Fenolak
P-eta-T
zioakontzentraaren -NaCldenbora-purga
denbora-berotzeatenperatur-berotze
_____53_____
Helburuak ________________________________________________________________
5 BPKen MBEaren,
PJBEaren eta Soxhlet
erauzketaren
optimizazioa eta erkaketa
BPKak
MBE
PJBE
Soxhlet
bolumenaaportzentai-azetona
aportzentai-potentziapresioadenbora
atenperaturpresioadenbora
aportzentai-azetonadenbora
6 HZHaren isomeroen
MBEaren, PJBEaren eta
Soxhlet erauzketaren
optimizazioa eta erkaketa
HZHaren isomeroak
MBE
PJBE
Soxhlet
bolumenaaportzentai-azetona
aportzentai-potentziapresioadenbora
atenperaturpresioadenbora
aportzentai-azetonadenbora
2.1. taula Jarraipena.
Atala Helburua Analitoa Teknika
Aztertutako aldagaiak
7 DDTaren eta bere metabolitoen MBEaren eta MFBEaren optimizazioa eta erkaketa.
DDT eta bere
metabolitoak
MBE
MFBE
zioakontzentraaren -NaClatenperatur
denbora
_____54_____
__________________________________________________________________ 2. atala
8 HAPen PJBEan arearen,
alubioiaren, buztinaren,
materia organikoaren eta
disolbatzailearen eragina
HAPk
PJBE
organikoamateriabuztina
ioialubaarea
ileadisolbatzaatenperatur
presioadenbora
9 KOLen purga-eta-
tranparen bidezko
erauzketaren
optimizazioa
MultiSimplex
programaren
KOLak
P-eta-T
zioakontzentraaren -NaCldenbora-purga
denbora-berotzeatenperatur-berotze
2.2. Bibliografia
[1] Test Methods for Evaluating Solid Waste, SW-843, 3. edizioa, Update III US
GPO, Washington, DC, 1995.eko uztaila.
[2] CONNELL D.W., Basic Concepts of Environmental Chemistry, CRC Press
LLC, Boca Raton, 1997.
[3] MANAHAN S.E., Environmental Chemistry, 6. edizioa, CRC Press Inc.,
Boca Raton, 1994.
[4] BAIRD C., Environmental Chemistry, 2. edizioa, W.H. Freeman and
Company, New York, 1998.
[5] LOPEZ-AVILA V., Crit. Rev. Anal. Chem., 1999, 29(3), 195.
[6] DEAN J.R., Extraction Methods for Environmental Analysis, John Wiley &
Sons Ltd., Chichester, 1998.
_____55_____
Helburuak ________________________________________________________________
[7] HAWTHORNE S. eta Miller D., Anal. Chem., 1994, 66, 4005.
[8] LETELLIER M. eta Budzinski H., Analusis, 1999, 27, 259.
[9] LOPEZ-AVILA V., Young R., Kim R. eta Beckert W.F., J. Chromatogr. Sci.,
1995, 33, 481.
[10] LOPEZ-AVILA V., Benedicto J., Charan C. eta Beckert W.F., Environ. Sci.
Technol., 1995, 29, 2709.
[11] POPP P., Keil P., Möder M., Paschke A: eta Thuss U., J Chromatogr. A, 1997,
774, 203.
[12] FISHER J.A, Sacrlett A.J. eta Scott A.D., Environ. Sci. Technol., 1997, 31,
1120.
[13] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A., Cela R., Li K., Bélanger J.M.R. eta Paré
J.R.J., J. Chromatogr. A, 1997, 774, 243.
[14] HEWITT A.D., Environ. Sci. Technol., 1998, 32, 143.
[15] KREISSELMEIER A. eta Dürbeck H.W., J. Chromatogr. A, 1997, 775, 187.
[16] HOOGERBRUGGE R., Molins C. eta Baumann R.A., Anal. Chim. Acta, 1997,
348, 247.
[17] SCHANTZ M.M., Nicholls J.J. eta Wise S.A., Anal. Chem., 1997, 69, 4210.
[18] ALONSO M.C., Puig D., Silgoner I., Grasserbauer M. eta Barceló D., J.
Chromatogr. A, 1998, 823, 231.
[19] MENEY K.M., Davidson C.M. eta Littlejohn D., Analyst, 1998, 123, 195.
_____56_____
__________________________________________________________________ 2. atala
[20] BUDZINSKI H., Letellier M., Garrigues P. eta Le Menach K., J. Chromatogr.
A, 1999, 837, 187.
[21] LAN W.G., Wong M.K., Chen N. eta Sin Y.M., Analyst, 1994, 119, 1669.
[22] DEAN J.R., Santamaria-Rekondo A. eta Ludkin E., Anal. Com., 1996, 33, 413.
[23] DEAN J.R., Anal. Chem., 1996, 33, 191.
[24] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A., Cela R. eta Paré J.R.J., Analyst, 1997, 122,
133.
[25] SAIM N., Dean J.R., Abdullah Md.P. eta Zakaria Z., Analyst, 1998, 70, 420.
[26] LETELLIER M., Budzinski H., Charrier L., Capes S. eta Dorthe A.M.,
Fresenius J. Anal. Chem., 1999, 364, 228.
_____57_____
3. Fenolen MBEaren eta Soxhlet Erauzketaren Optimizazioa eta Erkaketa
3.1. Sarrera
F enolak aril alkoholak dira non hidrogeno atomo bat edo gehiago
hidroxilo-talde (-OH) batez ordezkatua dagoen. Fenolen eta alkohol
alifatikoen eta olefinikoen ezaugarriak oso desberdinak dira. Eraztun aromatikoari
lortutako nitro-taldeak (-NO2) eta halogeno atomoak (Cl atomoak batez ere) fenol-
eratorrien propietate kimikoak (azidotasuna, agregazio-egoera, uretango
disolbakortasuna, besteak beste) eta toxikologikoak zeharo alda ditzakete [1]. 3.1.
irudian lan honetan aztertuko ditugun, fenolaren, 2-klorofenolaren, 2-
metilfenolaren (o-kresolaren), 2-nitrofenolaren eta 2,4-diklorofenolaren egiturak
ikus daitezke.
OH
H
H
H
H
H
Cl
OH
H
H
H
H
O
N+
O-
OH
H
H
H
H
O
HH
H
H
H
H
H
H
Cl
Cl
OH
H
H
H
Fenola 2-Klorofenola 2-Nitrofenola 2-Metilfenola 2,4-Diklorofenola
3.1. irudia Erabilitako fenolen egitura.
_____59_____
Fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa ______________________
Fenola eta bere eratorriak industria kimikoan sarritan ekoizpen hauetan
erabil daitezke: polimeroak, ehunak, farmakoak, erretxinak, tintak, detergenteak,
leherkariak, egonkortzaileak eta oxidazioaren aurkako produktuak [2]. Gainera,
fenolaren eratorriek erabilpen anitz dituzte nekazaritzan herbizida, fungizida eta
intsektizida bezala. Euren erabilpenak eta izaera hidrofiloa dela eta, lurzoruen eta
lur azpiko zein lur gaineko uren kutsagarri garrantzitsuak dira [3]. Hala ere,
fenolaren eta fenol−eratorrien iturri bakarra ez da gizakiaren jarduera, naturan ere
sor baitaitezke hostoen eta egurraren deskonposizioan, esaterako [4].
Fenola erabili zen lehen antiseptikoa bada ere [1], gaur egun aski ezaguna
da fenolek izaera hilgarria dutela eta euren propietateak osasunerako kaltegarriak
direla. Euren izaera hilgarria eta ingurugiroan duten presentzia dela eta, EEBBtako
EPAk (Environmental Protection Agency delakoak) 11 fenol bildu ditu
ingurugiroaren kutsagarri nagusien artean [5].
Lurzoruetako fenolen erauzketak, beste zenbait kutsagarri organiko
desberdinen erauzketak bezala, disolbatzaile organikoen erabilpenaren beharra
du. Ohiko erauzketa-teknikek erauzketa-denbora luzeak eta disolbatzailearen
kantitate handiak erabiltzen dituztenez [6], azken urteotan, kutsagarri organikoen
erauzketarako prozedura berrien garapena gehitu da. Bibliografian, fenolen
mikrouhinen bidezko erauzketaren (MBEaren) [7-8], presiopeko jariakinen
bidezko erauzketaren (PJBEaren) [9] eta jariakin superkritikoen bidezko
erauzketaren (JSBEaren) [10-13] adibideak aurki ditzakegu.
Lan honetan, MBE fenolaren, 2-klorofenolaren, 2-metilfenolaren, 2-
nitrofenolaren eta 2,4-diklorofenolaren erauzketarako erabili dugu eta lortutako
emaitzak Soxhlet erauzketarekin erkatu ditugu. Fenolez kutsatutako lurzoru
errealaren ezean, fenolen aztarnarik ez zuen lurzorua esekiduraren bidez kutsatu
dugu. MBEaren kasuan aztertu ditugun aldagaiak erauzketa-ontziaren barruko
presioa, erauzketa-denbora, azetona-portzentaia (b/b) azetona:n-hexano
_____60_____
__________________________________________________________________ 3. atala
nahastean eta disolbatzailearen bolumena izan dira. Soxhlet erauzketaren kasuan,
azetona-portzentaia (b/b) azetona:n-hexano nahastean eta erauzketa-denbora
aztertu ditugu. Erantzun-gainazalaren hurbilketa lortzeko, batez ere faktore-
diseinuak eta diseinu konposatu zentralak erabili ditugu baina, kasu batzuetan,
baldintza optimoak lortzeko MultiSimplex programan [14] inplementatutako
simplex metodoa [15] ere erabili dugu. 3.1. eskeman lanaren pausoak guztiak
laburbildu ditugu.
_____61_____
Fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa ______________________
Aldagaiak
presioa denbora potentzia %
Lurzorua fenolez kutsatu(Esekiduraren bidez)
SoxhletMBE
Faktore-diseinuzatikatua
Faktore-diseinuosoa
Aldagaiak
presioa denbora potentzia % azetona % bolumena
NLREG
Aldagaiak
denbora azetona %
Diseinukonposatu
zentrala
NLREGMultiSimplex
Baldintzaoptimoak
Errepikakortasunarenazteketa:
egun berean egun desberdinetan
Erkaketa
NLREG
Baldintzaoptimoak
Errepikakortasunarenazteketa:
egun berean
3.1. eskema Lurzoruetako fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren
optimizazioan eta erkaketan emandako pausoak.
_____62_____
__________________________________________________________________ 3. atala
3.2. Lan Esperimentala
3.2.1. Mikrouhinen bidezko erauzketa
MBEaren esperimentuak 12 ontzitarako ahalmena eta presioa neurtzeko
kontrola duen MDS-2000 izeneko mikrouhinen bidezko disolbatzaile-
erauzketarako sistema itxian (CEM, Matthews, NC, EEBB) aurrera eraman ditugu.
Fenolez dopatutako lurzoruaren 0.5 g zehazki pisatu, 2 g sodio sulfato
anhidridoarekin nahastu eta koantitatiboki tefloizko erauzketa-ontzira eraman
ditugu. Ondoren, azetona:n-hexanoaren nahastea gehitu diogu lagin bakoitzari
eta, apurketa-mintz berri bat jarrita zegoela ziurtatu ondoren, erauzketa-ontzia itxi
dugu. Lan honetan esperimentu bakoitzaren azetona:n-hexano nahastearen
azetona-portzentaia, nahastearen bolumena, erauzketarako presioa, denbora eta
potentzia diseinu esperimentalak zehaztu ditu. Erauzketa-baldintzak bi etapatan
aurrera eraman dira. Lehenengo etapan, potentzia osoa erabiliz, sistemak diseinu
esperimentalak zehaztutako presioa lortu dugu; bigarren etapan, aldiz, aurretik
lortutako presioa konstante mantendu eta potentzia eta erauzketa-denbora
diseinuaren arabera programatu ditugu. Era honetan, laginak aukeratutako
presiopean daude erauzketak iraun duen denbora-tarte osoan. Irradiazio-periodoa
burutu denean, laginak mikrouhin-labetik atera eta inguruko tenperaturaraino
hoztu arte zabaltzeko itxaron dugu. Erauzia aurrez aldetik azetona:n-hexano
nahastearekin garbituta zegoen beira-artilean zehar iragazi eta erauzitako
laginaren azetona:n-hexanozko 7-10 mL-ko garbiketarekin bildu dugu. Erauzia
gutxi gorabehera 1 mL-tara nitrogenoarekin kontzentratu dugu, Turbovap LV
Evaporator (Zymark, Hopkinson, MA, EEBB) izeneko tresnan. Stock disoluzio
estandarren kantitate baliokidea iragazi eta kontzentratu dugu pauso hauetan
gerta zitezkeen galerak balioztatzeko. Kontzentratutako erauzia gehi 4-
metoxifenolaren (barne estandarraren) stock disoluzio estandarraren 200 µL, 5 mL-
ko matraze aforatura eraman eta n-hexanotan diluitu dugu. Erauziak injekzio-
_____63_____
Fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa ______________________
ontzitxoetara eraman ditugu haien GK/GBID (gas-kromatografia/garraren
bidezko ionizazio-detekzioa) edo GK/ME (gas-kromatografia/masa
espektrometria) analisiak egiteko.
3.2.2. Soxhlet erauzketa
Soxhlet erauzketetarako fenolez dopatutako laginaren 1 g pisatu eta 10 g
sodio sulfato anhidroarekin nahastu ditugu. Laginak azetona:n-hexanozko 200
mL-tan erauzi ditugu. Azetona:n-hexanoaren azetona-portzentaia eta erauzketa-
denbora diseinu esperimentalak zehaztu dizkigu. Giro-tenperaturaraino hoztu
ondoren, erauziak 40°C-tan eta presio murriztuan zegoen errotabaporean 5 mL-
taraino kontzentratu ditugu. Galerak balioztatzeko asmotan, stock disoluzio
estandarraren kantitate baliokidea modu berean tratatu dugu. Kontzentratutako
erauziak gehi 4-metoxifenolaren (barne estandarraren) 400 µL 10 mL-ko matraze
aforatuetara eraman eta n-hexanoarekin diluitu ditugu. GK/GBID edo GK/ME
analisiak egiteko, erauziak injekzio-ontzitxoetara eraman ditugu haien.
3.2.3. Erreaktiboak
Fenola eta 4-metoxifenola Merck-etik (Darmstadt, Alemania), 2-klorofenola
eta 2,4-diklorofenola Aldrich-etik (Gillingham, Dorset, Erresuma Batua) eta 2-
nitrofenola eta 2-metilfenola Fluka-tik (Buchs, Suiza) lortu ditugu. Erreaktiboak
guztiak kalitate analitikokoak dira eta beraien purutasuna %99a baino altuagoa da.
Konposatu bakoitzaren kantitate egokia pisatu eta 50 mL-ko matraze aforatuan n-
hexanoarekin diluitu ondoren, fenolaren, 2-klorofenolaren, 2-metilfenolaren, 2-
nitrofenolaren eta 2,4-diklorofenolaren 40 µg mL-1-eko disoluzioa prestatu dugu.
Disoluzio estandar hau lurzorua dopatzeko soilik erabili dugu. 4-metoxifenolaren
(barne estandarraren) 1000 µg mL-1-ko stock disoluzio estandarra prestatu dugu
_____64_____
__________________________________________________________________ 3. atala
analitoaren kantitate egokia pisatu eta 20 mL n-hexanotan diluitu ondoren. Barne
estandarraren stock disoluziotik 40 µg mL-1-ko disoluzio diluituagoa egunero
prestatu dugu eta hau izan da laginetara zein patroietara gehitu duguna.
Kalibraziorako, 2000 µg mL-1-eko 18 fenol erdilurrunkorren 5 zenbakidun nahastea
Supelco-tik (Bellefonte, PA, EEBB) lortu dugu. n-Hexanoa eta azetona LabScan-
ekoak (Dublin, Irlanda) dira eta bien purutasuna %95a baino altuagoa da. Sodio
sulfato anhidroa (oso purua) Panreac-ekoa (Bartzelona, Espainia) da. Disoluzioak
guztiak 5°C-tan eta ilunpetan gorde ditugu. Beirazko materiala guztia A gradukoa
da eta laborategiko tenperaturan kalibratu dugu.
Optimizazio-esperimentuetarako aurri-egoeran dagoen Metalquímica del
Nervión (Bilbao, Bizkaia) enpresatik lortutako buztin-lurra erabili dugu. Lagina
ISO 11464 Arauari [16] jarraituz lehortu, ehotu eta bahetu dugu. Lurzoruan
fenolak ez daudela ziurtatu ondoren, lurraren 40 g-ko lagina analitikoki pisatu eta
40 µg mL-1 disoluzioaren 35 mL gehitu ditugu. Lurra guztia estalita egon dadin
azetona gehiago gehitu eta 24 ordutan irabiatu dugu. Ondoren, lurra 40°C-tan
lehortu eta azkenik almerizean homogeneizatu eta ontzi batean hozkailuan gorde
dugu. Gehitutako fenolen kontzentrazioen arabera, lurzoruko fenolaren, 2-
klorofenolaren, 2-metilfenolaren, 2-nitrofenolaren eta 2,4-diklorofenolaren
amaierako kontzentrazioa 34.4, 40.6, 36.3, 35.2 eta 35.6 µg g-1-ekoa izan da,
hurrenez hurren.
0.500.550.600.650.700.750.800.850.90
0 2 4 6 8 1
eguna
Efe
0
0.95
1
1.05
1.1
1.15
1.2
0 2 4 6
eguna
Efe
8
_____65_____
Fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa ______________________
(a) (b)
3.2. irudia Sheward-en irudiak fenolerako (a) GK/MEaren bidezko analisian
eta (b) GK/GBIDaren bidezko analisian. Efe = batez besteko erantzun-faktore
erlatiboa.
3.2.4. Erauzien analisia
Lagin batzuk Hewlett-Packard (Avondale, PA, EE.BB) Model 6890 Series
injektore automatikoa erabiliz injektatu eta Hewlett-Pacard 5989 MS Engine masa-
espektrometrora lotuta dagoen Hewlett-Packard gas-kromatografoan analizatu
ditugu. Laginak 30 m-ko luzera, 0.32 mm-ko barne-diametroa eta 0.25 µm-ko
lodierako geruzadun HP-5 zutabe kapilarrean injektatu ditugu. Zutabearen
tenperatura 40°C -tan mantendu dugu 2 min-tan zehar; ondoren, 30°C min-1 -eko
maldarekin 80°C-tara igo eta azken tenperatura honetan 1 min-tan zehar
mantendu dugu; azkenik, 10°C min-1-eko abiadurarekin 200°C-tara igo eta 200°C-
tan 2 min-tan zehar mantendu dugu. Gas garraiatzaile bezala N-50 kalitateko
helioa erabili dugu, fluxua 3.45 mL min-1-ekoa eta zutabearen buruko presioa 10
psi-koa izanik. 1-3 µL-ko injekzio-bolumenak erabili ditugu banaketa gabeko
moduan eta injekzio-tenperatura 250°C-tan mantendu dugu. Masa-
espektrometroari dagokionez, elektroien energia 70 eV-tan finkatu eta espektro-
datuak (50-550 uma tartean) 0.8 miaketa s-1 -eko abiadurarekin lortu ditugu. Datu
koantitatiboak lortzeko, ioi bakuneko monitorizazio (IBM) moduan jarri dugu
masa-espektrometroa eta jarraitu ditugun m/z baloreak hauexek izan dira: 94, 66
fenolerako, 128, 64 2-klorofenolerako, 108, 107 2-metilfenolerako, 139, 65 2-
nitrofenolerako, 124, 109 4-metoxifenolerako eta 164, 162 2,4-diklorofenolerako.
Instrumentua egunero perfluorotributilaminarekin (PFTBArekin)kalibratu dugu
eta, Automatic Tune (ATUNE) barne-programa erabili ordez, EI Sensitivity Tune
(EISENS) barne-programa erabili dugu programa honekin sentikortasun hobeak
lor ditzakegulako. Gainera, sentikortasuna gehitzeko, 400 V-eko gainpotentziala
_____66_____
__________________________________________________________________ 3. atala
aplikatu diogu elektroi-biderkatzaileari. 0.32, 1.65 eta 8 µg mL-1-eko disoluzioetatik
bolumen desberdinak (1-3 µL) injektatuz, 5 puntuko barne-estandarraren bidezko
kalibrazioa egunero egin dugu eta era honetan 0.6-9.2 ng-ko tartea barne duen
kalibrazio-kurba eraiki dugu. 4-Metoxifenola gas-kromatografia/masa-
espektrometriaren (GC/MEaren) bidez analizatutako kalibrazio-estandarrean eta
laginaren erauzietan guztietan gehitu dugu. Kalibrazio-estandar eta laginaren
erauzi bakoitza hiru aldiz analizatu ditugu. Kromatografia-tontorren azalerak
erregresio linealaren bidez doitu eta 0.998 eta 0.999 bitarteko korrelazio-
koefizienteak lortu ditugu. Koantifikaziorako, maila anizkoitzeko kalibrazioan
lortutako batez besteko erantzun-faktore erlatiboak erabili ditugu. Horretaz gain,
egunero lortutako erantzun-faktore erlatiboak Sheward-en irudiak [17] erabiliz
aztertu ditugu. 3.2(a) irudian ikus daitekenez, fenolaren datuak kontrol
estatistikopean daude. Beste fenolek guztiek joera berdintsua dute.
Beste erauzi batzuk garraren bidezko ionizazio detektorea duen Hewlett-
Packard Model 5890 Serie II gas-kromatografoan analizatu ditugu. Kromatografia-
baldintzak aurretik aipatutakoak dira. Detektorea 300°C-tan finkatu dugu. 1, 2, 4, 6
eta 8 µg mL-1-eko disoluzioetatik 1 µL injektatuz, 5 puntuko barne estandarraren
bidezko kalibrazioa egunero egin dugu gas-kromatografo/garraren bidezko
ionizazio-detektorearen (GC/GBIDaren) kalibrazio-kurba zehazteko.
GC/GBIDaren bidez analizatutako kalibrazio-estandar eta erauzitako laginetan
guztietan 4-metoxifenola gehitu dugu. Kalibrazio-estandarrak eta erauziak guztiak
hiru aldiz eskuz injektatu ditugu. Kromatografia-tontorren azalerak erregresio
lineala erabiliz doitu eta 0.983 eta 0.999 tarteko korrelazio-koefizienteak lortu
ditugu. Koantifikazioa egiteko, maila anizkoitzeko kalibrazioan lortutako batez
besteko erantzun-faktore erlatiboak erabili ditugu eta haien kontrol estatistikoa
Sheward-en irudien bidez egin dugu [ikus 3.2(b) irudia].
3.3. Emaitzak eta Eztabaida
_____67_____
Fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa ______________________
3.3.1. Faktore-diseinu zatikatua mikrouhinen bidezko
erauzketarako
Mikrouhinen bidezko erauzketaren optimizaziorako eraikitako faktore-
diseinu zatikatuan kontuan hartu ditugun aldagaiak hauexek izan dira: erauzketa-
presioa, mikrouhin-potentziaren portzentaia, erauzketa-denbora, disolbatzailearen
bolumena eta azetona:n-hexano nahastearen azetona-portzentaia bolumenetan.
Diseinu honen helburua MBEan eragin dezaketen aldagaiak ikustea da; hots, zein
aldagaik faktoreak diren. Bi mailako faktore-diseinuaren esperimentu kopurua
handia da (25) eta horregatik zatikapen-maila bi sartu ditugu eta, 3.1 eta 3.2
ekuazioetan adierazita datorren moduan, azetona-portzentaia eta
disolbatzailearen bolumena beste hiru aldagaien (presioaren, denboraren eta
potentziaren) konbinazio bezala definitu ditugu.
azetona-portzentaia ≡ presioa × denbora × potentzia
(3.1)
bolumena ≡ presioa × denbora (3.2)
Azetona-portzentaia eta disolbatzailearen bolumena zatiketarako aukeratu
ditugu, a priori, beste hiru aldagaiekin (presioarekin, denborarekin eta
potentziarekin) elkarreragin gutxien dituzten aldagaiak baitira. Zortzi
esperimentutako bi mailako faktore-diseinu zatikatua, gehi erdiko puntua
aukeratu ditugu. Diseinuaren matrizea eta 11 esperimentuen emaitzak 3.1. taulan
bildu ditugu. Lagin hauek GC/MEan analizatu eta nitrogenoaren bidezko
laginaren kontzentrazioan egon litezkeen galerak zuzendu ditugu.
3.1. taulako emaitzen analisia erregresio ez-linealen analisirako NLREG [18]
programa erabiliz egin dugu. Y erantzun-gainazala xi aldagaien maila
_____68_____
__________________________________________________________________ 3. atala
desberdineko polinomioen funtzio bezala adierazi dugu. Ekuazio orokorra honako
hau da:
Y xi i ij iiji
= + + ∑∑β β β0 x x j
)
(3.3)
non Y etekina, xi erauzketaren optimizaziorako hautatutako aldagaiak eta βi eta βij
kalkulatu beharreko parametroak diren. βi eta βij parametroen estimazioa 3.4.
ekuazioan adierazi dugun erroreen batuketa karratuaren, U funtzioaren,
minimizazioa eginez lortu dugu.
U Y Yesp k a lki
n
= −∑ ( 2 (3.4)
NLREG programak kalkulatutako βi parametro bakoitzak prob(t) delako
balioa dauka atxikia. Prob(t) honek βi parametroa zero izateko probabilitatea
adieraziko digu. Honela, prob(t)>0.1 bada, parametroaren zero izateko
probabilitatea %10a baino handiagoa da. Honelako parametroak guztiak
iteratiboki kendu ditugu.
Eraiki dugun faktore-diseinu zatikaturako idatz dezakegun funtziorik
orokorrena hauxe da:
3223311355
443322110
xxxxxxxxxY
ββββββββ
+++++++= (3.5)
non x1 presioa, x2 denbora, x3 potentzia-portzentaia, x4 azetona-portzentaia
bolumenetan eta x5 disolbatzailearen bolumena diren. β12 eta β24 parametroak ez
ditugu kontuan hartu, zatikapenaren ondoko konfusioa dela eta, β5 eta β13
parametroen baliokideak baitira. Baliokidetasun hau azetona-portzentaiaren eta
disolbatzailearen bolumenaren definizioan datza. 3.1. eta 3.2. ekuazioak
gogoratuz, x5 ≡ x1x2 bada β5 ≡ β12 izango da eta x2x4 ≡ x1x3 bada β24 ≡ β13 da.
_____69_____
Fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa ______________________
3.1. taula Faktore-diseinu zatikatuaren matrizea eta zuzendutako etekinen
balioak fenolen MBErako.
Diseinuaren matrizea Etekina (%)
# P (psi) t(min) Pot (%) Aze (%)
Bol (mL Fenola 2-Kloro. 2-Metil. 2-Nitro. Dikloro.
1 20 20 30 30 30 65 58 50 60 56
2 30 20 30 70 15 99 84 73 102 89
3 20 40 30 70 15 88 77 68 93 71
4 30 40 60 30 30 84 80 61 103 81
5 20 20 60 70 30 80 69 59 84 68
6 30 20 60 30 15 26 26 22 30 25
7 20 40 60 30 15 90 85 67 94 84
8 30 40 60 70 30 151 140 128 133 128
9 25 30 45 50 20 109 96 85 86 93
10 25 30 45 50 20 96 79 71 72 79
11 25 30 45 50 20 77 66 58 58 65
Lortutako parametroen balioetatik aldagaiek guztiek (presioak, erauzketa-
denborak, potentzia-portzentaiak, azetona-portzentaiak eta disolbatzailearen
bolumenak) erauzketa-prozesuan eragina dutela ondoriozta dezakegu. 2-
Metilfenolerako izan ezik, parametroen guztien ikurra eta magnitudea berdina da
fenol guztietarako. 2-Metilfenolaren kasuan presioak eraginik ez duela dirudi (β1 =
β13= 0).
3.3.2. Diseinu konposatu zentrala mikrouhinen bidezko
erauzketarako
Faktore-diseinu zatikatutik ezin izan dugu aldagai bat ere ez optimizaziotik
kanporatu, aldagaiek guztiek (presioak, erauzketa-denborak, potentzia-
_____70_____
__________________________________________________________________ 3. atala
portzentaiak, azetona-portzentaiak eta disolbatzailearen bolumenak) eraginkorrak
baitira erauzketa-prozesuan. Hau dela eta, nolanahi azetona-portzentaia %50ean
eta disolbatzailearen bolumena 15 mL-tan finkatzea eta beste hiru aldagaiekin
(presioarekin, erauzketa-denborarekin eta potentzia-portzentaiarekin) diseinu
konposatu zentrala eraikitze erabaki dugu. Ziurgabetasun esperimental hutsaren
estimazioa egiteko, diseinu konposatuaren erdiko puntuaren hiru erreplika egin
dugu. Guztira 17 saio aurrera eraman ditugu. 3.2. taulan esperimentu honen
matrizea eta etekin garbiak bildu ditugu.
3.2. taulako datuak NLREG programaren bidez analizatu dira 3.3.1. puntuan
azaldu dugun bezala. Eraikitako diseinu konposatu zentralerako ekuazio
orokorrena hauexe da:
Y x x x x x xx x x x x x x x= + x+ + + + +
+ + + +
β β β β β β
β β β β β0 1 1 2 2 3 3 1 2 1 2 1 3 1 3
2 3 2 3 1 1 12
2 2 22
3 3 32
1 2 3 1 2 3
(3.6)
non x1 potentzia-portzentaia, x2 erauzketa-denbora eta x3 presioa diren.
3.3. taula Fenolen MBErako diseinu konposatu zentralaren matrizea eta
zuzendutako etekinen balioak.
Diseinuaren matrizea Etekinak (%)
# Pot (%) t (min) P (psi) Fenola 2-Kloro. 2-Metil. 2-Nitro. Dikloro.
1 44 16.5 16 89 55 51 37 51
2 70 16.5 16 71 44 37 54 47
3 44 33.5 16 106 63 59 44 58
4 70 33.5 16 121 76 69 71 80
5 44 16.5 26 122 82 67 105 95
6 70 16.5 26 108 70 52 86 82
7 44 33.5 26 125 81 68 110 96
8 70 33.5 26 78 44 42 32 45
_____71_____
Fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa ______________________
9 80 25 21 96 64 42 87 74
10 35 25 21 105 71 56 91 82
11 57 40 21 106 66 57 58 68
12 57 10 21 99 63 53 87 77
13 57 25 30 59 37 31 45 43
14 57 25 12 93 60 49 64 64
15 57 25 21 87 51 38 46 54
16 57 25 21 87 54 45 47 58
17 57 25 21 105 52 55 95 55
Aurretik azaldutako prozedura segitu ondoren, NLREG programak
itzulitako parametroen balioak 3.3. taulan bildu ditugu. 3.3. taulako
parametroetatik presioak zuzenean erauzketa-etekinetan eraginik ez duela (β3 =
β33 = 0) ondoriozta dezakegu. Hala eta guztiz, honek ez du esan nahi presioak
erauzketan eraginik ez duenik, β3, β33 parametroak ezik, β13 (potentzia/presioa),
β23 (denbora/presioa) eta β123 (potentzia/denbora/presioa) baliogabeak ez baitira.
Faktore-diseinu zatikatuan bezala, parametroen guztien ikurra eta magnitudea
berdina da fenol guztietarako.
3.3. taula Fenolen MBEaren esperimentuen diseinu konposatu zentralaren
parametroen balioak.
β0 β1 β2 β12 β13 β23 β11 β22 β123 r2
Fenola 113 -3.32 -6.01 0.22 0.14 0.31 a -0.010 0.75
2-Kloro. 201 -5.80 -7.84 0.17 0.09 0.25 0.03 0.05 -0.008 0.86
2-Metil. 112 -2.13 -6.45 0.13 0.07 0.18 0.04 -0.006 0.74
2-Nitro. 308 -9.95 -16.22 0.27 0.12 0.67 0.07 0.09 -0.015 0.81
Dikloro. 225 -6.96 -11.28 0.23 0.12 0.42 0.04 0.06 -0.010 0.86
a Parametroa diseinutik kendu dugu.
_____72_____
__________________________________________________________________ 3. atala
Erantzun-gainazala ezin dugu haren osotasunean irudikatu. Hiru aldagai
ditugunez, hiruretako bat konstante mantendu behar dugu. 3.3. irudian ikus
daitekenez, presioaren balio desberdinetarako [16 psi (a), 21 psi (b) eta 26 psi (c)]
erantzun-gainazal desberdinak lortu ditugu 2-klorofenolerako. Horregatik, hiru
dimentsiotako adierazpen grafikoak ez dira beti modurik egokiena baldintza
optimoak aurresateko. Hau dela eta, baldintza optimoen ebazpen grafikoaren
ordez, MultiSimplex programan sartutako simplex metodoa erabili dugu. Helburu
honekin, 3.3. taulan irakur daitezkeen balioak Excel orri batean sartu eta
MultiSimplex programak proposatutako baldintza desberdinetan bost
fenoletarako lortutako etekinak kalkulatu ditugu. Era honetan, etekinak %100
baliotik hurbilen egoteko aldagaiek hartu behar dituzten balioak kalkula
ditzakegu. Azkenean, esperimentu-kopuru handia simulatu ondoren, soilik
fenolak, 2-nitrofenolak eta 2,4-diklorofenolak ia %100ko etekinak lortu dituzte.
Simulazioan 2-klorofenolaren eta 2-metilfenolaren kasuan %88ko eta %55eko
etekinak lortu ditugu, hurrenez hurren. Etekin hauek %44ko potentzia-
portzentaian eta 26 psi-tan, 16.5 min-tan zehar, 50:50 (b/b) azetona:n-hexanoaren
nahastearen 15 mL-rekin erauzterakoan lortu ditugu.
3.3.3. Faktore-diseinu osoa Soxhlet erauzketarako
Soxhlet erauzketaren erantzun-gainazala eraikitzeko faktore-diseinu osoa
erabili dugu eta aztertu ditugun aldagaiak azetona:n-hexanoaren azetona-
portzentaia eta erauzketa-denbora izan dira. Lau saiotako bi mailako faktore-
diseinu osoa eraiki eta lehenengo baldintza hiru aldiz errepikatu dugu.
Diseinuaren matrizea eta lortutako etekinak 3.4. taulan bildu ditugu. Laginak
GK/GBIDaren bidez analizatu eta lurrunketan zehar gertatu diren galerak
zuzendu ditugu.
_____73_____
Fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa ______________________
40 60 8015202530
3540406080100120140160etekina
(%)
Pot (%)t (min) 40 60 8015 20
2530354040
5060708090etekina
(%)
Pot (%)t (min)
(a) (b)
40 60 8015 202530
3540405060708090etekina
(%)
Pot (%)t (min)
(c)
3.3. irudia Erantzun-gainazalak diseinu konposatu zentraleko presioak 16
psi-ko (a) 21 psi-ko (b) eta 26 psi-ko (c) balioak hartu dituenean.
Aurrera eraman dugun faktore-diseinu osorako idatz daitekeen ekuaziorik
orokorrena hauxe da:
Y x x x x= + + +β β β β0 1 1 2 2 12 1 2 (3.7)
eta x1 erauzketa-denbora eta x2 azetona-portzentaia dira. NLREG programaren
bidez egindako 3.4. taulako emaitzen analisiak ez du inolako joera berezirik
adierazi, ez parametroen ikurretan ezta magnitudetan ere. Horrela, Soxhlet
erauzketaren baldintza optimoak 3.4. taulako datu esperimentalak kontuan hartuz
_____74_____
__________________________________________________________________ 3. atala
finkatu ditugu. Ikus daitekenez, azetona-portzentaia handitzeak etekin hobeak
eman ditu baina erauzketa-denbora luzatzeak ez du hobekuntza nabarmenik
ekarri. Beraz, 8 ordu eta (70:30 b/b) azetona:n-hexanoaren 200 mL behar ditugu
fenolen erauzketa optimorako.
3.4. taula Faktore-diseinu osoaren matrizea eta zuzendutako etekinak fenolen
Soxhlet erauzketarako.
Diseinuaren matrizea Etekinak (%)
# t (min) Azetona (%) Fenola 2-Kloro. 2-Metil. 2-Nitro. Dikloro.
1 8 30 51 68 14 57 98
2 8 30 72 68 14 61 85
3 8 30 65 68 15 40 101
4 16 30 61 77 11 42 90
5 8 70 107 69 15 52 94
6 16 70 95 84 14 60 80
3.3.4. MBEaren errepikakortasunaren ebaluazioa
Egun desberdinetan laginen lehorketa ikusi dugulako, beste ikerketa-lan
batzuetan [8,19-22] aztertu ez den MBEaren egunen arteko errepikakortasuna
aztertu dugu lan honetan. MBEaren errepikakortasunaren azterketarako, hiru
eguneko, lurzoruaren bost lagin erauzi ditugu aurretik aipatutako baldintza
optimoetan [(50:50 b/b) azetona:n-hexanoaren 15 mL-tan 26 psi-ko presiopean eta
%44ko potentzia-portzentaian 16.5 min-tan zehar]. 3.5. taulan hiru egun horietan
lortutako emaitzak bildu ditugu.
3.5. taulako datuen bariantza-analisia (ANOVA delakoa) egin dugu. %95eko
konfidantza-mailarako, fenolaren, 2-klorofenolaren eta 2-metilfenolaren egun
bereko emaitzen artean ez dago desberdintasun nabarmenik (Fesp =0.18 < Fkrit =
_____75_____
Fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa ______________________
3.84) baina bai egun desberdinen arteko emaitzen artean (Fesp =5.47 > Fkrit = 4.46).
2-Nitrofenolak egun berean desberdintasun nabarmenak erakutsi ditu baina ez
egun desberdinen artean. Kontuan hartu behar da, desbideratze estandar erlatiboa,
DEE, oso altua dela eta ondorioz egun desberdinetako emaitzak guztiak
estatistikoki berdinak bihurtu direla. 2,4-diklorofenolak ez ditu desberdintasun
nabarmenik erakutsi ez egun berean, ezta egun desberdinetan erauzitako laginetan
zehar ere.
3.5. taula 3 egun desbesrdinetan erauzitako hamabost laginen etekinak (%).
Fenola 2-Klorofenola 2-Metilfenola 2-Nitrofenola 2,4-Diklorofenola
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
1 112 124 113 67 69 82 45 41 51 138 147 108 108 113 128
2 134 124 115 78 66 76 55 41 51 90 88 48 98 91 96
3 133 135 115 78 73 75 53 42 52 112 99 46 109 105 95
4 129 132 126 70 69 87 54 46 54 65 78 84 81 102 134
5 121 131 116 69 71 80 49 43 52 72 107 71 88 101 113
Emaitza hauen ondorioz eta 3.8. ekuazioan irakur daitekeen bezala,
bariantza osoa analisiaren bariantzaren eta, egun bereko eta egun arteko
bariantzen batura bezala adieraztea erabaki dugu.
s s s sosoa a bereko arteko2 2 2 2= + + (3.8)
sosoa2
sarteko2
bariantza osoa, s analisiaren bariantza [erroreen propagazioa eta kalkulu-
orriaren metodoa [23] erabiliz kalkulatu dugu], egun bereko bariantza eta
egunen arteko bariantza da.
a2
sbereko2
_____76_____
__________________________________________________________________ 3. atala
Analisiaren desbideratze erlatiboak, egun bereko desbideratze erlatiboak,
egunen arteko desbideratze erlatiboak eta 3.8. ekuazioaren bidez kalkulatutako
desbideratze erlatibo osoak 3.6. taulan bildu ditugu. 2-Nitrofenolekoa izan ezik,
DEEaren balioak egokiak direla esan daiteke.
3.6. taula Analisiaren desbideratze erlatiboak, egun bereko desbideratze
erlatiboak, egunen arteko desbideratze erlatiboak eta desbideratze erlatibo osoak
fenolen MBErako.
DEE (%)
Konposatua analisia egun berean egunen artean osoa
Fenola 3.03 4.84 4.84 7.48
2-Klorofenola 2.16 5.40 6.76 8.92
2-Metilfenola 1.97 4.08 10.20 10.99
2-Nitrofenola 4.18 30.00 18.89 30.80
2,4-Diklorofenola
1.88 12.50 7.69 14.80
3.3.6. Soxhlet erauzketaren errepikakortasunaren
ebaluazioa
Fenolen Soxhlet erauzketaren errepikakortasuna aztertzeko, lurzoruaren
hiru lagin baldintza berdinetan erauzi dugu (ikus 3.4 taulako 1-3 saioak). Neurketa
bakoitzaren bariantza 3.8. ekuazioan bezala adierazi dugu, nahiz eta egunen
arteko bariantza ez dugun kontuan hartu. Analisiaren desbideratze erlatiboa,
egunen arteko desbideratze erlatiboa eta desbideratze erlatibo osoa 3.7. taulan
bildu ditugu.
3.3.7. MBEaren eta Soxhlet erauzketaren erkaketa
_____77_____
Fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa ______________________
MBEaren eta Soxhlet erauzketaren baldintza optimoetan [(50:50 b/b)
azetona:n-hexanoaren 15 mL-tan 26 psi-ko presiopean eta %44ko potentzia-
portzentaian 16.5 min-tan zehar eta (70:30 b/b) azetona:n-hexanoaren 200 mL-tan
8 ordutan zehar, hurrenez hurren] egindako erauzketen batez besteko balioak
erkatu ditugu. 3.4. irudian ikus daitekenez, fenolerako, 2-klorofenolerako eta 2,4-
diklorofenolerako bi erauzketa metodoen bidez lortutako emaitzak
konparagarriak dira. 2-Metilfenolaren eta 2-nitrofenolaren kasuan aldiz, MBEaren
bidez etekin hobeak lortu dira. Bai MBEaren bidez, bai Soxhlet erauzketaren bidez
ere, 2-metilfenolaren etekinak baxuak dira, baina beste ikerketa-lanetan ere 2-
metilfenolaren [24] eta beste alkilfenolen [25] halako etekinak lortu dituzte.
Berreskurapen baxu hauen zergatia alkil taldeen eta lurzoruaren matrizearen
elkarrekintzetan dagoela pentsa daiteke. MBEaren kasuan DEEak Soxhlet
erauzketaren kasuan baino altuagoak dira baina, gogoratu behar dugu, Soxhlet
erauzketaren kasuan egunen arteko desbideratzeak ez ditugula kontuan hartu.
3.7. taula Analisiaren desbideratze erlatiboak, egun bereko desbideratze eta
desbideratze erlatibo osoak fenolen Soxhlet erauzketarako.
DEE (%)
Konposatua analisia egun bereko osoa
Fenola 2.45 17.06 17.23
2-Klorofenola 2.32 0.85 2.47
2-Metilfenola 10.47 7.82 13.07
2-Nitrofenola 20.91 21.16 29.75
2,4-Diklorofenola 1.91 8.96 9.16
_____78_____
__________________________________________________________________ 3. atala
0
20
40
60
80
100
120
140
Fenola 2-Kloro 2-Metil 2-Nitro Dikloro
Etekina (%)
MBE
Soxhlet
3.4. irudia MBEaren eta Soxhlet erauzketaren erkaketa.
3.4. Bibliografia
[1] Manahan S.E., Environmental Chemistry, 6. edizioa., 1994, CRC Press, Inc.,
Boca Raton, EEBB.
[2] HERBER T. eta Stan H., Anal. Chem., 1997, 341, 2.
[3] ASHRAF-KHORASSANI M., Gidanian S. eta Yamini Y., J. Chromatogr. Sci.,
1995, 33, 658.
[4] LLOMPART M., Lorenzo R. eta Cela R., J. High Resolut. Chromatogr., 1996,
19, 207.
[5] BOSCH F., Campins P. eta Verdu J., J. Liq. Chromatogr., 1995, 18, 2229.
[6] LOPEZ-AVILA V., Crit. Rev. Anal. Chem., 1999, 29(3), 195.
[7] LOPEZ-AVILA V., Young R., Kim R. eta Beckert W.F., J. Chromatogr. Sci.,
1995, 33, 481.
_____79_____
Fenolen MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa ______________________
[8] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A., Cela R. eta Paré J.R., Analyst, 1995, 120,
1897.
[9] DEAN J.R., Santamaria-Rekondo A. eta Ludkin E., Anal. Commun., 1996, 33,
413.
[10] LEE H.B., Peart T.E. eta Hong-You R.L., J. Chromatogr., 1992, 605, 109.
[11] HAWTHORNE S.B. eta Miller D.J., Anal. Chem., 1994, 66, 4005.
[12] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A. eta Cela R., J. Chromatogr. Sci., 1996, 34, 43.
[13] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A. eta Cela R., J. Chromatogr., 1996, 723, 123.
[14] BERGSTRÖM eta Öberg, MultiSimplex (1.0 bertsioa), Gullberna Park,
Karlskrona, Suedia, 1997.
[15] NELDER J.A. eta Mead R., Comput. J., 1965, 7, 308.
[16] ISO/DIS 11464, Soil Quality-Pretreatment of Samples for Physico-chemical
Analysis, US EPA, Washington DC, 1991.
[17] KATEMAN G. eta Buydens L., Quality Control in Analytical Chemistry,
Wiley, New York, 2. edizioa, 1993.
[18] SHERROD P.H., NLREGNonlinear Regression Analysis Program,
Nashville, TN, 1995.
[19] BARNABAS I.J., Dean J.R., Fowlis I.A. eta Owen S.P., Analyst, 1995, 120,
1897.
[20] CHEE K.K., Wong M.K. eta Lee H.K., J. Chromatogr. A, 1996, 723, 259.
[21] ONUSKA F.I. eta Terry K.A., J. High Resolut. Chromatogr., 1995, 18, 417.
_____80_____
__________________________________________________________________ 3. atala
[22] PASTOR A., Vázquez E., Ciscar R. eta de la Guardia M., Anal. Chim. Acta,
1997, 344, 241.
[23] KRAGTEN J., Analyst, 1994, 119, 2161.
[24] LOPEZ-AVILA V. eta Young R., Anal. Chem., 1994, 66, 1097.
[25] DEAN J.R., Santamaria-Rekondo A. eta Ludkin E., Anal. Commun., 1996, 33,
413.
_____81_____
4. Fenolen Purga-eta-Tranparen Optimizazioa MultiSimplex Programaren bidez
_____81_____
4.1. Sarrera
enolak eta euren eratorriak aurreko atalean aipatu den bezela, sarritan
erabili dira industria kimikoan hainbat ekoizpenetan: polimeroak,
ehunak, farmakoak, erretxinak, tintak, etab. [1]. Hori dela eta, fenolaren eratorriak
nonnahi aurki daitezkeen kutsagarriak dira [2]. Hala ere, fenolaren eta
fenol−eratorrien iturri bakarra ez da gizakia, hostoen eta egurraren
deskonposizioaren ondorioz, naturan ere sor daitezke [3].
Fenolek izaera hilgarria dute eta aski ezaguna da substantzia hauen
ezaugarriak osasunerako kaltegarriak direla. Euren izaera hilgarria eta
ingurugiroan duten presentzia dela eta, EEBBtako EPAk (Environmental
Protection Agency delakoak) 11 fenol bildu ditu ingurugiroaren kutsagarri
nagusien artean [4].
Lurzoruetan aurkit daitezken fenolen erauzketarako metodo desberdinak
bildu dira literaturan: mikrouhinen bidezko erauzketa (MBE) [5-6], presiopeko
jariakinen bidezko erauzketa (PJBE) [7] edo jariakin superkritikoen bidezko
erauzketa (JSBE) [8-11], besteen artean. Lurzoruetako konposatu hauen buru-
gune/gas-kromatografia bidezko analisia aztertu duten lan gutxi aurkitu ditugu
bibliografian [12] eta batere ez buru-gune dinamikoaren edo purga-eta-tranparen
bidezko analisiari buruzkorik.
F
Fenolen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez ________________
_____82_____
Lurzoruetako fenolen purga-eta-tranparen bidezko determinazioaren
optimizazio-ikerketa esperimentala egiteko, MultiSimplex programan
inplementatutako simplex metodoa [13] erabili dugu beste hurbilketa posible
batzuen artean [diseinu esperimentala [14], adibidez]. MultiSimplex simplex
metodo eraldatua [15] eta segida kizkurraren teoria [16] elkarte-funtzioen bidez
bateratu dituen aldagai anitzeko optimizazio-tresna ez-lineala bezala diseinatuta
dago.
Ikerketa-lan honetan fenolen purga-eta-tranparen bidezko erauzketan etekin
maximoak lortu nahi ditugu eta laginaren berotze-denbora, berotze-tenperatura,
purga-denbora eta sodio kloruroaren kontzentrazioa aztertu ditugu. Bestalde,
tranparen tenperatura, desortzio-denbora eta desortzio-tenperatura gutxitan
aldatzen direnez, aldagai hauen balioak finkatu eta konstante mantendu ditugu
esperimentuetan guztietan. Ur-laginetan gatz-efektuak beti laguntzen du analitoen
lurrun-faseranzko migrazioa, baina hau ez da beti egia lur-laginen kasuan. Azken
hauetan, karbono-kopuruaren arabera, gatz-efektuak analito/matrize
elkarreraginak lagun ditzake eta, ondorioz, etekin baxuak lor daitezke [17]. Aldez
aurretik aukeratutako lurzoruaren kasuan sodio kloruroaren eragina positiboa edo
negatiboa izango den ezin dugunez aurresan, haren kontzentrazioa beste aldagaia
bezala hartu dugu optimizazio-prozesuan. 4.1. eskeman fenolen purga-eta-
tranparen bidezko erauzketaren optimizaziorako eman ditugun pausoak
laburbildu ditugu.
4.2. Lan Esperimentala
4.2.1. Purga-eta-tranparen bidezko erauzketa
Purga-eta-tranparen bidezko determinazioak garraren bidezko ionizazio-
detektorea duen Hewlett-Packard (Avondale, PA, EE.BB) 6890 Series gas-
kromatografoari lotuta dagoen Hewlett-Packard purga-eta-tranpa
__________________________________________________________________ 4. atala
_____83_____
kontzentragailuan egin ditugu. Fenolen edukin altua duen eta esekiduraren
metodoaren bidez prestatutako lurraren 0.5 g lurzoruetarako saiodian pisatu
ditugu. MultiSimplex programak proposatutako kontzentrazioko sodio
klorurozko disoluzioaren 10 mL, 2-fluorofenolaren (barne estandarraren) 50 µL eta
azido sulfurikoaren saiodira 10 µL gehitu ditugu. Jarraian, saiodia itxi eta poliki
poliki eragin dugu. Lehenengo, lagina N-50 kalitateko helioaz aurre purgatu dugu
atmosfera inertea lortzeko. Ondoren, MultiSimplex programak proposatutako
berotze-tenperaturara eta berotze-denboran zehar berotu dugu lagina. Gero,
MultiSimplex programak proposatutako denboran zehar 40 mL min-1-eko fluxua
duen helioaz purgatu dugu lagina eta konposatuak Vocarb 3000 (Supelco,
Bellefonte, PA, EEBB) tranpan kontzentratu ditugu giro-tenperaturatan. Azkenik,
tranpa 6 min-tan zehar 250°C -tan desorbatu eta 4 min-tan zehar eta 260°C-tan
labekatu dugu.
Fenolen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez ________________
_____84_____
Lurzorua fenolez kutsatu(esekiduraren bidez)
Purga-eta-tranpa
MultiSimplex
Aldagaiak
berotze-tenperatura berotze-denbora purga-denbora NaCl-aren kontzentrazioa
NLREGMultiSimplex
Baldintzaoptimoak
Errepikakortasunarenazteketa:
egun berean egun desberdinetan
Erkaketa Purga-eta-tranpa MBE Soxhlet
4.1. eskema Fenolen purga-eta-tranparen bidezko erauzketaren optimizazioan
emandako pausoak.
__________________________________________________________________ 4. atala
_____85_____
4.2.2. Erreaktiboak
Fenola eta 4-metoxifenola Merck-etik (Darmstadt, Alemania), 2-klorofenola
eta 2,4-diklorofenola Aldrich-etik (Gillingham, Dorset, Erresuma Batua) eta 2-
nitrofenola eta 2-metilfenola Fluka-tik (Buchs, Suiza) lortu ditugu. Erreaktiboak
guztiak kalitate analitikokoak dira eta haien purutasuna %99 baino altuagoa da.
Kalibrazio-disoluzioak egiteko fenolaren, 2-klorofenolaren, 2-metilfenolaren, 2-
nitrofenolaren eta 2,4-diklorofenolaren masa egokia pisatuz, 800 µg mL-1
kontzentrazioko disoluzioa Milli-Q uretan prestatu dugu. Laginak dopatzeko 800
µg mL-1 kontzentrazioko fenol-eratorrien disoluzioa prestatu dugu n-hexanotan. 2-
Fluorofenola eta 2,4,6-tribromofenola 2000 µg mL-1-eko kontzentrazioan dituen
EPA 8040 ordezkoen nahaste estandarra Supelco-ri (Bellefonte, PD, EEBB) erosi
diogu. Sodio kloruroa (oso purua) eta azido sulfurikoa Panrec-i (Bartzelona, Estatu
Espainiarra) erosi dizkiogu. Disoluzio guztiak 5°C-tan eta ilunpetan gorde ditugu.
Beirazko materiala guztia A gradukoa da eta laborategiko tenperaturatan kalibratu
dugu.
Optimizazio-esperimentuetarako aurri-egoeran dagoen Metalquímica del
Nervión (Bilbao, Bizkaia) enpresatik lortutako buztin-lurra erabili dugu. Lagina
ISO 11464 arauari [18] jarraituz lehortu, ehotu eta bahetu dugu. Lurzoruan fenolak
ez daudela ziurtatu ondoren, lurraren 50 g-ko lagina analitikoki pisatu eta 800 µg
mL-1-eko disoluzioaren 5 mL gehitu ditugu. Lurra guztia estalita egon dadin,
azetona gehiago gaineratu eta 24 ordutan zehar irabiatu dugu. Ondoren, lurra
40°C-tan lehortu, almerizean homogeneizatu eta azkenik ontzi batean hozkailuan
gorde dugu. Gehitutako fenolen kontzentrazioen arabera, lurzoruko fenolaren, 2-
klorofenolaren, 2-metilfenolaren, 2-nitrofenolaren eta 2,4-diklorofenolaren
amaierako kontzentrazioa 79.4, 82.6, 96.4, 83.6 eta 83.2 µg g-1-ekoa izan da,
hurrenez hurren.
Fenolen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez ________________
_____86_____
4.2.3. Purga-eta-tranparen kalibrazioa
Analitoen kalibrazioa erauzketa-prozesuaren optimizazioan aurkitu diren
baldintza berberetan eraman da aurrera. Horretarako, fenol-eratorririk ez duen
lurraren 0.5 g pisatu eta analitoak dituen kalibrazio-disoluzioaren 10 mL, 2-
fluorofenolaren (barne estandarraren) 50 µL eta azido sulfurikoaren 10 µL saiodira
gehitu ditugu. Baldintza kromatografikoak hauexek izan dira: 30 m-ko luzera, 0.32
mm-ko barne-diametroa eta 0.25 µm-ko lodierako geruzadun HP-5 zutabe
kapilarra 80°C -tan mantendu dugu 2 min-tan zehar; ondoren, 20°C min-1 -eko
abiadurarekin 100°C-tara igo arazi dugu tenperatura eta tenperatura honetan 1
min-tan zehar mantendu dugu zutabea; azkenik, 10°C min-1-eko abiaduraz 250°C-
tara igo arazi dugu tenperatura eta 250°C-tan 5 min-tan zehar mantendu dugu.
Gas garraiatzaile bezala N-50 kalitateko helioa erabili dugu, fluxua 3.45 mL min-1-
ekoa eta zutabearen buruko presioa 10 psi-koa izanik. Injektorea 250°C-tan
banaketa moduan eta detektorea 280°C-tan mantendu ditugu.
4.1. taulan kalibrazio-tarteak eta kalibrazioarekin erlazionatutako
parametroak bildu ditugu. Detekzio-muga eta koantifikazio-muga lau lagin zurien
erantzunaren batez bestekotik kalkulatu ditugu.
4.1. taula Kalibrazio-tarteak eta kalibrazio-kurbaren parametro estatistikoak.
2-Klorofenola 2-Metilfenola 2-Nitrofenola 2,4-Diklorofenola
Kalibrazio-tartea (µg)
4.6-45.2 4.6-40 4.2-42.6 4.2-42.2
Puntu-kopurua 6 6 6 6
Efea 2.68 ± 0.07 0.48 ± 0.02 0.54 ± 0.09 0.92 ± 0.04
r2 0.979 0.959 0.900 0.936
Detekzio-muga (Lb + 3Sb) (µg) 0.2 0.6 0.9 1.2
Koantifikazio-muga (Lb + 10Sb) (µg) 0.6 1.2 2.0 2.9
__________________________________________________________________ 4. atala
_____87_____
(Lb + 10Sb) (µg)
a Erantzun-faktore erlatiboa = ..eb
i
RfRfEfe =
4.1. irudian lagin eta zuri baten kromatogramak ikus daitezke.
min3 4 5 6 7 8 9
pA
0
100
200
300
400
500
2-fluorofenola
2-klorofenola
2-metilfenola
2-nitrofenola
2,4-diklorofenola
(a)
Fenolen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez ________________
_____88_____
min3 4 5 6 7 8
pA
0
100
200
300
400
500
2-fluorofenola
(b)
4.1. irudia Laginaren kromatograma (a) eta zuriaren kromatograma (b).
__________________________________________________________________ 4. atala
_____89_____
4.3. Emaitzak eta Eztabaida
4.3.1. MultiSimplex programaren bidezko optimizazioa
MultiSimplex programaren lan egiteko modua jarraitzeko erraza da.
Lehenengo pauso batean, optimizazio-proiektua definitu behar dugu eta
honetarako hurrengoak zehaztu behar ditugu:
✔ Kontrolpeko aldagaiak, euren erreferentzia-balioak eta balioen aldaketa-
pausoa.
✔ Erantzun-aldagaiak, euren optimizazio-helburuak eta euren eragina
elkarte-balioan.
✔ Elkarte-funtzioak nola eraldatuko diren.
Guzti hori zehaztuta dagoenean, MultiSimplex programak hasierako saioak
proposatuko ditu eta hemendik aurrera simplex segida-metodoa da; hots, saio
berri bat proposatuko da azken saioaren emaitzak lortu ondoren. Optimizazio-
prozesuak berrebaluazio-araua du eta saio-kopuru baten ondoren saioren bat
errepikatzea eskatuko du. Honela, baldintza berdinetan tratatu ditugun laginen
artean dauden desberdintasunak kontuan har ditzake. Simplex prozedura
denboran luzatu daitekenez eta, instrumentoaren errepikakortasuna segurtatzeko
asmoz, laginen artean estandar likido bat tartekatu dugu. Optimizazio-helburua
lortu dugunean edo erantzunaren hobekuntzarik nabarmendu ez dugunean
optimizazio-prozesua bukatutzat eman dugu [13].
Optimizaziorako aintzat hartu ditugun aldagaiak, euren erreferentzi-balioak
eta balioen aldaketa-pausoa 4.2. taulan bildu ditugu.
MultiSimplex programak proposatutako esperimentuak eta lortutako
azalerak 4.3. taulan bildu ditugu. Ikus daitekenez, aldagaien balioek
instrumentuak eta kimikak ezarritako mugak bete dituzte. 4.3. taulan fenolaren
Fenolen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez ________________
_____90_____
emaitzak ez ditugu bildu fenolaren berreskurapenik ez dugulako lortu. Fenomeno
hau lur-laginetan ezezik, uretan prestatutako estadarretan ere behatu dugu.
Tranpa desberdinak erabili ditugu fenolaren adsortzioa ahalbideratzeko, baina ez
dugu inolako hobekuntzarik lortu.
4.2. taula Optimizaziorako aintzat hartutako aldagaiak, euren erreferentzi-
balioak eta balioen aldaketa-pausoa.
Aldagaia Erreferentzi-balioa Aldaketa-pausoa
Berotze-tenperatura (°C) 75 7.5
Berotze-denbora (min) 17.5 3.5
Purga-denbora (min) 10 1.5
NaCl (mol L-1) 2.5 0.7
4.3. taula MultiSimplex programak proposatutako esperimentuen matrizea,
fenol bakoitzerako lortutako azalera eta esperimentu bakoitzerako MultiSimplex
programak itzulitako elkarte-balioa.
MultiSimplex programak proposatutako saioak
Erantzuna
# Berotze-T (°C)
Berotze-t (min)
Purga-t(min)
NaCl (mol L-
1)
2-Kloro. 2-Metil. 2-Nitro. 2,4-Dikloro. Elkarte-balioa
1 83 14.0 8.5 1.1 702.6 108.5 365.0 116.2 0.003
2 83 21.0 11.5 1.1 946.9 123.4 441.3 155.6 0.010
3 83 14.0 11.5 1.1 1351.2 180.6 358.6 139.8 0.022
4 68 21.0 8.5 3.9 1831.2 290.9 882.5 272.9 0.351
5 68 14.0 11.5 1.1 678.2 60.3 619.7 159.6 0.030
6 68 21.0 13.0 3.9 1100.9 118.3 351.3 179.3 0.010
7 60 14.0 10.8 5.0 1981.7 128.9 742.8 265.1 0.178
8 71 10.5 8.2 2.5 937.0 93.7 655.9 207.6 0.048
9 51 15.8 8.0 2.5 687.3 138.3 460.7 84.5 0.009
__________________________________________________________________ 4. atala
_____91_____
10 82 14.0 11.5 3.9 1773.3 240.6 207.2 296.3 0.133
11 73 15.8 8.0 5.0 1979.3 439.0 616.2 364.6 0.507
12 70 21.9 11.2 5.0 1914.1 336.4 289.3 346.0 0.386
13 53 22.4 7.8 5.0 993.8 116.6 197.4 188.6 0.008
14 82 14.0 11.5 3.9 1654.6 252.3 419.4 519.0 0.330
15 86 22.4 8.8 3.9 1660.8 178.2 362.7 267.8 0.092
16 60 14.0 10.8 5.0 1970.7 184.1 718.6 259.7 0.386
17 53 22.4 7.8 5.0 998.8 192.7 392.2 200.2 0.024
14 saioaren ondoren, MultiSimplex programak aurretik burututako saioak
proposatzen hasi da baina, elkarte-balioan ez dugu hobekuntzarik ikusi. Simplex
baldintza optimoen inguruan dagoela esan nahi du honek. Beraz, esperimentazioa
bukatutzat eman dugu 17. eta 18. saioetan proposatutako baldintzak berdinak
baitira.
Aurretik aipatu dugunez, zenbat eta elkarte-balioa altuagoa izan, gero eta
hurbilago aurkituko da simplex algoritmoa optimotik. 4.3. taulako emaitzei
begiratuz, lurzoruetako 2-klorofenolaren, 2-metilfenolaren, 2-nitrofenolaren eta
2,4-diklorofenolaren purga-eta-tranparen bidezko determinazio optimorako 5.0
mol L-1-eko disoluzioaren 10 mL gehitu eta 73°C-tan 15.8 min-tan zehar berotu
ondoren, 8 min-tan zehar purgatu behar da.
Emaitzetatik argi ondoriozta daitekenez, fenolen kasuan eta gure
lurzoruaren adibide konkretuan, gatz-efektua guztiz positiboa da eta lurzoruetan
dauden fenol-eratorrien lurrun-faseranzko trantsizioa lagundu du.
Gainazal-funtzioaren deskripzioa egin ahal izateko, 4.3. taulako datuak
funtzio polinomiko batetara doitu ditugu NLREG [19] analisi ez-linealerako
programa erabiliz. 3. atalean azaldu den bezala, zero izateko probabilitatea %10a
baino altuagoa duten parametroak eredutik kendu ditugu. Lortutako ereduak
fenol guztietarako berdinak ez badira ere, funtzioek kasu guztietan datu
Fenolen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez ________________
_____92_____
esperimentalen %99.7a baino gehiago azaldu dute. Hortaz, funtzioa eta datu
esperimentalak baliokideak direla esan dezakegu. 4.3. taulako balio normalizatuen
doikuntzatik lortutako parametroak 4.4. taulan bildu ditugu. Lau aldagai
daudenez eta lau aldagaiek erauzketa-etekinetan eragina dutenez, erantzun-
gainazalaren irudi grafikoak egitea oso zaila da. Hau beste arrazoi bat da baldintza
optimoak lortzeko erantzun-gainazalak erabili ezezik, MultiSimplex-hurbilketa ere
erabiltzeko. MultiSimplex programak aldagaiak eta erantzunak guztiak aldi
berean kontuan har ditzakete.
MultiSimplex programaren lana oso egokia da. Diseinu esperimentalarekin
erkatuz, behar diren esperimentu-kopurua txikiagoa da. Diseinu konposatu
zentralaren kasuan, zatitze-maila batekin, 25 saio behar izango genituzke eta
MultiSimplex programak 17 esperimenturekin nahiko izan du. Edozein kasutan,
edozein diseinu esperimentalek ez lituzke baldintza optimoak kalkulatuko.
Ikerketa-lan honetan, MultiSimplex programak proposatutako 17 esperimentuak
nahiko izan dira bai baldintza optimoak bai erantzun-gainazala ere definitzeko.
4.4. taula 4.3. taulako esperimentuen erregresiotik lortutako parametroen
balioak.
β1 β2 β3 β4 β12 β13 β14 β23 β24 β34 β11 β22 β33 β44
2-Kloro. -2.9 0.27 α 2.1 0.05 -0.04 0.09 0.02 -0.04 0.11 -7 10-3 -0.05 -0.14
2-Metil. -4.1 0.35 0.8 0.05 0.01 -0.01 0.10 7.10-3 -0.06
2-Nitro. -7.2 1.10 0.04 -0.02 0.28 0.03 -0.04 0.28 -0.014 -0.02
2,4-Dikloro.
-0.6 0.01 -0.01 0.01 -5 10-4
a Parametroa diseinutik kendu dugu.
4.3.2. Purga-eta-tranparen bidezko determinazioen
errepikakortasuna
__________________________________________________________________ 4. atala
_____93_____
Purga-eta-tranparen bidezko determinazioen errepikakortasuna aztertzeko,
fenolez kutsatutako lurzoruaren 5 lagin egunero analizatu ditugu hiru egunetan
zehar aurretik aipatutako baldintza optimoetan (5.0 mol L-1-eko disoluzioaren 10
mL gehitu eta 73°C-tan eta 15.8 min-tan zehar berotu ondoren, 8 min-tan zehar
purgatu). 4.5. taulan hiru egunetan lortutako emaitzekin batera F parametro
estatistikoaren balioak bildu ditugu.
4.5. taulako emaitzen bariantza-analisia (ANOVA delakoa) egin dugu eta
%95eko konfidantza-mailan, egun desberdinetan determinatutako laginetan
desberdintasun nabarmenik dagoenik ezin dugu esan. Ezarri dugun konfidantza-
mailan, 2-klorofenolaren eta 2,4-diklorofenolaren kasuan aldiz, egun berdinean
determinatutako laginek emaitza nabarmenki desberdinak erakutsi dituzte.
Ondorioz, eta 3. atalean aipatu dugun bezala, bariantza osoa analisiaren
bariantza eta egun bereko, egun arteko bariantzen batura bezala adieraztea erabaki
dugu.
s s s sosoa a bereko arteko2 2 2 2= + + (4.1)
sosoa2 bariantza osoa, sa
2 analisiaren bariantza, sbereko2 egun bereko bariantza eta
sarteko2 egunen arteko bariantza da.
Analisiaren desbideratze erlatiboak, egun bereko desbideratze erlatiboak,
egunen arteko desbideratze erlatiboak eta 4.1. ekuazioaren bidez kalkulatutako
desbideratze erlatibo osoak 4.6. taulan bildu ditugu. Desbideratze estandar
erlatiboak pixka bat altuak dira (∼%20), baina etekinak nahiko baxuak direla
kontuan hartu behar da: %58, %46, %45 eta %30 2-klorfenolerako, 2-
metilfenolerako, 2-nitrofenolerako eta 2,4-diklorofenolerako, hurrenez hurren.
Fenolen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez ________________
_____94_____
4.5. taula Hiru egunetan purga-eta-tranparen bidez determinatutako 15
laginetan fenol bakoitzeko lortu ditugun etekinak.
Saioa Eguna
2-Klorofenola 2-Metilfenola 2-Nitrofenola 2,4-Diklorofenola
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
1 48 48 36 43 53 42 43 53 30 22 27 22
2 59 69 54 40 47 38 40 47 39 24 28 27
3 65 54 64 36 55 63 36 55 57 28 35 38
4 74 50 60 34 52 53 34 52 55 29 36 34
5 78 65 45 45 35 50 45 35 48 36 30 27
Fegune bereana 5.41 0.65 0.43 4.1
Fegune arteanb 0.16 2.12 1.21 1.11
a Egunen berean Fk rit0 0 5 3 8 4. .=
b Egunen artean F k rit0 0 5 4 4 6. .=
4.3.3. Esekiduraren bidezko dopatzea versus tokikoa
Metodoaren ebaluazioa egiteko erreferentziazko materialik ez dagoenean,
analitoak dituen lurzorua laborategian prestatu behar da. Normalean, analitoak
disolbatzaile batean lurzorura gehitu eta analitoen tokiko dopatzearen ostean,
analisia jarraian egiten da. Tokiko dopatzea eta erauzketa prozeduren bitartean
analitoaren eta lurzoruaren arteko kontakturako denbora laburra denez,
analitoaren distribuzioa eta adsortzioa murriztua da. Beraz, prozedura honen
bidez determinazio-etapa azter daiteke baina lurzoruko analitoaren erauzketa alde
batera uzten da [20]. Arrazoi honegaitik, esekiduraren bidezko prozedura erabiliz
fenolak dituen lurra laborategian prestatzea zentzuzkoagoa iruditu zaigu (ikus
4.2.2. atala).
__________________________________________________________________ 4. atala
_____95_____
4.6. taula Analisiaren, egun bereko, egunen arteko eta desbideratze estandar
osoa.
DEE (%)
Analisia Egun berekoa
Egunen artekoa Osoa
2-Klorofenola 0.2 18.7 11.0 21.8
2-Metilfenola 0.4 16.3 11.8 20.2
2-Nitrofenola 0.3 17.7 10.3 20.5
2,4-Diklorofenola 0.3 17.4 5.7 18.3
4.7. taula Esekiduraren bidez eta tokiko dopatzearen bidez prestatutako
laginen erauzketen batez besteko etekinen erkaketa.
Esekiduraren bidez dopatutako laginak
(%)
Tokiko dopatzearen bidez dopatutako laginak
(%)
2-Klorofenola 58 ± 13 89 ± 5
2-Metilfenola 46 ± 9 124 ± 15
2-Nitrofenola 45 ± 9 113 ± 8
2,4-Diklorofenola
30 ± 5 87 ±10
Fenolik gabeko lur-laginen tokiko dopatzeak egin ditugu stock disoluzio
estandarrak erabiliz, esekidura-metodoaren bidez prestatutako lurretako
kontzentrazio berdina eduki zitzaten. 4.7. taulan laborategian prestatutako
lurraren erauzketen (15 erauzketen) eta tokiko dopatzeaz kutsatutako lurren
erauzketen (5 erauzketen) etekinen batez bestekoak erkatu ditugu. Ikus
daitekenez, tokiko dopatzearen laginen kasuan lortu ditugun etekinak altuagoak
dira. Hortaz, Hewitt-ek [20] dioen bezala, tokiko dopatzearen bidezko metodoek
Fenolen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez ________________
_____96_____
ez dituzte analitoaren eta matrizearen arteko elkarreraginak kontuan hartzen eta
beraz, benetazko laginak simulatzeko ez dira egokiak.
4.3.4. Purga-eta-tranpa versus MBE eta Soxhlet
erauzketa
Esekidura-metodoaren bidez prestatutako lurzoruaren hiru lagin 3. atalean
MBErako eta Soxhlet erauzketarako lortutako baldintza optimoetan erauzi ditugu.
4.2. irudian hiru metodoen bidez lortu ditugun etekinak erkatu ditugu.
0
20
40
60
80
100
120
fenola 2-kloro. 2-metil. 2-nitro. 2,4-dikloro.
etekina (%) P&TMBESoxhlet
4.2. irudia Hiru determinazio-metodoen bidez lortutako etekinen erkaketa.
2-Klorofenolerako izan ezik, beste fenol guztietarako MBEaren eta Soxhlet
erauzketaren bidez etekin hobeak lortu ditugu. 2-Klorofenolaren kasuan, hiru
determinazio-metodoak konparagarriak dira. Kontuan izan behar dugu, 2-
klorofenola aztertu ditugun fenolaren eratorrietatik lurrunkorrena dela eta gainera
likidoa giro tenperaturatan. Nahiz eta purga-eta-tranparen bidez lortutako
etekinak baxuagoak izan, etekin hauek nahikoak izan daitezke, aztertutako
__________________________________________________________________ 4. atala
_____97_____
fenolen kasuan purga-eta-tranparen detekzio-mugak 0.6 eta 2.9 µg g-1 tartean
baitaude (ikus 4.1. taula).
Erauzketa-metodoak erkatzerakoan, metodoaren eraginkortasuna ez ezik
badaude kontuan hartu behar diren beste aldagai batzuk ere: laginaren
manipulazioa, determinaziorako behar dugun denbora eta erabili behar ditugun
erreaktiboak. Fenolak purga-eta-tranparen bidez determinatu ditugunean,
laginaren manipulazioa minimoa da: laginaren pisaketa soilik. Fenolak Soxhlet
erauzketaren edo MBEaren bidez erauzi ditugunean, aldiz, beste etapa batzuk
gehitu behar izan ditugu: iragazketa eta kontzentrazioa. Azken etapa hauek,
determinazioaren denbora luzatzeaz gain, laginaren galera posibleak direla eta,
erroreak gehituko dituzte prozedura analitikoan. 4.8. taulan lurzoruetako fenolen
determinaziorako proposatu ditugun hiru metodoen etapa desberdinen iraupenak
eta behar diren erreaktiboak bildu ditugu.
4.8. taula Fenolen purga-eta-tranparen, MBEaren eta Soxhlet erauzketaren
determinazioetan behar diren denborak eta erreaktiboak.
Purga-eta-tranpa MBE Soxhlet
Milli-Q uraren 10 mL (1:1) Azetona:n-hexanoren 15 mL
(70:30) Azetona:n-hexanoren 200 mL
Aurrepurga: 3 min
Berotze-denbora: 15.8 min
Erauzketa-denbora: 16.5 min
Erauzketa-denbora: 8 ordu
Purga-denbora: 8 min
Desortzio-denbora: 6 min
Hoztea eta iragazketa: 10 min
Errotabaporean kontzentrazioa: 15 min
Labekatzea: 4 min Nitrogenoaren bidezko kontzentrazioa: 10 min
Nitrogenoaren bidezko kontzentrazioa: 10 min
Fenolen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez ________________
_____98_____
Kromatografia-determinazioa
desortzio eta labekatze etapekin bat gertatuko
da
Krpmatografia-determinazioa: 10 min
Kromatografia-determinazioa: 10 min
Denbora osoa: 36.8 min Denbora osoa: 46.5 min Denbora osoa: 8.5 h
Hertsiki hitz eginda, purga-eta-tranparen eta MBEaren erauzketa-etapen
iraupena berdintsua da baina MBEaren kasuan operadorearen presentzia
erauzketa-prozesu osoan zehar beharrezko den bitartean, purga-eta-tranparen
bidezko determinazioen kasuan, operadoreak lagina purga-eta-tranpa
kontzentragailuan jarri behar du soilik. Zentzu honetan, Soxhlet erauzketak oso
luzeak dira.
Erreaktiboei dagokionez, Soxhlet erauzketan disolbatzaileen bolumen
handiak erabili behar dira eta MBEaren eta purga-eta-tranparen bolumenak
antzekoak dira. Desberdintasunik nabarmenena disolbatzailearen izaeran dago.
MBEak eta Soxhlet erauzketak natura organikodun disolbatzaileak erabili dituzte
eta purga-eta-tranpak ioi gabeko ura.
Lan honetatik purga-eta-tranpa fenolen determinaziorako metodo
alternatiboa eta, gainera, erauzketa-denboratan eta erabilitako erreaktiboen
kontsumotan MBEarekin erkagarria dela ondoriozta dezakegu.
4.4. Bibliografia
[1] HERBERE T.eta Stan H., Anal. Chim. Acta, 1997, 341, 21.
[2] ASHRAF-KHORASSANI M., Gidanian S. eta Yamini Y., J. Chromatogr. Sci.,
1995, 33, 658.
__________________________________________________________________ 4. atala
_____99_____
[3] LLOMPART M., Lorenzo R.A. eta Cela R., J. High Resolut. Chromatogr.,
1996, 19, 207.
[4] BOSCH F., Campins P. eta Verdu J., J. Liq. Chromatogr., 1995, 18, 2229.
[5] LOPEZ-AVILA V., Young R. eta Beckert W.F., Environ. Sci. Technol., 1995,
29, 895.
[6] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A., Cela R. eta Paré J.R., Analyst, 1995, 120,
1897.
[7] DEAN J.R., Santamaria-Rekondo A. eta Ludkin E., Anal. Comm., 1996, 33,
413.
[8] LEE H.B., Peart T.E. eta Hong-You R.L., J. Chromatogr., 1992, 605, 109.
[9] HAWTHORNE S.B. eta Miller D.J, Anal. Chem., 1994, 66, 4005.
[10] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A. eta Cela R., J. Chromatogr. Sci., 1996, 34, 43.
[11] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A. eta Cela R., J. Chromatogr., 1996, 723, 123.
[12] CASAIS C., Lorenzo R.A., eta Cela R., Quim. Anal., 1993, 173, 12.
[13] BERGSTRÖM eta Öberg, MultiSimplex (1.0 v.), Gullberna Park S-37154,
Karlskrona, Suedia, 1997.
[14] DEMING S.N. eta Morgan S.L., Experimental design: a chemometrical
approach; Elsevier, Amsterdam, 1993.
[15] NELDER J.A. eta Mead R., Comput J., 1965, 7, 308.
Fenolen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez ________________
_____100_____
[16] OTTO M., Chemom. Intell Lab. Syst., 1988, 4, 101.
[17] HEWITT A.D., Environ. Sci. Technol., 1998, 32, 143.
[18] ISO/DIS 11464, Soil Quality—Pretreatment of Smples for Physicochemical
Analyses, US EPA, Washington, DC, 1991.
[19] SHERROD P.H, NLREGNonlinear Regression Analysis Program,
Nashville, TN, 1995.
[20] HEWITT A.D., Am. Environ. Lab., 1994, Maiatza.
5. BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet Erauzketaren Optimizazioa eta Erkaketa
_____99_____
5.1. Sarrera
ifenilo polikloratuak (BPKak) burdinak zein burdina (III) kloruroak
katalizatutako bifeniloaren klorazioz lor daitezke. 5.1. irudian ikus
daitekeen erreakzioan BPKen nahastea lortu da nolanahi eta horregatik, BPKak
Aroclor, Chlophen, Kanechlor eta Fenchlor izeneko nahaste bezala saldu izan dira
[1-2].
+Fe / FeCl3
Cl Cl
+ HClCl2
5.1. irudia Burdinak edo burdina (III) kloruroak katalizatutako poliklorodun
bifeniloen (BPKen) sintesi-erreakzioa.
BPKen isomero isolatu gehienak, inguruko tenperaturatan eta presioan,
kristal-solido kolorgeak badira ere, gutxi batzuk likidoak dira baldintza hauetan.
Haien propietate fisikoen eta kimikoen artean hauexek aipa ditzakegu [2]:
✔ Uretango disolbakortasuna baxua.
✔ Ez dira sukoiak.
B
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____100_____
✔ Oxidagaitzak.
✔ Hidrolizagaitzak.
✔ Elektroi-eroaletasun txikia.
Euren ezaugarriak direla eta BPKek industria-mailan hainbat aplikazio izan
dituzte, besteak beste [1-3]:
(1) Transformadoreak eta kapazitadoreak hozteko jariakin gisa.
(2) PVCa bezalako plastikoen malgutasuna gehitzeko eragile gisa.
(3) Prentsa-paperaren berziklapenean tinta kentzeko disolbatzaile gisa.
(4) Eragile iragazkaitz gisa.
Toxikotasunari dagokionez, BPKen isomeroen artean toxikoenak orto ez
diren kideak ditugu. Orto ez izateak bi fenilo-taldeak lotzen dituen
karbono/karbono-loturaren aldameneko posizioetan klororik ez izatea esan nahi
du. Orto ez diren BPK-kideei planukide ere deritze [2]. BPKen toxikotasun larria
DDTarena eta beste organoklorodun pestizidena baino txikiagoa da. 1968. urteko
Yushoko istripuan, 1500 Japoniarrek baino gehiagok BPKez kutsatutako arroz-
olioa hartu zutela ezaguna da. Han emandako osasun-arazo gehienak BPKekin
batera agertutako dibenzofunano polikloratuen (DFPKen) kausaz izan zirela
pentsa daiteke. BPKen toxikotasun kronikoari dagokionez, kloraknea da
ezagunena [2].
Ihesen, deposizioen, lurrunketen, etabarren kausaz, BPKen kantitate
handiak ingurugirora heldu dira. Euren iraunkortasuna dela eta, ingurugiroan
luzaroan aurki daitezke. Euren izaera hidrofoboaren eta uretan duten
disolbakortasun txikiaren kausaz, ur-ingurugiroan dauden BPKek sedimentuetan
eta biotan pilatzeko joera dute. Sedimentuek BPKen hustugune bezala jokatu dute
___________________________________________________________________ 5. atala
_____101_____
eta, ondorioz, kutsaduraren ikerketetan eta monitorizazioan garrantzitsuak dira
[1,3].
Azken urteotan, lurzoruetako BPKen erauzketarako ohiko metodoek baino
disolbatzailearen kantitate txikiagoak eta denbora laburragoak erabil dezaketen
zenbait erauzketa-teknika garatu eta optimizatu dira. Bibliografian, BPKen
mikrouhien bidezko erauketaren (MBEaren) [4-5], presiopeko jariakinen bidezko
erauzketaren (PJBEaren) [6] eta jariakin superkritikoen bidezko erauzketaren
(JSBEaren) [7-11] adibideak aurki daitezke.
Hala ere, bibliografian aurkitutako lan askok ez dute erauzketa-teknikaren
optimizazio sistematikoa egin. Lan honetan, lurzoruetako BPKen MBErako eta
PJBErako metodoak garatu ditugu. Optimizatu ditugun aldagaiak hauexek izan
dira: erauzketa-ontziaren barruko presioa, erauzketa-denbora, azetona-portzentaia
(b/b) azetona:n-hexano nahastean eta disolbatzailearen bolumena MBEaren
kasuan eta presioa, tenperatura eta erauzketa-denbora PJBEaren kasuan.
Optimizatutako metodoak lur egiaztatu bateko (481 EMEko) BPKak erauzteko
erabili ditugu eta emaitzak Soxhlet erauzketarekin erkatu ditugu. Erauziak guztiak
gas-kromatografia/masa-espektrometriaren (GK/Mearen) bidez analizatu eta
elektroien talken bidezko masa-espektrometriaren bidezko determinazioarako ere
metodo optimoa garatu dugu. Aurreko ataletan egin den bezala, 5.1. eskeman
optimizazio-prozesuan emandako urratsak bildu ditugu.
5.2. Lan Esperimentala
5.2.1. Mikrouhinen bidezko erauzketa
MBEaren esperimentuak 12 ontzitarako ahalmena eta presioa neurtzeko
kontrola duen MDS-2000 izeneko mikrouhinen bidezko disolbatzaile-
erauzketarako sistema itxian (CEM, Matthews, NC, EEBB) aurrera eraman ditugu.
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____102_____
BPKez kutsatutako lurzoruaren 0.2 g zehazki pisatu, labean 120°C-tan gau osoan
egon den 2 g sodio sulfato anhidroarekin nahastu eta koantitatiboki tefloizko
erauzketa-ontzira eraman ditugu. Ondoren, dibutil klorendatoaren eta 2,4,5,6-
tetrakloro-m-xilenoaren nahastearen 60 µL eta azetona:n-hexanoaren nahastea
lagin bakoitzean gehitu eta, apurketa-mintz berri bat jarrita dagoela ziurtatu
ondoren, erauzketa-ontzia itxi dugu. Lan honetan, esperimentu bakoitzerako
azetona:n-hexano nahastearen azetona-portzentaia, nahastearen bolumena, eta
erauzketarako presioa, denbora eta potentzia diseinu esperimentalak zehaztu
dizkigu. Erauzketa-baldintzak bi etapatan aurrera eraman dira. Lehenengo etapan,
potentzia osoa erabiliz, sistemak diseinu esperimentalak zehaztutako presioa lortu
du; bigarren etapan, aurretik lortutako presioa konstante mantendu eta potentzia
eta erauzketa-denbora diseinuaren arabera programatu ditugu (ikus 5.4. eta 5.5.
taulak). Era honetan, laginak nahi dugun presiopean daude erauzketak iraungo
duen denbora-bitarte osoan. Irradiazio-periodoa burutu denean, laginak
mikrouhin-labetik atera eta inguruko tenperatura lortu arte zabaltzeko itxaron
dugu. Erauzia aurrez aldetik azetona:n-hexano nahastearekin garbituta zegoen
beira-artilean zehar iragazi eta erauzitako laginaren azetona:n-hexanozko 7-10 mL-
ko garbiketarekin bildu dugu. Erauzia gutxi gora behera 2 mL-tara
nitrogenoarekin Turbovap LV Evaporator (Zymark, Hopkinson, MA, EEBB)
izeneko tresnan kontzentratu dugu.
___________________________________________________________________ 5. atala
_____103_____
Erkaketa481 EME erabiliz
NLREGMultiSimplex
BPKez kutsatutakolurzoru erreala
NLREG
NLREG
Soxhlet
Faktore-diseinuosoa
Aldagaiak
denbora azetona %
Baldintzaoptimoak
Errepikakortasunarenazteketa:
egun berean
NLREGMultiSimplex
Baldintzaoptimoak
Aldagaiak
presioa denbora potentzia %
MBE
Faktore-diseinuzatikatua
Aldagaiak
presioa denbora potentzia % azetona % bolumena
Diseinukonposatu
zentrala
Errepikakortasunarenazteketa:
egun berean egun desberdinetan
PJBE
Diseinu koposatuzentrala
Aldagaiak
presioa tenperatura denbora
Errepikakortasunarenazteketa:
egun berean
Baldintzaoptimoak
5.1. eskema Lurzoruetako BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet
erauzketaren optimizazioarako eta erkaketarako jarraitu ditugun urratsak.
5.2.2. Erauzien garbiketa
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____104_____
Analisiaren aurretik 4 mL min-1-eko fluxuko 10 mL n-hexanorekin garbituta
zegoen Florisil® kartutxora erauzia isuri dugu. Ondoren, erauzia ∼2 mL min-1-eko
fluxua duen n-hexanoaren 10 mL-rekin eluitu dugu. Eluatoa nitrogenoaren bidez
kontzentratu eta 5 mL-ko matraze aforatuan n-hexanoarekin diluitu dugu. Laginak
hozkailuan gorde ditugu analisia egin arte. Koantifikaziorako, erauziaren 200 µL 5
mL iso-oktanotan diluitu eta injekzio-ontzitxoetara eraman eta, ondoren, gas-
kromatografo/masa-espektrometroaren (GK/MEaren) bidez analizatu ditugu.
5.2.3. Presiopeko jariakinen bidezko erauzketa
PJBE 24 laginetarako karrusela duen ASE-200 (Dionex, CA, EEBB) sisteman
aurrera eraman ditugu. Lurraren 0.2 g pisatu, sodio sulfato anhidroaren 2 g-rekin
nahastu eta altzairu herdoilgaitzezko 11 mL-ko erauzketa-zelulara eraman dugu.
Dibutil klorendato eta 2,4,5,6-tetrakloro-m-xileno pestiziden ordezkoen
nahasturaren 60 µL lagin bakoitzean gehitu eta erauzketa-zelula itxi dugu.
Erauzketa-zelula bakoitzak iragaz-papera darama erauzketa-ontzian esekitako
hautsik ez biltzeko, batez ere 481 EMEa erauzterako orduan. Erauzketa-zelula
karruselean jarri eta diseinu esperimentalak proposatutako baldintzetan erauzi
dugu. Aztertu ditugun aldagaiak presioa, erauzketa estatikoaren denbora eta
tenperatura izan dira eta erauzketarako disolbatzailea konstante mantendu da
[(75:25 b/b) azetona:n-hexanoa]. Erauzketak bi ziklotan eta garbiketak erauzketa-
zelularen bolumenaren %50eko disolbatzailearen zorrotadarekin egin ditugu.
Erauzitako analitoak 90 s-tan zehar 150 psi-ko presiodun nitrogenoarekin purgatu
ditugu. Erauzia ∼2 mL-tara kontzentratu eta 5.2.2. atalean aipatu den bezala
garbitu dugu.
5.2.4. Soxhlet erauzketa
Lurraren 0.2 g zehazki neurtu, 2 g sodio sulfato anhidroarekin nahastu eta,
aurretik garbitutako paperezko kartutxora eraman ondoren, dibutil
___________________________________________________________________ 5. atala
_____105_____
klorendatoaren eta 2,4,5,6-tetrakloro-m-xilenoaren nahastearen 60 µL gehitu
ditugu. Laginak 3 ziklo h-1-eko errefluxuan eta azetona:n-hexanoaren 200 mL-tan
erauzi ditugu. Azetona:n-hexanoaren azetona-portzentaia eta erauzketa-denbora
diseinu esperimentalak zehaztu ditu. Giro-tenperaturataraino hoztu eta ∼2 mL iso-
oktano gehitu ondoren, 50°C-tan eta presio murriztuan zegoen errotabaporean,
erauziak ∼10 mL-taraino kontzentratu ditugu. Azken kontzentrazioa
nitrogenoaren korronte motelarekin burutu dugu. Paperezko kartutxoak
askatutako partikula finak eliminatzeko, erauzia zentrifugatu eta ondoren, 5.2.2.
atalean aipatu dugun bezala, erauziaren garbiketa egin dugu.
5.2.5. Erreaktiboak
2.7-8 µg mL-1-eko kontzentrazio-tartean 10 BPK dituen PCBs-CEE-C
nahastea CromLab-etik (Bartzelona, Espainia) lortu dugu. Dibutil klorendatoa
(1971.3 µg mL-1) eta 2,4,5,6-tetrakloro-m-xilenoa (2000.1 µg mL-1) dituen EPA
8080/8270 pestiziden ordezkoen nahastea Supelco-ri (Bellefonte, PA, EEBB) erosi
diogu. Biltegiratzean zehar gertatutako estandarren masa-galerak kontrolatu
ditugu [3] eta inoiz ez dira %1a baino altuagoak izan. n-Hexanoa, iso-oktanoa eta
azetona LabScan-i (Dublin, Irlanda) erosi dizkiogu eta hiruren purutasuna %95a
baino altuagoa da. Sodio sulfato anhidroa (oso purua) Panreac-i (Bartzelona,
Espainia) erosi diogu. Sep-Pak® Plus Florisil® kartutxoak Waters-i (Milford, MA,
EEBB) erosi dizkiogu. Disoluzioak guztiak 4°C-tan eta ilunpetan gorde ditugu.
Beirazko materiala guztia A gradukoa da eta laborategiko tenperaturatan kalibratu
dugu.
Optimizazio-esperimentuetarako, BPKak kontzentrazio ezezagunean dituen
lurzorua erabili dugu (Adirondack S.A., Zamudio, Bizkaia). Disoluzio
estandarreko BPKen erretentzio-denborarekin eta masa-espektroekin bat datozen
BPKen (KB-101-aren, KB-153-aren, KB-138-aren eta KB-180-aren) kontzentrazioa
neurtu dugu eta bai MBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa lau BPK
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____106_____
hauekin aurrera eraman dugu. Garatutako bi metodoen eraginkortasuna
neurtzeko, 481 EME BCR-tik (Brusela, Belgika) industria-lurra lortu dugu.
5.2.6. Erauzien analisia
GK/MEaren kalibrazio-kurba ezartzeko, 37 eta 418 ng mL-1-eko
kontzentrazioko disoluzio estandarren bolumen desberdinak injektatuz (1-3 µL
tartean) 5 puntutako kalibrazioa egunero egin dugu. Lau erauzien injekzioaren
ostean, GK/MEaren erantzunean aldaketarik eta oroimen-tontorrik ez daudela
frogatzeko, kalibrazio-puntu bat eta zuri bat injektatu ditugu. Kromatografia-
tontorren azalerak erregresio linealaren bidez doitu eta emaitzak 5.3. taulan bildu
ditugu. Koantifikaziorako, maila anitzdun kalibrazioaren batez besteko erantzun-
faktoreak erabili ditugu.
5.1. taula BPKen GK/MEaren analisiarako kalibrazioaren parametro
estatistikoak.
Parametroak
KB-8 KB-28 KB-20 KB-52 KB-35 KB-101 KB-118 KB-153 KB-138 KB-180
Tarte lineala (pg)
64-1920
40-1200
40-1200
40-1200
50-1488
28- 840 31- 936 28- 840 26- 792 22- 648
r2 0.999 0.998 0.999 0.998 0.993 0.994 0.997 0.998 0.999 0.998
Detekzio-mugaa (pg)
32 30 23 28 97 50 42 27 20 21
Injekzioen arteko % DEE puntu baxuena
2.9 4.6 6.6 5.6 3.7 4.6 6.7 5.9 4.7 3.6
Injekzioen arteko % DEE puntu altuena
6.6 5.4 6.5 4.8 7.3 4.6 5.3 5.4 6.8 6.7
a Detekzio-muga estimatzeko kalibrazio-kurbaren desbideratze estandar osoaren
hirukoitza erabili dugu.
___________________________________________________________________ 5. atala
_____107_____
Erauziak Hewlett-Packard (Avondale, PA, EEBB) Model 6890 Series
injektore automatikoa erabiliz injektatu eta Hewlett-Pacard 5989 MS Engine masa-
espektrometrora lotuta dagoen Hewlett-Packard gas-kromatografoan analizatu
ditugu. Laginak 30 m-ko luzera, 0.25 mm-ko barne-diametroa eta 0.25 µm-ko
lodierako geruzadun TRB-1701 (Tracer, Sant Cugat del Vallés, Espainia) zutabe
kapilarean injektatu ditugu. Zutabearen tenperatura 80°C -tan mantendu dugu 1
min-tan zehar; ondoren, 25°C min-1 -eko abiadurarekin 170°C-tara igo arazi; 3°C
min-1-eko abiadurarekin 260°C-tara igo arazi eta, azkenik, 260°C-tan 7 min-tan
zehar mantendu dugu. Gas garraiatzaile gisa N-50 (%99.999) kalitateko helioa
erabili dugu, fluxua 2.07 mL min-1-ekoa eta zutabearen buruan presioa 20 psi-koa
izanik. 1-3 µL-ko injekzio- bolumenak banaketa gabeko moduan erabili ditugu eta
injekzio-tenperatura 270°C-tan mantendu dugu. Datu koantitatiboak lortzeko
masa-espektrometroa ioi bakarreko monitorizazio moduan (IBM moduan) jarri eta
m/z balio hauexek jarraitu ditugu: 222, 224 KB-8-rako, 256, KB-28-rako, 256, 258
KB-20-rako, 292, 220 KB-52-rako, 256, 258 KB-35-erako, 324, 326 KB-101-erako, 324,
326 KB-118-rako, 360, 632 KB-153-rako, 360, 362 KB-138-rako eta 394, 396 KB-180-
rako. Instrumentua egunero kalibratu dugu perfluorotributilaminarekin
(PFTBArekin). GK/MEaren (gas-kromatografo/masa-espektrometroaren)
erantzun hoberena lortzeko, diseinu konposatu zentrala erabiliz, zatiketa-
denboraren (min), elekroien energiaren (eV) eta gainpotentzialaren optimizazioa
egin dugu.
5.3. Emaitzak eta Eztabaida
5.3.1. BPKen elektroien talken bidezko masa-
espektrometriaren optimizazioa
BPKen elektroien talken bidezko masa-espektrometriaren bidezko
optimizaziorako diseinu konposatu zentralaren hurbilketa erabili dugu. Aztertu
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____108_____
ditugun aldagaiak hauexek izan dira: elektroien energia (eV), zatiketa gabeko
denbora (min) eta masa-espektrometroaren kalibraziotik lortutako voltaiari
ezarritako gainpotentziala (V). Azkerta hau diseinu konposatu zentralaren bidez
burutu eta erdiko puntua hiru aldiz errepikatu da. 5.2. taulan saioen diseinuaren
matrizea eta hamar BPKtarako lortutako erantzunak bildu ditugu.
5.2. taulako datuak NLREG [12] erregresio ez-linealen analisirako
programaren bidez egin dugu. Diseinu konposatu zentralaren ekuaziorik
orokorrena (5.1) ekuazioan ikus daiteke:
Y x x x x x x xx x x x x x x x
= + + + + + +
+ + + +
β β β β β β
β β β β β0 1 1 2 2 3 3 1 2 1 2 1 3 1 3
2 3 2 3 1 1 12
2 2 22
3 3 32
1 2 3 1 2 3
(5.1)
non x1 elektroien energia (eV), x2 zatiketa-denbora (min) eta x3 gainpotentziala
diren. KB-8-rako, KB-52-rako eta KB-180-rako NLREG-ek itzulitako balioak 5.3.
taulan bildu ditugu. Ikus daitekenez, erabilitako tarte esperimentalean BPKen
analisian zatiketa-denborak izan ezik, beste aldagai biek (elektroien-energiak eta
gainpotentzialak) eragina daukate. 5.2. irudian diseinu konposatu zentralean
lortutako erantzun-gainazala ikus daiteke. Zenbat eta gainpotentziala altuagoa
izan, gero eta handiago da erantzuna eta, gainpotentzialaren edozein baliotarako,
elektroien energiaren balio ertainetan erantzun maximoa aurkitu dugu.
5.2. taula Elektroien bidezko masa-espektrometriaren optimizaziorako eraiki
dugun diseinu konposatu zentralaren matrizea eta erantzunen balioak.
# Datuen matrizea Erantzuna
eV min V KB-8 KB-28 KB-20 KB-52 KB-35 KB-101 KB-118 KB-153 KB-138 KB-180
1 35 1.25 94 457292 256245 193855 110600 252600 71715 74208 76714 47905 46460
2 45 1.25 94 596003 328403 243142 138401 322048 91027 90311 97079 61591 59717
3 35 2.75 94 459631 245554 182861 118115 236056 81178 77712 84196 52637 48849
4 45 2.75 94 553240 291617 213436 136198 278316 93174 88339 96146 60446 54881
___________________________________________________________________ 5. atala
_____109_____
5 35 1.25 307 830008 491672 363331 257567 462616 203812 190113 214476 136454 119475
6 45 1.25 307 1186534 623493 462059 315475 575333 233929 218818 242643 152618 136448
7 35 2.75 307 913844 483791 358104 255153 452271 207313 189783 222299 138503 128788
8 45 2.75 307 1189171 617159 455541 311813 569396 240285 216691 250679 158272 145912
9 49 2.00 189 783558 399204 294185 200046 354111 153060 136391 159632 98874 90359
10 31 2.00 189 452291 234700 174918 127610 217424 109681 96307 113982 72216 69524
11 40 3.30 189 1016401 565848 418307 267388 522364 222564 200930 196416 120795 138132
12 40 0.70 189 965024 533336 398575 255034 488501 212681 183937 188058 117557 133920
13 40 2.00 402 2112856 1181354 884995 569647 1092704 478078 413942 419950 272644 299922
14 40 2.00 0 417247 225331 165840 106013 203364 90139 75904 80834 49731 58966
15 40 2.00 189 890315 496969 369202 236448 454937 202707 173053 182724 112303 130524
16 40 2.00 189 892158 498193 367550 238203 451933 201879 168920 181959 112908 128196
17 40 2.00 189 873617 485226 360034 231999 438973 198829 160336 177734 110256 127545
Baldintza optimoak MultiSimplex [13] programan inplementatutako
simplex [14] metodoarekin determinatu ditugu. Helburu honekin, 5.3. taulako
datuak EXCElaren orrian sartu eta MultiSimplex programak proposatutako
baldintza bakoitzerako BPK bakoitzaren erantzuna kalkulatu dugu. Alde batetik,
MultiSimplex programak ahalik eta gainpotentzial altuenak proposatu ditu.
Potentziala 400 V baino gehiago gehitzea komenigarria ez denez, gainpotentziala
400 V-etan finkatu dugu. Bestalde, MultiSimplex programak 41-42 eV bitarteko
elektroi-energiak proposatu ditu.
5.3. taula Elektroien talkaren bidezko masa-espektrometriaren
optimizaziorako eraikitako diseinu konposatu zentralerako lortutako parametroen
balioak.
β0 β1 β11 β33 r2
KB-8 -7 x 106 4 x 105 -4 x 103 7.90 0.894
KB-52 -2 x 106 9 x 104 -1 x 103 2.26 0.915
KB-180 -1 x 106 6 x 104 -740 1.15 0.855
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____110_____
Emaitza hauek grafikoki lortutakoekin bat datoz eta ondorioz BPKen
elektroien talken bidezko masa-espektrometriaren bidezko determinaziorako
baldintza optimoak 400 V-eko gainpotentziala, 41-42 eV-eko elektroien energian
eta 2 min-ko zatiketa-denboran ezarri dugu. Zatiketa gabeko denboraren balioa
arbitrarioki ezarri dugu, erantzun-gainazalak aldagai honekiko menpekotasunik
ez baitu (β2 = β22 = β123 = 0).
0 100 200 300 4003035404550
0.0E+005.0E+041.0E+051.5E+052.0E+052.5E+053.0E+05
erantzuna
gainpotentziala
elektroien energia
5.2. irudia Elektroien talken bidezko masa-espektrometriaren optimizazioan
lortutako KB 180-aren erantzun-gainazala.
5.3.2. Faktore-diseinu zatikatua mikrouhinen bidezko
erauzketarako
Mikrouhinen bidezko erauzketaren optimizaziorako eraikitako faktore-
diseinu zatikatuan kontuan hartu ditugun aldagaiak hauexek izan dira: erauzketa-
presioa, mikrouhin-potentziaren portzentaia, erauzketa-denbora, disolbatzailearen
bolumena eta azetona:n-hexano nahastearen azetona portzentaia bolumenetan.
___________________________________________________________________ 5. atala
_____111_____
Diseinu honen helburua MBEan eragina duten aldagaiak ezagutzea, hots, zein
aldagaik faktoreak diren aztertzea da. Bi mailako faktore-diseinuaren esperimentu
kopurua handia da (25) eta horregatik zatikapen-maila bi sartu eta azetona-
portzentaia eta disolbatzailearen bolumena, 5.2. eta 5.3. ekuazioetan adierazita
dagoen moduan, beste hiru aldagaien (presioaren, denboraren eta potentziaren)
konbinazio bezala definitu ditugu.
azetona-portzentaia ≡ presioa × denbora × potentzia
(5.2)
bolumena ≡ presioa × denbora (5.3)
Azetona-portzentaia eta disolbatzailearen bolumena zatiketarako aukeratu
ditugu, a priori, beste hiru aldagaiekin (presioarekin, denborarekin eta
potentziarekin) interakzio gutxien dituzten aldagaiak baitira. Zortzi
esperimentutako bi mailako faktore-diseinu zatikatua, gehi erdiko hiru puntu
aukeratu ditugu. Kalibraziorako BPKen erretentzio-denborarekin eta masa-
espektroekin bat datozen BPKen (KB-101-aren, KB-153-aren, KB-138-aren eta KB-
180-aren) kontzentrazioa jarraitu dugu. Lau BPK hauen benetazko kontzentrazioa
ezezaguna denez, 5.4. ekuazioan adierazi den bezala, datuak normalizatu ditugu.
Diseinuaren matrizea eta 11 saioen emaitza normalizatuak 5.4. taulan bildu
ditugu.
Balio normalizatua = ( )x xs
i − (5.4)
non xi BPK baten eta saio baten kontzentrazioaren balioa, x BPK bakoitzaren 11
saioen batez besteko balioa eta s saioen guztien desbideratze estandarra diren.
5.5. ekuazioan faktore-diseinu zatikaturako idatz daitekeen funtziorik
orokorrena adierazi dugu.
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____112_____
Y x x x x x x xx x
= + + + + ++
β β β β β ββ
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 13 1 3
23 2 3
(5.5)
non x1 presioa, x2 erauzketa-denbora, x3 potentzia-portzentaia, x4 azetona-
portzentaia eta x5 disolbatzailearen bolumena diren. Balioak normalizatuta
daudelako β0 parametroa ez dugu 5.5. ekuazioan sartu. 3. atalean azaldu
genuenez, azetona-portzentaia eta disolbatzailearen bolumena beste hiru
aldagaien konbinazio bezala definitu ditugulako (ikus 5.2. eta 5.3. ekuazioak), β12
eta β24 parametroak ez ditugu ekuazioan sartu.
5.4. taula BPKen mikrouhinen bidezko erauzketaren (MBEaren)
optimizaziorako faktore-diseinu zatikatuaren matrizea eta balio normalizatuak.
# Diseinuaren matrizea Balio normalizatuak
Presioa(psi)
Denbora(min)
Potentzia (%)
Azetona (%)
Bolumena(mL)
KB-101 KB-153 KB-138 KB-180
1 16 16.5 44 30 30 -1.667 -1.343 -1.366 -1.567
2 26 16.5 44 70 15 -0.091 -0.761 -0.900 -0.774
3 16 33.5 44 70 15 -0.176 -0.237 -0.469 -0.382
4 26 33.5 44 30 30 -0.468 -0.447 -0.588 -0.538
5 16 16.5 70 70 30 -0.910 -0.910 -0.607 -0.604
6 26 16.5 70 30 15 -1.165 -0.342 -0.119 -0.522
7 16 33.5 70 30 15 -0.467 0.243 0.100 -0.097
8 26 33.5 70 70 30 0.449 -0.197 -0.249 -0.121
9 21 25 57 50 20 0.958 -0.379 -0.253 0.171
10 21 25 57 50 20 0.846 0.825 1.051 1.237
11 21 25 57 50 20 1.578 2.091 2.215 1.894
Faktore-diseinu zatikaturako lortutako parametroetatik potentzia-
portzentaiak erauzketaren eraginkortasunean eraginik ez duen aldagai bakarra
dela lor dezakegun ondorio bakarra da (β3 = 0 eta β13 eta β23 magnitude berdina
___________________________________________________________________ 5. atala
_____113_____
baina aurkako ikurra). Beste lau aldagaiak (presioa, erauzketa-denbora, azetona-
portzentaia eta disolbatzailearen bolumena) lau BPKen erauzketa-prozesuan
faktoreak dira. Gainera, parametroek ikur eta magnitude berdina dute.
5.3.3 Diseinu konposatu zentrala mikrouhinen bidezko
erauzketarako
Faktore-diseinu zatikatutik potentzia-portzentaia haren erdiko balioan
(%57ko portzentaian) finka dezakegu. Diseinu konposatu zentrala eraikitzeko
bigarren aldagai bat finkatu beharko genuke. Hasieran, azetona-portzentaia balio
altu batean finkatzea pentsatu dugu, disolbatzaileen nahaste polarrak MBEan
eraginkorragoak baitira [15,16]. Disolbatzailearen bolumen handiak erabili
ditugunean, ordea, laginak sistematikoki lehortu zaizkigu. Honen arrazoia zera
izan daiteke: disolbatzaile polarraren bolumenaren eta lagin solidoaren arteko
erlazio altua. Egoera hauetan, lagin solidoak ezik, disolbatzaileak zurgatuko du
mikrouhin-energia gehiena [16]. Ondorioz, disolbatzailearen bolumena 15 mL-tan
finkatu dugu eta diseinu konposatu zentrala eraiki dugu beste hiru aldagaiekin:
erauzketa-ontziaren barruko presioa, erauzketa-denbora eta azetona-potzentaia
azetona:n-hexanoaren nahastean. Bi mailako faktore-diseinua, gehi izar
ortogonaleko diseinu konposatua, gehi erdiko bi puntuko matrizea eraiki dugu.
5.5. taulan matrizearen diseinua eta saio bakoitzeko normalizatutako
kontzentrazioen balioak bildu ditugu.
Aurretik aipatutako metodologia berdina jarraituz, 5.5. taulako datuak
NLREG programaren bidez tratatu ditugu. 5.6. ekuazioan diseinu konposatu
zentralaren funtzio orokorrena adierazi dugu:
Y x x x x x x x x xx x x x x x= + + + + + +
+ + +
β β β β β β
β β β β1 1 2 2 3 3 12 1 2 13 1 3 23 2 3
11 12
22 22
33 32
123 1 2 3
(5.6)
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____114_____
x1 erauzketa-ontziaren barruko presioa, x2 erauzketa-denbora eta x3 azetona-
portzentaia da. Kontzentrazioaren balioak normalizatuak daudelako, β0 terminoa
ez dugu 5.6. ekuazioan sartu. 5.6. taulan NLREG programaren bidez lortutako
parametroak bildu ditugu. Faktore-diseinu zatikatuan gertatu den bezala, lau
BPKen parametroek magnitude eta ikur berdina dute.
5.5. taula BPKen MBEaren optimizaziorako eraikitako diseinu konposatu
zentralaren matrizea eta balio normalizatuak.
# Diseinuaren matrizea Balio normalizatuak
Presioa (psi)
Denbora (min)
Azetona (%)
KB-101 KB-153 KB-138 KB-180
1 16 16.5 50 -0.630 -0.800 -0.801 -0.763
2 26 16.5 50 -1.314 0.798 0.658 0.944
3 16 33.5 50 0.382 -0.047 -0.223 -0.213
4 26 33.5 50 -0.116 -0.711 -0.854 -0.878
5 16 16.5 70 0.254 -0.103 -0.088 -0.052
6 26 16.5 70 1.982 2.216 2.201 2.351
7 16 33.5 70 1.562 1.575 1.665 1.546
8 26 33.5 70 0.401 0.279 0.320 0.581
9 30 25.0 60 0.031 0.099 0.185 0.165
10 13 25.0 60 -1.095 -1.161 -1.152 -1.927
11 21 40.0 60 0.942 0.623 0.640 0.319
12 21 10.0 60 -0.523 -0.748 -0.809 -0.923
13 21 25.0 77 0.228 -0.310 -0.323 -0.614
14 21 25.0 33 -1.922 -1.817 -1.687 -1.494
15 21 25.0 60 -0.089 0.169 0.192 0.015
16 21 25.0 60 -0.092 -0.069 0.077 -0.058
5.6. taula BPKen MBEaren optimizaziorako eraikitako diseinu konposatu
zentralerako lortutako parametroen balioak.
___________________________________________________________________ 5. atala
_____115_____
β1 β2 β3 β22 β13 β23 β123 r2
KB-101 -0.295 a -0.056 0.0039 0.0089 -0.00013 0.81
KB-153 -0.138 -0.175 0.0082 0.0086 -0.00029 0.81
KB-138 -0.143 -0.172 0.0081 0.0086 -0.00026 0.80
KB-180 -0.136 -0.169 0.0081 0.0083 -0.00028 0.80
a Parametroa eredutik kendu dugu.
Baldintza optimoak MultiSimplex programan inplementatutako simplex
metodoa erabiliz balioztatu ditugu. Baldintza optimo hauek lortu ditugu: %57ko
potentzia-portzentaian eta 21 psi-tan 40 min-tan zehar 74:26 (b/b) azetona:n-
hexanoaren nahastearen 15 mL-rekin erauzketa.
5.3.4. Diseinu konposatu zentrala presiopeko jariakinen
bidezko erauzketarako
Bi mailako faktore-diseinua, gehi izar ortogonaleko diseinu konposatua,
gehi erdiko bi puntuko matrizea eraiki dugu eta aldagaiak hauexek izan dira:
presioa, erauzketa estatikoaren denbora eta tenperatura. 5.7. taulan diseinuaren
matrizea eta saio bakoitzaren kontzentrazioen balio normalizatuak bildu ditugu.
5.7. taulako datuak NLREG programaren bidez analizatu ditugu eta 5.7.
ekuazioan diseinu konposatu zentralerako ekuazio orokorrena adierazita dator:
Y x x x x x x x x xx x x x x x= + + + + + +
+ + +
β β β β β β
β β β β1 1 2 2 3 3 12 1 2 13 1 3 23 2 3
11 12
22 22
33 32
123 1 2 3
(5.7)
x1 presioa, x2 erauzketa denbora eta x3 tenperatura da. Kontzentrazioaren balioak
normalizatuak daudelako, β0 terminoa ez dugu sartu 5.7. ekuazioan.
NLREG programak itzulitako parametroak 5.8. taulan bildu ditugu. Ikus
daitekenez, hiru aldagaiek (presioak, erauzketa-denborak eta tenperaturak)
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____116_____
erauzketa-prozesuan eragina dute. β2 parametroa (erauzketa estatikoaren
denboraren parametroa) izan ezik, eredutik kendu ez diren parametroek ikur eta
magnitude berdina daukate KB guztietarako. β2 parametroak aurkako ikurra
dauka KB-101-erako eta KB-138-rako. NLREG programatik lortutako
parametroetatik aldagai bakoitzak erauzketa-prozesuaren eraginkortasunean
nolako eragina duen ikustea zaila da. Gainera, erauzketa prozesuaren
optimizazioaren helburua analito guztietarako baldintza optimo orokorrak
aurkitzea denez, berriro ere baldintza optimoak definitzeko MultiSimplex
programa erabili dugu. Simplex-ek aztertutako lau BPKen erauzketarako baldintza
optimoak hauexek direla proposatu du: 2100 psi-ko presiopean eta 100°C-tan 13
min-ko erauzketa. Baldintza optimizatuak eta EPAren 3545 metodoak [17]
proposatutako baldintzak (1500-2000 psi-ko presiopean eta 100°C-tan 5 min-ko
erauzketa) berdintsuak dira.
5.7. taula BPKen PJBEaren optimizaziorako eraikitako diseinu konposatu
zentralaren matrizea eta balio normalizatuak.
# Diseinuaren matrizea Balio normalizatuak
Presioa (psi)
Denbora (min)
Tenperatura (%)
KB-101 KB-153 KB-138 KB-180
1 1300 5 95 0.683 -0.019 0.691 0.214 2 2100 5 95 1.043 -1.673 0.909 -0.265 3 1300 13 95 0.563 1.460 1.210 0.710 4 2100 13 95 2.146 1.678 2.062 1.880 5 1300 5 155 0.202 0.416 0.146 -0.151 6 2100 5 155 -0.437 -0.698 -0.508 -0.615 7 1300 13 155 0.426 0.568 -0.281 0.262 8 2100 13 155 -1.486 -0.948 -1.239 -1.624 9 2400 9 125 0.238 0.653 -0.231 0.873
10 1000 9 125 -0.950 -0.115 -0.417 -0.384 11 1700 16 125 -0.510 -0.783 -0.656 -0.424 12 1700 2 125 -1.817 -1.449 -1.978 -1.838
___________________________________________________________________ 5. atala
_____117_____
13 1700 9 180 -0.904 -0.097 -0.625 -0.876 14 1700 9 70 0.387 0.995 0.665 1.458 15 1700 9 125 -0.009 -0.059 -0.142 0.219 16 1700 9 125 -0.487 -0.126 -0.232 -0.313
5.8. taula BPKen PJBEaren optimizazioan lortutako parametroak.
β1 β2 β3 β22 β33 β12 β23 β1 r2
KB-101 a -0.806 0.0006 0.0050 -3.6e-6 0.75
KB-153 -0.002 -0.015 0.0001 0.0005 -1.9e-6 0.74 KB-138 0.427 0.036 -0.021 0.0001 0.0002 -1.4e-6 0.85 KB-180 -0.001 -0.024 0.0004 0.0018 -1.9e-6 0.81
a Parametroa eredutik kendu dugu.
5.2.5. Faktore-diseinu osoa Soxhlet erauzketarako
BPKen Soxhlet erauzketaren optimizazioan azetona-portzentaia eta
erauzketa-denbora aztertu ditugu eta, horretarako, bi mailako faktore-diseinu
osoa, gehi erdiko hiru puntu erabili ditugu. Diseinuaren matrizea eta zazpi saioen
emaitzak 5.9. taulan bildu ditugu.
5.8. ekuazioan faktore-diseinu osoari dagokion funtzio orokorra daukagu.
Y x x x x= + +β β β1 1 2 2 12 1 2 (5.8)
x1 erauzketa-denbora eta x2 azetona-portzentaia da.
5.9. taula BPKen Soxhlet erauzketaren optimizaziorako eraikitako faktore-
diseinu osoaren matrizea eta balio normalizatuak.
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____118_____
# Diseinuaren Matrizea Balio normalizatuak
Denbora (h) Azetona (%) KB-101 KB-153 KB-138 KB-180
1 8 25 -1.297 -1.420 -1.537 -1.484
2 24 25 -0.783 -0.897 -0.859 0.795
3 8 75 0.208 0.466 1.230 0.422
4 24 75 1.872 1.791 -0.299 1.924
5 16 50 0.279 0.353 1.105 0.349
6 16 50 0.473 -0.419 -0.119 -0.284
7 16 50 0.298 0.357 1.094 0.078
NLREG programaren bidez lortutako parametroekin 5.3. irudian KB-101-
aren erantzun-gainazalaren hiru dimentsiotako grafikoa eraiki dugu. Erauzketa-
denbora luzeek eta azetona-portzentaia altuek erauzketaren etekinak hobetu
dituztela ikus daiteke. Disolbatzaileen nahastean disolbatzaile polarraren
gehiketak BPKen erauzketaren eraginkortasuna handitu du [3]. Beraz, 24 ordutan
zehar (75:25 b:b) azetona:n-hexanoaren 200 mL-rekin erauztean baldintza
optimoak lortu ditugu. Beste hiru BPKek joera antzekoa dute.
5.3.5. MBEaren errepikakortasunaren ebaluazioa
BPKen MBEaren errepikakortasuna aztertzeko hiru egunetan zehar bost
lagin egunero baldintza optimoetan [(74:26 b/b) azetona:n-hexano nahastearen 15
mL-tan 21 psi-ko presiopean eta %47ko potentzia-portzentaian 40 min-tan] erauzi
ditugu. Hiru egun horietan lortutako emaitzak 5.10. taulan bildu ditugu.
___________________________________________________________________ 5. atala
_____119_____
25 35 45 55 65 758
1420
-1-0.50
0.51
1.52
2.5
balio normalizatuak
% azetona
t(h)
5.3. irudia KB-101-aren Soxhlet erauzktarako faktore-diseinu osotik lortutako
erantzun-gainazala.
5.10. taulako emaitzak analisi-bariantzaren bidez analizatu ditugu. %95eko
konfidantza-mailan, KB-101-ak eta KB-138-ak ez dute desberdintasun nabarmenik
erakutsi, ez egun berean erauzitako laginen artean, ezta egun desberdinetakoen
artean ere (ikus 5.11. taula). KB-180-ak egun bereko laginetan eta KB-153-ak
egunen desberdinetako laginen artean desberdintasun nabarmenak erakutsi
dituzte.
5.10. taula Hiru egunetan zehar MBEaren bidez erauzitako BPKen 15 laginen
kontzentrazioa (µg g-1).
# KB-101 KB-153 KB-138 KB-180
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
1 183 183 183 786 772 714 919 894 868 843 877 868
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____120_____
2 181 171 163 749 689 682 864 793 785 785 684 675
3 194 168 170 794 641 664 912 825 784 864 818 760
4 178 168 188 702 692 677 815 813 879 774 756 843
5 184 174 176 757 722 684 878 825 829 816 716 786
5.11. taula Konposatuen F parametroaren balioak egunean eta egunen artean
eta F parametroaren balio kritikoak.
F egunean F egunen artean
KB-101 0.76 2.76
KB-138 2.01 2.93
KB-180 4.04 1.25
KB-153 2.12 7.46
Balio kritikoak
3.84 4.46
Aurreko ataletan aipatu dugun bezala, bariantza osoa analisiaren
bariantzaren eta, egun bereko eta egun arteko bariantzen batura bezala adieraztea
erabaki dugu.
s s s sosoa a bereko arteko2 2 2 2= + + (5.9)
sosoa2 bariantza osoa, sa
2 analisiaren bariantza, sbereko2 egun bereko bariantza eta
sarteko2 egunen arteko bariantza da.
Analisiaren desbideratze erlatiboak, egun bereko desbideratze erlatiboak,
egunen arteko desbideratze erlatiboak eta 5.9. ekuazioaren bidez kalkulatutako
desbideratze erlatibo osoak 5.12. taulan bildu ditugu. DEEaren (desbideratze
estandar erlatiboaren) balioak egokiak dira BPK guztietarako.
___________________________________________________________________ 5. atala
_____121_____
5.12. taula Analisiaren desbideratze erlatiboak, egun bereko desbideratze
erlatiboak, egunen arteko desbideratze erlatiboak eta desbideratze erlatibo osoak
BPKen MBErako.
DEE (%)
Konposatua analisia egun berean egunen artean osoa
KB-101 1.8 4.1 3.3 5.5 KB-153 1.2 3.4 5.6 6.6 KB-138 6.1 4.9 3.3 8.2 KB-180 5.1 8.2 3.0 9.8
5.3.6. MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren
erkaketa
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren erkaketa egiteko 481
EMEaren bost lagin MBEaren eta PJBEaren baldintza optimoetan [(74:26 b/b)
azetona:n-hexano nahastearen 15 mL-tan, 21 psi-ko presiopean, %47ko potentzia-
portzentaian eta 40 min-tan zehar eta 2100 psi-ko presiopean eta 100°C-tan 13 min-
ko erauzketa, hurrenez hurren] eta beste hiru Soxhlet erauzketaren baldintza
optimoetan [(75:25 b/b) azetona:n-hexano nahastearen 200 mL-tan 24 ordutan
zehar] erauzi ditugu. MBEren bidez erauzitako 481 EMEaren laginak baldintza
optimoetan bererauzi ditugu. Lehen eta bigarren erauzketei dagozkien
kromatogramak 5.4. irudian bildu ditugu eta, ikus daitekeenez, bigarren erauzketa
ez da beharrezkoa.
5.13. taula Lur egiaztatutuaren (481 EMEaren) bost laginen kontzentrazioak
(µg g1-) eta %DEEak.
PJBE MBE Soxhlet Balio egiaztatua
K (µg g-1) %DEE K (µg g-1) %DEE K (µg g-1) %DEE K (µg g-1) %DEE
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____122_____
KB-101 33±2 6.06 37±1 2.70 32±7 21.87 37±3 8.11
KB-118 12±2 16.66 10±1 10.00 9.0±0.4 4.44 9.0±0.7 7.77
KB-153 128±12 9.36 129±9 6.98 111±10 9.01 137±7 5.11
KB-180 130±7 5.38 121±6 4.96 114±14 12.28 124±6 4.84
___________________________________________________________________ 5. atala
_____123_____
(a)
(b)
5.4. irudia 481 EMEaren MBEren lehen (a) eta bigarren (b) erauzketen ioi
bakuneko monitorizazioren bidez lortutako kromatogramak.
481 EMEan agertu diren BPKtatik KB-101-aren, KB-118-aren, KB-153-aren
eta KB-180-aren kontzentrazioak determinatu ditugu. MBEaren, PJBEaren eta
Soxhlet erauzketaren bidez lortutako emaitzak eta balio egiaztatuak 5.13. taulan
bildu eta 5.5. irudian erkatu ditugu. MBEaren eta PJBEaren bidez lortutako balioak
eta balio egiaztatuak bat datoz. Soxhlet erauzketaren bidez lortutako etekinak
baxuagoak baina, hala ere, MBEaren eta PJBEaren bidez lortutako etekinekiko
konparagarriak dira.
BPKen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta erkaketa _______________
_____124_____
0
20
40
60
80
100
120
140
160
KB-101 KB-118 KB-153 KB-180
K (ug g-1)MBE
Soxhlet
balio egiaztatua
PFBE
5.5. irudia PJBEaren, MBEaren eta Soxhlet erauzketaren bidez lortutako
emaitzen eta 481 EME industria-lur egiaztatuaren balioen erkaketa.
5.4. Bibliografia
[1] BAIRD C., Environmental Chemistry, 2. edizioa, W.H. Freeman and
Company, New York, 1998.
[2] CONNELL D.W., Basic Concepts of Environmental Chemistry, CRC Press
LLC, Boca Raton, Florida, 1997.
[3] SMEDES F. eta de Boer J., Trends in Anal. Chem., 1997, 16(9), 503.
[4] LOPEZ-AVILA V., Young R., Benedicto P., Ho P., Kim R. eta Beckert W.F.,
Anal. Chem., 1995, 65, 2096.
[5] LOPEZ-AVILA V., Young R. eta Beckert W.F., Environ. Sci. Technol., 1995,
29, 2709.
___________________________________________________________________ 5. atala
_____125_____
[6] RICHTER B.R., Jones B.A., Ezzell J.L., Porter N.L., Avdalovic N. eta Pohl C.,
Anal. Chem., 1996, 68, 1033.
[7] PYLE S.M. eta Setty M.M., Talanta, 1991, 38, 1125.
[8] DAVID F., Verschuere M. eta Sandra P., Fresenius J. Anal. Chem., 1992, 344,
479.
[9] BOWADT S. eta Johansson B., Anal. Chem., 1994, 66, 667.
[10] BOWADT S., Johansson B., Wunderli S., Zennegg M., de Alencastro L.F. eta
Grandjean D., Anal. Chem., 1995, 67, 2424.
[11] YANG Y., Bowadt S., Hawthorne S.B. eta Miller D.J., Anal. Chem., 1995, 67,
4571.
[12] SHEROD P.H., NLREG-Nonlinear Regression Analysis Program, Nashville,
1995.
[13] BERGSTRÖM & Öberg MultiSimplex (1.0 version), Gullberna Park,
Karlskrona, Suedia, 1997.
[14] NELDER J.A. eta Mead R., Comput. J., 1965, 7, 308.
[15] BARNABAS I.J., Dean J.R., Fowlis I.A. eta Owen S.P., Analyst, 1995, 120,
1897.
[16] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A., Cela R., Paré J.R.J., Analyst, 1997,
122, 133.
[17] Test Methods for Evaluating Solid Waste, EPA SW-843, 3. edizioa, Update
III US GPO, Washington DC, 1995.eko uztaila.
6. HZH Isomeroen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet Erauzketaren Optimizazioa eta Erakaketa
6.1. Sarrera
M unduko bigarren gerratean zehar, ziklohexanoaren deribatu bat
sintetizatu zen, 1,2,3,4,5,6-hexakloroziklohexanoa (HZH) hain zuzen
ere, non ziklohexanoaren karbono bakoitzaren hidrogeno bat kloro atomo batez
ordezkatua zegoen. Intsektu desberdin askoren aurkako intsektizida eraginkorra
zela aurkitu zuten. Izatez, formula hau duten zortzi isomero daude eta euren
arteko desberdintasun bakarra karbono desberdinei lotutako kloro atomoen
orientazio erlatiboan datza [1]. 6.1. irudian HZHaren egitura ikus dezakegu.
ClCl Cl
ClClCl
H
HH
HH
H
6.1. irudia γ-HZHaren egitura.
Munduko bigarren gerratearen ondoren, isomero gehienen nahaste
komertziala moskitoen kontrolerako erabili ohi zen nekazaritzan. 1970.eko
hamarkadaren ostean eta haren toxikotasuna eta biometatzeko joera ikusita,
isomeroen nahastearen erabilera murriztu da. Ikerketen arabera, zortzi
isomeroetatik hilgarria den isomeroa bakarra dela adierazi dute: Lindano
____125____
HZHen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta
erkaketa_______________
izenarekin saltzen den gamma isomeroa, hain zuzen ere. Lindanoa intsektizida-
ezaugarriak dituen eta gamma-hexakloroziklohexanotan %99a baino eduki
altuago duen konposatuari eman zaion merkatal izena da. Umeen zorriak, hazteria
kentzeko eta zenbait haziren eta hazitoki-landareen tratamendurako erabilia den
prestaketa komertzialen osagai aktiboa da [1].
_____126_____
__________________________________________________________________ 6. atala
HZ Hez kutsatutakolurzoru erreala
Erkaketa
Baldintzaoptimoak
Aldagaiakdenborapotentzia %
MBE
Faktore-diseinuzatikatua
Aldagaiakpresioadenborapotentzia %azetona %bolumena
NLREG
Diseinukonposatu
zentrala
NLREGMultiSimplex
Errepikakortasunarenazteketa:
egun bereanegun desberdinetan
Soxhlet
Faktore-diseinuosoa
Aldagaiakdenboraazetona %
NLREG
Baldintzaoptimoak
Errepikakortasunarenazteketa:
egun berean
PJBE
Diseinu koposatuzentrala
Aldagaiakpresioatenperaturadenbora
NLREGMultiSimplex
Errepikakortasunarenazteketa:
egun berean
Baldintzaoptimoak
6.1. eskema α-HZH eta γ-HZH isomeroen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet
erauzketaren optimizazioan eta erkaketan jarraitutako prozedura.
_____127_____
HZHen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta
erkaketa_______________
Zenbait konpania kimikoren azpiproduktoen pilaketaren ondorioz eta,
aginte publikoaren arduragabekeria dela eta, kontrol gabeko isurketen ondorioz,
Euskal Herriko lurzoru kutsatuen atal garrantzitsua lindanoz kutsatutakoek osotu
dute [2]. Gertakizun honek eta lindanoaren zabaltzea ekiditzeko, barreiatutako
lindanozko hondarrak eta lindano purua pilatu eta tratatu ahal izateko,
zabortegietan segurtasun-gune bat eta birziklapenerako lantegia eraiki behar izan
da.
Hau dela eta, Euskal Herriko lurzoruetako lindanoaren determinazioa sarri
egiten da eta, honetan oinarrituz, erauzketa-etaparen optimizazioari ekin diogu
ikerketa honetan.
Lan honetan, α-HZHaren eta γ-HZHaren MBEaren eta PJBEaren
optimizazioa aurrera eramango dugu. Horretarako, HZH isomeroez kutsatutako
lur erreala erabili dugu eta lortutako kontzentrazioak ohiko Soxhlet
erauzketarekin erkatu ditugu. 6.1. eskeman, optimizazioan eta erkaketan
jarraitutako prozedura ikus daiteke.
Bibliografian, HZH isomeroen eta beste zenbait organoklorodun pestiziden
mikrouhinen bidezko erauzketaren (MBEaren) [3-6], presiopeko jariakinen
bidezko erauzketaren (PJBEaren) [7-9] eta jariakin superkritikoen bidezko
erauzketaren (JSBEaren) [10-15] adibideak aurki daitezke.
6.2. Lan Esperimentala
6.2.1. Mikrouhinen bidezko erauzketa
MBEaren esperimentuak 12 ontzitarako ahalmena eta presioa neurtzeko
kontrola duen MDS-2000 izeneko mikrouhinen bidezko disolbatzaile-
erauzketarako sistema itxian (CEM, Matthews, NC, EEBB) aurrera eraman ditugu.
HZHaren isomeroez kutsatutako lurzoruaren 0.2 g zehazki pisatu, labean gau
_____128_____
__________________________________________________________________ 6. atala
osoan 120°C-tan egon den 2 g sodio sulfato anhidroarekin nahastu eta
koantitatiboki tefloizko erazuketa-ontzira eraman ditugu. Ondoren, lagin
bakoitzari dibutil klorendatoaren eta 2,4,5,6-tetrakloro-m-xilenoaren nahastearen
60 µL eta azetona:n-hexanoaren nahastea gehitu diogu eta, apurketa-mintz berria
jarrita dagoela ziurtatu ondoren, erauzketa-ontzia itxi dugu. Lan honetan
esperimentu bakoitzerako azetonaren ehunekoa n-hexanotan, nahastearen
bolumena, eta erauzketarako presioa, denbora eta potentzia diseinu
esperimentalak zehaztu dizkigu. Erauzketa-baldintzak bi etapatan aurrera eraman
dira. Lehenengo etapan, potentzia osoa erabiliz sistemak diseinu esperimentalak
zehaztutako presioa lortu du; bigarren etapan, aurretik lortutako presioa konstante
mantendu eta potentzia eta erauzketa-denbora diseinuaren arabera programatu
ditugu. Era honetan, laginak nahi dugun presiopean daude erauzketak iraun duen
denbora-tarte osoan. Irradiazio-aldia burutu denean, lagina mikrouhin-labetik
atera eta inguruko tenperaturataraino hoztu arte utzi dugu. Aurrez aldetik
azetona:n-hexano nahastearekin garbituta zegoen beira-artilean zehar erauzia
iragazi eta erauzitako laginaren azetona:n-hexanozko 7-10 mL-ko garbiketarekin
bildu dugu. Erauzia gutxi gorabehera 2 mL-tara nitrogenoarekin kontzentratu
dugu Turbovap LV Evaporator (Zymark, Hopkinson, MA, EEBB) izeneko tresnan.
6.2.2. Erauzien garbiketa
Aldez aurretik 4 mL min-1-eko fluxuko 10 mL n-hexanorekin garbituta
zegoen egokitua dagoen Florisil® erauzia kartutxora isuri dugu. Ondoren, erauzia
∼2 mL min-1-eko fluxua duen n-hexanoaren 10 mL-rekin eluitu dugu. Eluatoa
nitrogenoaren bidez kontzentratu eta 10 mL-ko matraze aforatuan iso-
oktanoarekin diluitu dugu.
6.2.3. Presiopeko jariakinen bidezko erauzketa
_____129_____
HZHen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta
erkaketa_______________
PJBE 24 laginetarako karrusela duen ASE-200 (Dionex, CA, EEBB) sisteman
aurrera eraman ditugu. Lurraren 0.2 g pisatu, sodio sulfato anhidroaren 2 g-rekin
nahastu eta altzairu herdoilgaitzezko 11 mL-ko erauzketa-zelulara eraman dugu.
Dibutil klorendato eta 2,4,5,6-tetrakloro-m-xileno pestiziden ordezkoen
nahastearen 60 µL lagin bakoitzean gehitu eta erauzketa-zelula itxi dugu.
Erauzketa-ontzian esekitako hautsik ez biltzeko, erauzketa-zelula bakoitzak
iragaz-papera darama. Erauzketa-zelula karruselean jarri eta diseinu
esperimentalak proposatutako baldintzetan (ikus 6.3. taula) erauzi dugu. Presioa,
erauzketa estatikoaren denbora eta tenperatura aztertu eta erauzketarako
disolbatzailea konstante mantendu dugu [(50:50 b/b) azetona:n-hexano].
Erauzketak bi ziklotan eta garbiketak erauzketa-zelularen bolumenaren %50eko
disolbatzailearen zorrotadarekin egin ditugu. Erauzitako analitoak 90 s-tan zehar
150 psi-ko presiodun nitrogenoarekin purgatu ditugu. Erauzia ∼2 mL-tara
kontzentratu eta 6.2.2. atalean aipatu den bezala garbitu dugu.
6.2.4. Soxhlet erauzketa
Lurraren 0.2 g zehazki neurtu, 2 g sodio sulfato anhidroarekin nahastu eta aurretik
garbitutako paperezko kartutxora eraman ondoren, dibutil klorendatoaren eta 2,4,5,6-
tetrakloro-m-xilenoaren nahastearen 60 µL gehitu ditugu. Laginak 3 ziklo h-1-eko
errefluxuan eta azetona:n-hexanoaren 200 mL-tan erauzi ditugu. Azetonaren ehunekoa n-
hexanotan eta erauzketa-denbora diseinu esperimentalak zehaztu ditu. Ingurugiroko
tenperaturataraino hoztu eta ∼2 mL iso-oktano gehitu ondoren [16], erauziak 50°C-
tan eta presio murriztuan dagoen errotabaporean ∼10 mL-taraino kontzentratu
ditugu. Azken kontzentrazioa nitrogenoaren korronte motelarekin burutu dugu.
Paperezko kartutxoak askatutako partikula finak eliminatzeko, erauzia
zentrifugatu eta ondoren, 6.2.2. atalean aipatu dugun bezala, erauziaren garbiketa
egin dugu.
6.2.5. Erreaktiboak
_____130_____
__________________________________________________________________ 6. atala
10-60 µg mL-1-eko kontzentrazioko pestiziden nahastea duen CL/POC
CromLab-etik (Bartzelona, Espainia) lortu dugu. 250 µg mL-1-eko kontzentrazioan
pestizidak dituen EPA 8080 eta dibutil klorendatoa (1971.3 µg mL-1) eta 2,4,5,6-
tetrakloro-m-xilenoa (2000.1 µg mL-1) dituen EPA 8080/8270 pestiziden ordezkoen
nahastea Supelco-ri (Bellefonte, PA, EEBB) erosi diogu. n-Hexanoa, iso-oktanoa eta
azetona LabScan-i (Dublin, Irlanda) erosi dizkiogu eta bien purutasuna %95 baino
altuagoa da. Sodio sulfato anhidroa (oso purua) Panreac-i (Bartzelona, Espainia)
erosi diogu. Sep-Pak® Plus Florisil® kartutxoak Waters-i (Milford, MA, EEBB) erosi
dizkiogu. Disoluzioak guztiak 4°C-tan eta ilunpetan gorde ditugu. Beirazko
materiala guztia A gradukoa da eta laborategiko tenperaturan kalibratu dugu.
Kutsatutako lurzorua Adirondack B.A.-tik (Teknologia-Elkartegia,
Zamudio, Bizkaia) lortu dugu eta HZH isomeroekin kutsatutako eta kontrol
gabeko leku batean lortu da.
6.2.6. Erauzien analisia
Erauziak Hewlett-Packard (Avondale, PA, EEBB) Model 6890 Series
injektore automatikoa erabiliz injektatu eta Hewlett-Pakcard 5989 MS Engine
masa-espektrometrora lotuta dagoen Hewlett-Packard gas-kromatografoan
analizatu ditugu. Laginak 30 m-ko luzera, 0.25 mm-ko barne-diametroa eta 0.25
µm-ko lodierako geruzadun TRB-1701 (Tracer, Sant Cugat del Valles, Espainia)
zutabe kapilarean injektatu ditugu. Zutabearen tenperatura 80°C -tan mantendu
dugu 1 min-tan zehar; ondoren, 25°C min-1 -eko abiadurarekin 170°C-tara igo
dugu; 3°C min-1-eko abiadurarekin 260°C-tara igo dugu eta, azkenik, 260°C-tan 7
min-tan zehar mantendu dugu. Gas garraiatzaile bezala N-50 kalitateko helioa
erabili dugu, fluxua 2.07 mL min-1-ekoa eta zutabearen buruan presioa 20 psi-koa
izanik. 1-3 µL-ko injekzio-bolumenak banaketa gabeko moduan erabili ditugu eta
injekzio-tenperatura 270°C-tan mantendu dugu. Datu koantitatiboak lortzeko,
masa-espektrometroa ioi bakarreko monitorizazio moduan (IBM) jarri dugu eta
_____131_____
HZHen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta
erkaketa_______________
jarraitu ditugun m/z balioak hauexek izan dira: 181, 183, 219. Instrumentua
egunero perfluorotributilaminarekin (PFTBA-rekin) kalibratu dugu. 5. atalaren
GK/MEaren (gas-kromatografoa/masa-espektrometroaren) erantzun hoberena
lortzeko eta 5.2.7. atalean azaldu dugun bezala, diseinu konposatu zentrala
erabiliz, zatiketa-denboraren (min), elektroien energiaren (eV) eta
gainpotentzialaren optimizazioa egin dugu.
Lortutako parametroetatik zatiketa-denborak izan ezik, beste bi aldagaiek
(elektroien energiak eta gainpotentzialak) erantzunean eragina dutela ondoriozta
dezakegu. 6.2. irudian α-HZHaren (a) eta γ-HZHaren (b) erantzun-gainazaletan
ikus datekenez, zenbat eta gainpotentziala altuagoa izan erantzuna ere altuagoa da
eta erantzun optimoak 55-70 eV bitartean lotu dira. Ondorengo esperimentuen
kromatogramak 63-eV-etan eta 400 V-etan lortuko ditugu.
35455565750150300
0,00E+002,00E+064,00E+066,00E+068,00E+061,00E+07
Erantzuna
e-energia (eV)
potentziala (V)
35455565750150300
0,00E+002,00E+064,00E+066,00E+068,00E+061,00E+07
Erantzuna
e-energia (eV)
potentziala (V)
(a) (b)
6.2. irudia Elektroien talken bidezko masa-espektrometriaren optimizazioan
lortutako erantzun-gainazalak: (a) α-HZH eta (b) γ-HZH.
GK/MEaren kalibrazio-kurba ezartzeko, 1 eta 10 ng mL-1-eko
kontzentrazioko disoluzio estandarren bolumen desberdinak injektatuz (1-3 µL
tartean) 6 puntutako kalibrazioa egunero egin dugu. Lau erauzien injekzioaren
_____132_____
__________________________________________________________________ 6. atala
ostean eta GK/MEaren erantzunean aldaketarik eta oroimen-tontorrik ez daudela
frogatzeko, kalibrazio-puntu bat eta zuri bat injektatu ditugu. Kromatografia-
tontorren azalerak erregresio linealaren bidez doitu eta emaitzak 6.1. taulan bildu
ditugu. Koantifikaziorako, batez besteko erantzun-faktoreak erabili ditugu.
6.1. taula HZH isomeroen GM/MEaren bidezko analisiaren kalibrazio-
parametro estatistikoak.
Parametroak α-HZH γ-HZH
tarte lineala (ng) 1-30 1-30
r2 0.9998 0.9991
detekzio-mugaa (ng) 0.10 0.03
koantifikazio-muga (ng)
0.34 0.12
a Detekzio- eta koantifikazio-mugak kalibrazio-kurbaren desbideratze estandar
osoaren hiru eta hamar aldiz bezala kalkulatu ditugu, hurrenez hurren.
6.3. Emaitzak eta Eztabaida
6.3.1. Mikrouhinen bidezko eruazketaren optimizazioa
Aurreko ataletan azaldu dugun bezala, α- eta γ-HZHaren MBEaren bidezko
optimizazioa aurrera eraman dugu. Lehenengo, erauzketaren etekinean zein
aldagaiek (erauzketa-denborak, erauzketa-ontziaren barruko presioak, mikrouhin-
portentziaren portzentaiak, azetona:n-hexano nahastearen azetona-portzentaiak
eta disolbatzailearen bolumenak) eragina duten aztertzeko, faktore-diseinu
zatikatua eraiki dugu. Faktore-diseinu zatikatuan erauzketa-denborak eta
mikrouhin-potentziaren portzentaiak soilik eragina dutela ikusi dugu eta,
ondorioz, diseinu konposatu zentrala eraiki dugu azken bi aldagai horiekin eta
besteen balio finkoekin [presioa 21 psi, (75:25) azetona:n-hexano nahastearen
_____133_____
HZHen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta
erkaketa_______________
10mL]. γ-HZHaren erauzketan eragina duen aldagai bakarra mikrouhin-
potentziaren portzentaia den bitartean, α-HZHaren erauzketan aldagai biek
(mikrouhin-potentziaren portzentaiak eta erauzketa-denborak) eragina dute.
MultiSimplex programaren [17] bidez erantzun-gainazala simulatu eta honako
baldintza optimo amankomunak lortu ditugu: %80ko potentzia-portzentaian eta
21 psi-tan eta 10 min-tan zehar 75:25 (b/b) azetona:n-hexanoaren nahastearen 10
mL-rekin. 6.2. eskeman optimizazioan jarraitu ditugun pausoak laburbildu ditugu.
MBEaren errepikakortasuna aztertzeko, egunero, baldintza optimoetan,
lurzoruaren lau lagin erauzi ditugu eta hori hiru egunetan zehar errepikatu dugu.
Horrela, lortutako emaitzak 6.2. taulan bildu ditugu.
6.2. taulako emaitzak analisi-bariantzaren bidez analizatu ditugu. %95eko
konfidantza-mailan, α-HZHak eta γ-HZHak ez dute desberdintasun nabarmenik
erakutsi, ez egun berean erauzitako laginen artean, ezta egun desberdinetakoen
artean ere.
α-HZHaren eta γ-HZHaren batez besteko kontzentrazioak 370 µg g-1
(%7.9ko DEE) eta 829 µg g-1 (%10.2ko DEE) dira, hurrenez hurren.
_____134_____
__________________________________________________________________ 6. atala
Faktore-diseinuzatikatua
Aldagaiakpresioa (16-26 psi), denbora (16.5-33.5 min),potentzia % (%44-%70), azetona % (%30-%70),bolumena (10-30 mL)
EkuazioaY x x x x x
x x x x= + + + + +
+
β β β β ββ β
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5
23 2 3 13 1 3
x1=presioa, x2=denbora, x 3=potentzia,x4=azetona eta x 5=bolumena
NLREGpresioa=21 psi, azet ona %=%75, bolumena =10 mL
Diseinu konposatuzentrala
Aldagaiakdenbora (1 0.3-40 min), potentzia %(%35-%80)
EkuazioaY x x x x x x= + + + +β β β β β1 1 2 2 11 11
222 2
212 1 2
x1=denbora, x2=potentzia
NLREGMultiSimplex
Baldintzaoptimoak
presioa=21 psi, denbora=10 min, potentzia%=%80, azetona%=%75, boluema=10 mL
6.2. eskema α-HZHaren eta γ-HZHaren MBEaren optimizazioan jarraitutako
pausoak.
_____135_____
HZHen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta
erkaketa_______________
6.2. taula 3 egun desberdinetan erauzitako hamabi laginen HZH isomeroen
kontzentrazioak (µg g-1).
Eguna α-HZH Eguna γ-HZH
1 2 3 1 2 3
1 392 359 344 856 719 784
2 365 431 373 674 815 950
3 383 309 389 980 850 834
4 361 366 369 837 795 856
F egun bereana 0.42 0.61
F egunen arteanb 0.07 0.44
a F kritikoa = 4.76
b F kritikoa = 5.14
6.3.2. Presiopeko jariakinen bidezko erauzketaren
optimizazioa
α-HZHaren eta γ-HZHaren presiopeko jariakinen bidezko erauzketaren
optimizaziorako diseinu konposatu zentrala eraiki eta presioa (1000-2400 psi),
erauzketa-denbora (2-26 min) eta tenperatura (40-200°C) aztertu dira.
Erauzketarako disolbatzailea bezala (50:50) (b/b) azetona:n-hexano nahastea
erabili dugu. 6.3. taulan lortutako balio normalizatuak bildu ditugu.
6.2. eskemako prozedura neurri handiz jarraituz eta 5. atalean PKBtarako
egin dugun bezala, hiru aldagaiek (presioak, erauzketa-denborak eta
tenperaturak) HZHaren bi isomeroen erauzketan eragina dutela behatu dugu.
Jarraian, erantzun-gainazala MultiSimplex programaren bidezko
simulazioaren bidez analizatu eta baldintza optimo hauek lortu ditugu: (50:50)
_____136_____
__________________________________________________________________ 6. atala
(b/b) azetona:n-hexanoa nahastearekin 16 min-ko erauzketa 120 °C-tan eta 100 psi-
tan.
6.3. taula HZH isomeroen PJBEaren optimizaziorako eraikitako diseinu
konposatu zentralaren matrizea eta balio normalizatuak.
# Diseinuaren matrizea Balio normalizatuak
Presioa (psi)
Denbora (min) Tenperatura (°C) α-HZH γ-HZH
1 1300 5 70 -0.470 -1.123
2 2100 5 70 -1.011 -1.595
3 1300 13 70 0.104 0.053
4 2100 13 70 0.229 0.729
5 1300 5 170 1.949 1.499
6 2100 5 170 0.505 0.505
7 1300 13 170 0.812 -0.268
8 2100 13 170 0.248 -0.658
9 2400 9 120 -1.092 -0.728
10 1000 9 120 -0.024 0.531
11 1700 16 120 2.131 2.380
12 1700 2 120 0.351 -0.456
13 1700 9 300 0.080 -0.685
14 1700 9 40 -1.394 -0.619
15 1700 9 120 -0.324 0.590
16 1700 9 120 -0.661 -0.694
17 1700 9 120 -0.104 0.548
Kutsatutako lurzoruaren bost lagin baldintza optimo hauetan erauzi eta α-
HZHaren eta γ-HZHaren batez besteko kontzentrazioak 332 µg g-1 (%7.0ko DEE)
eta 778 µg g-1 (%8.5eko DEE), hurrenez hurren, direla lortu dugu.
_____137_____
HZHen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta
erkaketa_______________
6.3.3. Soxhlet erauzketaren optimizazioa
Aurreko ataletan aipatu dugun bezala, α-HZHaren eta γ-HZHaren Soxhlet
erauzketaren optimizazioa aurrera eraman dugu. Ikertutako aldagaiak erauzketa-
denbora (8-24 h) eta azetona-portzentaia azetona:n-hexano nahastean (%25-%75)
izan dira. Erauzketa-denbora luzeagoek etekin hobeak eman dituzte baina
azetona-portzentaiak, aztertutako bitartean, ez du eraginik erakutsi. %25eko
azetona-portzentaiarekin eta 24 ordutan erauzitako hiru laginen emaitzak hauexek
ditugu: 372µg g-1 (%3.2ko DEE) eta 812 µg g-1 (%10.8ko DEE) α-HZHrako eta γ-
HZHrako, hurrenez hurren.
6.3.4. MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren
erkaketa
MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren bidez lortutako erauzketaren
etekinak erkatu ditugu. Baldintza optimoetan lortutako kontzentrazioen (µg g-1-
tan) erkaketa 6.3. irudian ikus daiteke. Estatistikoki desberdinak ez badira ere,
PJBEaren bidez lortu ditugun etekinak arinki baxuagoak dira. Zentzu honetan,
ikerketa honetan disolbatzaile-nahaste bakarra erabili dela azpimarratu behar
dugu eta Dean et al.-en arabera [18] beste disolbatzaileek edo disolbatzaile-
nahasteek lurzoruetako konposatu desberdinen presiopeko jariakinen bidezko
erauzketa hobe dezakete.
_____138_____
__________________________________________________________________ 6. atala
0100200300400500600700800900
1000
alpha gamma
K(ug g-1)
SoxhletMBEPJBE
6.3. irudia PJBEaren, MBEaren eta Soxhlet erauzketaren bidez lortutako
emaitzen erkaketa.
Bai MBEaren bidez baita PJBEaren bidez ere, erauzketa-denbora
laburragoak eta disolbatzaile kantitate txikiagoak behar dira. Bietatik MBEak
denbora gutxiago behar du aldi berean 12 lagin erauz baitaitezke baina, PJBE
automatizatuagoa dago eta ez da beharrezkoa laginak iragaztea. Bai MBE eta PJBE
lurzoruetako HZH isomeroen determinaziorako Soxhlet erauzketaren ordezko
erauzketa-teknikak ditugula ondoriozta dezakegu.
6.4. Bibliografia
[1] BAIRD C., Enviromental Chemistry, 2. Edizioa, W.H. Freeman and
Company, New York, 1998.
[2] QUINTANA I. eta Azkona A., Case studies on HCH wastes and
contaminated sites in the Basque Country. State of the art for risk
assessment and technology development. Institut für Weiterbildung und
Beratung im Umwel schutz e.V., 1993.
_____139_____
HZHen MBEaren, PJBEaren eta Soxhlet erauzketaren optimizazioa eta
erkaketa_______________
[3] ONUSKA F.I. eta Terry K.A., Chromatographia, 1993, 36, 191.
[4] LOPEZ-AVILA V., Benedicto J., Charan C., Young R. eta Beckert W.F., J.
Chromatogr. Sci., 1995, 33, 481.
[5] FISH J.R. eta Revesz R., LC-GC, 1996, 14, 230
[6] HUMMERT K., Vetter W. eta Luckas B., Chromatographia, 1996, 68, 653.
[7] EZZELL J.L., Richter B.E., Felix W.D., Black S.R. eta Meikle J.E., LC-GC,
1995, 13, 390.
[8] OBAN H., Kikuchi k., Okihashi M. eta Hori S., Analyst, 1997, 122, 217.
[9] FROST S.P., Dean J.R., Evans K.P., Harradine K., Cary C. eta Comber M.H.I.,
Analyst, 1997, 122, 895.
[10] DEAN J.R., J. Chromatogr., 1996, 754, 221.
[11] SNYDER J.L., Grob R.L., McNally M.E. eta Oosdtdyk T.S., Anal. Chem.,
1992, 64, 1940.
[12] STEINHEIMER T.R., Pfeiffer R.L. eta Scoggin K.D., Anal. Chem., 1994, 66,
645.
[13] VAN DER VELDE E.G., Dietvorst M., Swart C.P., Ramlal M.R. eta Kootstra
P.R., J. Chromatogr., 1994, 683, 167.
[14] BORDEAUX O., de Alencastro L.F., Grandjean D. eta Tarradellas J., Inter. J.
Environ. Anal. Chem., 1994, 56, 109.
[15] SNYDER J.L., Grob R.L., McNally M.E. eta Oostdyk T.S., J. Chromatogr. Sci.,
1993, 183, 31.
_____140_____
__________________________________________________________________ 6. atala
[16] SMEDES F. eta de Boer J., Trend in Anal. Chem., 1997, 16(9), 503.
[17] BERSTRÖM eta Öberg, MultiSimplex (v 1.0), Gullberna Park, Karlskrona,
Suedia, 1997.
[18] DEAN J.R. eta Fitzpatrick L., komunikazio pertsonala.
_____141_____
7. DDTaren eta bere Metabolitoen MBEaren eta MFBEaren Optimizazioa eta Erkaketa
7.1. Sarrera
D DTak, diklorodifeniltrikloroetanoak, pestizida bezala joka zezakela
Paul Müller-ek aurkitu zuen 1939. urtean. Malaria eta sukar horia
garraia dezaketen moskitoen, tifusa kutsa dezaketen zorrien eta arkakusoen
izurriteen aurka oso eraginkorra da. Lurrun-presio txikia eta ondorioz lurruntze-
abiadura geldoa duelako, argiarekin, konposatu kimikoekin eta ingurugiroko
mikroorganismoekin duen erreaktibitate eskasa delako eta uretan
disolbakortasuna txikia duelako, behin lurzorura heldu denean, bertan oso
iraunkorra da. Beste pestizida organoklorodunen kasuan bezala, DDTa ere
disolbatzaile organikoetan eta animalien gantzetan disolbakorra da [1].
Zenbait animaliak HCl-a askatuz eta DDE (diklorodifenildikloroeteno)
izeneko etenoaren eratorria eratuz, DDTa metaboliza dezakete. DDDa,
diklorofenildikloroetanoa, DDTaren ingurugiroko degradazio-produktua da eta
CCl3 taldearen kloro atomo bat hidrogeno batez ordezkatua du. DDTaren eta
DDDaren egitura eta tamaina orokorra antzekoak direnez, intsektuen aurkako
toxikotasuna eta bioakumulatzeko joera ere berdintsuak dituzte [1]. 7.1. irudian
DDTaren, DDEaren eta DDDaren egiturak ikus daitezke.
Ingurugiroaren aldeko arrazoiak direla eta, Mendebaldeko herrietan
DDTaren erabilera debekatua dago. Ondorioz, erabilera mugatu duen
____141____
DDTaren eta bere metabolitoen MBEaren eta MFBEaren optimizazioa eta erkaketa ____________
herrialdeetan DDTaren ingurugiroko maila gutxitu egin da, baina, hala ere,
garapen-bidean dauden zenbait herritan oraindik ere malaria eta tifusa
kontrolatzeko eta zenbait nekazal jardueretan erabiltzen direlako, aire-garraioaren
bidez, substantzia hauek oraindik mundu osoko ingurugiroan sar daitezke [1].
ClCl
Cl
ClCl
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Cl
Cl
Cl
Cl
H
H
HH
HH
HH
HH
ClCl
Cl
ClCl
H
H
H
H
H
H
H
H
H
DDT DDD DDE
7.1. irudia DDTaren, DDDaren eta DDEaren egiturak.
Aurreko atalan aipatu dugunez, ontzi itxiko mikrouhinen bidezko
erauzketak (MBEak) DDTa bezalako pestizida organoklorodunen analisian zenbait
aplikazio izan ditu [2-5]. Ontzi irekiko mikrouhin fokalizatuen bidezko erauzketak
(MFBEak) ere lurzoruetako kutsagarri organikoen analisian zenbait aplikazio izan
ditu. Letellier-ek eta bere laguntzaileek hidrokarburo polizikliko aromatikoak
(HAPak) [6-8], hidrokarburo alifatikoak [6], bifenilo polikloratuak (BPKak) [6],
organoklorodun pestizidak [6] eta triazinak [6] erauzi dituzte.
Lan honetan, lurzoru erreal batetako 4,4’-DDTaren, 4,4’-DDDaren eta 4,4’-
DDEaren mikrouhin fokalizatuen bidezko erauzketaren optimizazioa aurrera
eraman dugu. MFBEaren optimizazioan jarraitutako hurbilketa Letellier-ek eta
bere laguntzaileek euren lanetan [6-8] erabilitakoaren desberdina izan da. Euren
lanetan, lurzoruko kutsagarriak mikrouhinen bidez berotuak izan daitezkeen
disolbatzaileen [diklororometanoaren (DKMaren), (80:20 b/b) heptano-etanolaren,
(50:50 b/b) DKM-toluenoaren] 10-30 mL-tan erauzi dituzte. Gure hurbilketa,
organomerkuriodun eta organoeztainodun konposatuen MFBEan [9] erabilitakoa
_____142_____
__________________________________________________________________ 7. atala
da. Lan hauetan azido azetikoa (∼5 mL) eta disolbatzaile ez-polar baten (iso-
oktanoaren, toluenoaren edo dekanoaren) bolumen txikia (∼1 mL) gehitu dira.
Azido azetikoak agente deribatizagarria gehitu eta mikrouhin-irradiazioa zurgatu,
eta disolbatzaile ez-polarrak analitoak kontzentratu ditu.
Honela, guk ere prozedura berdintsua jarraitu nahi izan dugu. Lurzoruari
azido azetikoa edo ura gehitu diogu mikrouhin-energia zurgatzeko (gure lanean
ez da agente deribatizagarririk behar) eta disolbatzaile ez-polarra (dekanoa edo
iso-oktanoa) DDTa eta bere metabolitoak kontzentratzeko. Aztertu ditugun
aldagaiak erauzketa-tenperatura, erauzketa-denbora eta sodio kloruroaren
gehiketa izan dira. Sodio kloruroaren gehiketa aztertu dugu, 4. atalean fenolen
purga-eta-tranparen bidezko erauzketan ikusi den bezala, gatz inertearen
gehiketak lurzoruetako analitoen erauzketan lagun dezakelako. DDTaren eta
haren metabolitoen MFBEaren bi metodo optimizatu ditugu (A metodoak azido
azetikoa erabiliko du eta B metodoak ordez, ura) eta lortutako emaitzak ontzi
itxiko MBEarekin erkatu ditugu. MBEaren baldintzei dagokionez, aurreko 5.
atalan HZH isomeroetarako lortutakoak erabili ditugu. 7.1. eskeman jarraitutako
prozeduraren pausoak ikus daitezke.
7.1. Lan Esperimentala
7.2.1. Mikrouhin fokalizatuen bidezko erauzketa azido
azetikotan. (A) metodoa
Ontzi irekiko mikrouhin fokalizatuen bidezko erauzketak inguruko
presiopean lan egiten duen eta berotze-potentzia 20-200 W tartean programa
dezakeen 2.45 GHz-ko Microdigest 3.6 tresnan (Prolabo, Fontenay-sous-Bois,
Frantzia) egin ditugu. Kutsatutako lurzoruaren 1.0 g zehazki pisatu eta erauzketa-
ontzira eraman ditugu. Erauzketan lurraren eta disolbatzaileen arteko nahaste
_____143_____
DDTaren eta bere metabolitoen MBEaren eta MFBEaren optimizazioa eta erkaketa ____________
homogeneoa lortzeko eta kontrol gabeko irakiterik ez gertatzeko, hagatxo
magnetiko bat ere gehitu dugu. Azido azetiko kontzentratuaren 5 mL, sodio
kloruroaren 1 mL eta dekanoaren 2 mL gehitu ditugu. Sodio kloruroaren
kontzentrazioa (0-2 mol L-1) esperimentuen diseinuak zehaztu du. Erauzketa-
ontzia erauzketa-gunean kokatu eta, lurrunketaren bidezko galerak gerta ez
daitezen, haren gainean errefluxurako hozkailua jarri dugu. Alde batetik,
erauzketa-tenperatura (90-110°C) eta erauzketa-denbora (5-15 min) esperimentuen
diseinuak finkatu ditu (ikus 7.2. taula) eta bestalde, mikrouhinen potentzia-
portzentaia %40an saio guztietan finkatu dugu. Mikrouhin-labe honetan ez da
posible 90°C azpitik tenperatura neurtzea eta 110°C-tik gora ez dugu saiorik
aurrera eraman azido azetikoaren irakite-puntua ∼118°C-koa delako eta,
tenperaturak altuegiak direnean, nahi dugun tenperatura lortzeko, sistemak
denbora luzeak (5 min baino gehiago) behar dituelako. n-Dekanoa (irakite-puntua
174°C) erabili dugu iso-oktanoaren ordez (irakite-puntua 99°C) lehenaren irakite-
tenperatura altuagoa delako.
_____144_____
__________________________________________________________________ 7. atala
MFBE
NLREGMultiSimplex
ErkaketaMBEarekiko
B metodoalurzorua +ura + iso-oktanoa
Diseinukonposatu
zentrala
Aldagaiak denbora NaCl-aren
kontzentrazioa
Baldintzaoptimoak
Errepikakor tasunarenazterketa:
egun berean egunen artean
A metodoalurzorua +
azido azetikoa +dekanoa
Diseinukonposatu
zentrala
Aldagaiak denbora NaCl-aren
kontzentrazioa tenperatura
Baldintzaoptimoak
Errepikakortasunarenazterketa:
egun berean egunen artean
DDTaz eta harenmetabolitoez ku tsatu tako
lurzoru er reala
_____145_____
DDTaren eta bere metabolitoen MBEaren eta MFBEaren optimizazioa eta erkaketa ____________
7.2. eskema DDTaren eta bere metabolitoen MFBEaren optimizazioan eta
erkaketan jarraitutako urratsak.
Irradiazio-aldia igaro denean, erauzia inguru-tenperaturatara hozten utzi
dugu. Disolbatzaile organiko ez-polarrak izan dezakeen ur-edukia kentzeko,
azken hau aurretik iso-oktanotan bustita dagoen hiru geruzako (beira-artilea, sodio
sulfatoa eta beira-artilea) Pasteur pipetan iragazi dugu. Iragazitako lagina 5 mL-ko
matraze aforatuan bildu eta, aldez aurretik barne-estandarraren (4-
metoxifenolaren) 100 µL gehitu ditugula, iso-oktanotan diluitu dugu. Analisiaren
momentua heldu arte, erauziak hozkailuan gorde ditugu.
7.2.2. Mikrouhin fokalizatuen bidezko erauzketa uretan.
(B) metodoa
7.2.1. atalean azaldutako prozedura berdintsua erabili dugu analitoak
uretan (mikrouhinen zurgatzailea) eta iso-oktanotan (disolbatzaile ez-polarra)
erauzteko. Kasu honetan, esperimentu-diseinuak finkatutako sodio klorurozko (0-
2 mol L-1) disoluzioaren 5 mL eta iso-oktanoaren 2 mL esperimentuen diseinuak
proposatutako denbora-bitartean irradiatu ditugu (ikus 7.4. taula). Oraingoan,
uraren eta iso-oktanoaren irakite-tenperaturak baxuagoak direnez, erauzketa-
tenperatura 94°C -tan finkatu dugu azter daitekeen tenperatura-tartea oso
mugatua baita (90-100°C).
7.2.3. Ontzi itxiko mikrouhinen bidezko erauzketa
MBEaren esperimentuak 12 ontzitarako ahalmena eta presioa neurtzeko
kontrola duen MDS-2000 izeneko mikrouhinen bidezko disolbatzaile-
erauzketarako sistema itxian (CEM, Matthews, NC, EEBB) aurrera eraman ditugu.
Kutsatutako lurraren 1.0 g zehazki pisatu eta tefloizko erauzketa-ontzira
koantitatiboki eraman dugu. (75:25 b/b) azetona:n-hexanoaren 20 mL gehitu eta,
_____146_____
__________________________________________________________________ 7. atala
apurketa-mintz berria jarrita dagoela ziurtatu ondoren, ontzia itxi dugu. Lagina 21
psi-tan eta %80ko potentzia-portzentaiarekin 10 min-tan zehar erauzi dugu.
MBEaren baldintzak 6. atalan HZHaren isomeroetarako optimizatutakoak dira.
Erauzia aurrez aldetik azetona:n-hexano nahastearekin garbituta zegoen beira-
artilean zehar iragazi eta erauzitako laginaren azetona:n-hexanozko 7-10 mL-ko
garbiketarekin bildu dugu. Erauzia ∼1 mL-tara nitrogenoarekin kontzentratu
dugu, Turbovap LV Evaporator (Zymark, Hopkinson, MA, EEBB) izeneko tresnan.
Lagin kontzentratua eta barne estandarraren (4-metoxifenolaren) 100 µL 5 mL-ko
matraze aforatuan iso-oktanoarekin disolbatu ditugu.
7.2.4. Erreakiboak
Maila analitikoko erreaktiboak eta Milli-Q ura erabili ditugu. 4,4’-DDTa eta
4,4’-DDD solidoak Supelco-ri (Bellefonte, CA, EEBB) eta 4,4’-DDE solidoa Riedel-
de-Haën-i (Seeize, Alemania) erosi dizkiogu. Azido azetiko kontzentratua eta 4-
metoxifenola Merck etxetik (Darmstadt, Alemania) lortu ditugu. n-Hexanoa, n-
dekanoa, iso-oktanoa eta azetona LabScan-i (Dublin, Irlanda) erosi dizkiogu. Sodio
sulfato anhidridoa eta sodio kloruroa (oso puruak) Panreac-i (Bartzelona,
Espainia) erosi dizkiogu. Disoluzio organikoak guztiak hozkailuan 5°C-tan gorde
ditugu. Beirazko materiala guztia A gradukoa da eta laborategiko tenperaturara
kalibratu dugu.
Optimizazio-saioak DDTaren, DDDaren eta DDEaren isomero desberdinez
kutsatutako lurzoru errealarekin aurrera eraman ditugu. Lurzorua Zeneka Plc.
Environmental Laboratory-tik (Brixham, Erresuma Batua) lortu dugu. Hala ere,
4,4’ isomeroak soilik koantifikatu ditugu. 7.2. irudian erauzi baten miaketa-
kromatograma ikus daiteke. DDTaren, DDDaren eta DDEaren isomeroak soilik
identifikatu ditugu euren masa-espektroa eta erretentzio-denbora patroien masa-
espektroarekin eta erretentzio-denborarekin bat datozelako. Kromatograman ikus
_____147_____
DDTaren eta bere metabolitoen MBEaren eta MFBEaren optimizazioa eta erkaketa ____________
daitezkeen beste tontorrak DDTaren eta DDDaren beste isomeroak dira baina
masa-espektroarekin soilik ezin ditugu identifikatu.
7.2.5. Erauzien analisia
Erauziak Hewlett-Packard (Avondale, PA, EEBB) Model 6890 Series
injektore automatikoa erabiliz injektatu eta Hewlett-Pacard 5989 MS Engine masa-
espektrometrora lotuta dagoen Hewlett-Packard gas-kromatografoan analizatu
ditugu. Laginak 30 m-ko luzera, 0.25 mm-ko barne-diametroa eta 0.25 µm-ko
lodierako geruzadun TRB-1701 (Tracer, Sant Cugat del Valles, Espainia) zutabe
kapilarrean injektatu ditugu. Zutabearen tenperatura 80°C -tan mantendu dugu 1
min-tan zehar; ondoren, 30°C min-1 -eko abiadurarekin 110°C-tara igo eta azkenik,
8°C min-1-eko abiadurarekin 270°C-tara igo eta 270°C-tara 2 min-tan zehar
mantendu dugu. Gas garraiatzaile bezala N-50 kalitateko helioa erabili dugu,
fluxua 1.52 mL min-1-ekoa eta zutabearen buruan presioa 15 psi-koa izanik. 1µL-ko
injekzio- bolumena erabili dugu banaketa gabeko moduan eta injekzio-tenperatura
270°C-tan mantendu dugu. Masa-espektrometroari dagokionez, elektroien energia
70 eV-etan finkatu eta espektro-datuak (50-550 amu tartean) 0.8 miaketa s-1 -ko
abiadurarekin lortu ditugu. Datu koantitatiboak lortzeko, masa-espektrometroa ioi
bakarreko monitorizazio moduan (IBM) jarri dugu eta jarraitu ditugun m/z balio
hauexek jarraitu ditugu: 235 eta 237 4,4’-DDTrako eta 4,4’-DDDrako eta 246 eta 318
4,4’-DDErako. Instrumentua egunero perfluorotributilaminarekin (PFTBA-rekin)
kalibratu eta, Automatic Tune (ATUNE) barne-programa erabili ezik, EI
Sensitivity Tune (EISENS) barne-programa erabili dugu programa honekin
sentikortasun hobeak lor baititzakegu. Gainera, sentikortasuna gehitzeko, 400 V-
ko gainpotentziala aplikatu diogu elektroi-biderkatzaileari.
_____148_____
__________________________________________________________________ 7. atala
8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.000100000200000300000400000500000600000700000800000900000
1000000110000012000001300000
Denbora
Ugaritasuna
4,4’-DDE
4,4’-DDD
4,4’-DDT
B
A
7.2. irudia DDTaz eta bere metabolitoez kutsatutako lurzoruaren
kromatograma (GK/MEan lortutakoa). DDTaren, DDDaren eta DDEaren 4,4’
isomeroak soilik identifikatu dira. A eta B DDTaren edo DDDaren beste isomeroak
dira.
Emaitz analitikoen ontasuna egiaztatzeko, MBEaren erauziak Hewlett
Packard G2350A atomoen igorpen-detektoreari lotutako Hewlett-Packard 6890
Series gas-kromatografoan (GK/GBID) ere analizatu ditugu. Laginak 30 m-ko
luzera, 0.25 mm-ko barne-diametroa eta 0.25 µm-ko lodierako geruzadun HP-1
zutabe kapilarrean injektatu ditugu. Zutabearen tenperatura 80°C -tan mantendu
dugu; ondoren, 30°C min-1 -eko abiadurarekin 110°C-tara igo eta azkenik, 10°C
min-1-eko abiadurarekin 250°C-tara igo eta 250°C-tan 5 min-tan zehar mantendu
dugu. Gas garraiatzaile bezala N-50 (%99.999) kalitateko helioa erabili dugu,
fluxua 4.1 mL min-1-ekoa eta zutabearen buruan presioa 16.9 psi-koa izanik.
Banaketa gabeko moduan 1µL-ko injekzio-bolumena eta injekzio- 270°C-ko
tenperatura erabili dugu. Atomoen igorpen-detektorea (AID) karbono eta kloro
atomoak 496 nm eta 479 nm-tara, hurrenez hurren, neurtzeko programatu dugu.
_____149_____
DDTaren eta bere metabolitoen MBEaren eta MFBEaren optimizazioa eta erkaketa ____________
3, 5, 20, 40, 100 eta 200 µg mL-1 disoluzio estandarren 1 µL injektatuz
GK/MEaren (gas-kromatografoaren/masa-espektrometroaren) eta GK/AIDaren
(gas-kromatografoaren/atomoen igorpen-detektorearen) 6 puntuko kalibrazio-
kurba eraiki dugu. Kromatografia-tontorren azalerak erregresio linealaren bidez
doitu eta kalibrazioaren emaitza estatistikoak 7.1. taulan bildu ditugu.
7.1. taula GK/MEaren eta GK/AIDaren kalibrazio-kurben emaitz
estatistikoak.
GK/ME GK/AID karbono GK/AID kloro
DDE DDD DDT DDE DDD DDT DDE DDD DDT
Tarte-lineala (ng)
3.2-98 3.2-201 3.3-204 3.2-201 3.2-201 3.3-204 3.2-201 3.2-201 3.3-204
Efa 2.5e06 3.3e06 1.7e06 13.4 11.5 8.8 14.0 10.4 11.7
r2 0.999 0.999 0.997 0.999 0.999 0.999 0.991 0.999 0.999
Detekzio-mugab (ng)
2.1 2.3 2.6 3.0 2.7 1.1 2.3 1.0 1.1
a Ef = Erantzun-faktorea.
bDetekzio-muga jatorriaren ordenatuaren desbideratze estandarraren hirukoitza
bezala kalkulatu dugu.
7.2. Emaitzak eta Eztabaida
7.3.1. Diseinu konposatu zentrala (A) metodoaren
optimizaziorako
_____150_____
__________________________________________________________________ 7. atala
Diseinu konposatu zentrala erabiliz, MFBE azido azetikotan optimizatu
dugu. Aztertu ditugun aldagaiak erauzketa-tenperatura, erauzketa-denbora eta
sodio kloruroaren kontzentrazioa dira. 7.2. taulan matrizearen diseinua eta saio
bakoitzaren erantzuna bildu ditugu.
7.2. taula Diseinu konposatu zentralaren matrizea eta saio bakoitzaren
erantzuna azido azetikotango MFBErako.
Diseinuaren matrizea Erantzunak
# Tenperatura(°C)
Denbora (min)
NaCl (mol L-1)
4,4’-DDE 4,4’-DDD 4,4’-DDT
1 7 97 0.4 18692467 70533073 61776680
2 13 97 0.4 7779792 27905250 36360104
3 7 103 0.4 18683772 69632096 72314216
4 13 103 0.4 15515797 60701054 54235525
5 7 97 1.6 25774073 89342086 102139376
6 13 97 1.6 20796250 79181792 78196387
7 7 103 1.6 13943237 51271310 40191441
8 13 103 1.6 20628756 76549574 81970492
9 15 100 1.0 13413342 49934894 42516380
10 5 100 1.0 18016445 64689448 66713126
11 10 110 1.0 18607650 72381858 74075446
12 10 90 1.0 12330700 47079961 37860076
13 10 100 2.0 15905857 64712148 67579433
14 10 100 0.0 9051672 34476407 26201999
15 10 100 0.0 19580949 60080057 75758354
16 10 100 0.0 20794967 75304671 89364576
Aurreko ataletan azaldutako prozedura berdina jarraituz, 7.2. taulako
datuak 7.1 ekuaziora doitu ditugu.
_____151_____
DDTaren eta bere metabolitoen MBEaren eta MFBEaren optimizazioa eta erkaketa ____________
Y x x x x x x x x xx x x x x x
= + + + + + +
+ + + +
β β β β β β β
β β β β0 1 1 2 2 3 3 12 1 2 13 1 3 23 2
11 12
22 22
33 32
123 1 2 3
3 (7.1)
non x1 erauzketa-denbora, x2 erauzketa-tenperatura eta x3 sodio kloruroaren
kontzentrazioa diren. 4,4’-DDErako, 4,4’-DDDrako eta 4,4’-DDTrako lortutako βi
parametroak 7.3. taulan bildu ditugu. Alde batetik, hiru aldagaiek (erauzketa-
denborak, erauzketa-tenperaturak eta sodio kloruroaren kontzentrazioa) hiru
analitoen erauzketaren eraginkortasunean eragina dutela eta bestalde, 4,4’-
DDDaren joera eta beste bi analitoena desberdina dela esan dezakegu. Hau dela
eta, baldintza optimoak finkatzeko eta aurreko ataletan egin dugun bezala,
MultiSimplex [10] programa erabili dugu. Azkenik, hiru analitoetarako baldintza
optimo komun hauexek lortu ditugu: 9.3 min-ko erauzketa 98°C-tan eta 1.3 mol L-
1-eko kontzentrazioko sodio kloruroarekin.
7.3. taula A metodoaren optimizaziorako lortutako βi parametroen balioak.
β0 β1 β2 β3 β12 β13 β23 β11 β22 β33 β123 r2
4,4’-DDE -7e8 a 1e7 4e8 3e4 -2e7 -4e6 -2e5 -5e4 -7e6 2e5 84.1
4,4’-DDD -7e7 1e6 7e8 6e6 -7e7 5e5 73.8
4,4’-DDT -4e9 1e8 6e7 2e9 -1e9 -2e8 -1e7 -3e6 -3e8 1e7 85.9
a Parametroa eredutik kendu dugu.
Sodio kloruroaren kontzentrazioaren balioa ikusita, gatz inertearen
presentziak fase polarrean erauzketaren eraginkortasuna handitu duela, hots,
gatz-efektu positiboa eman dela esan daiteke. Tenperatura altuagoek etekin
hobeak emango zituztela espero zitekeen baina tenperatura ertainetan (∼98°C)
aurkitu dugu tenperatura optimoa. Honen arrazoia zera izan daiteke: zenbat eta
tenperatura altuagoetara mikrouhin-labea programatu, gero eta denbora luzeagoa
behar zuen sistemak programatutako tenperaturara heltzeko. Horrela, nahiz eta
tenperatura altuagoan egon, denbora-tarte laburragoan zegoen tenperatura
_____152_____
__________________________________________________________________ 7. atala
honetan eta ondorioz, tenperatura-igoerak ez zuen hobekuntza nabarmenik
ematen.
7.3.2. Diseinu konposatu zentrala (B) metodoaren
optimizaziorako
Ura fase polar bezala hartuko duen B metodoa optimizatzeko ere, diseinu
konposatu zentrala erabili dugu. Oraingoan, sodio kloruroaren kontzentrazioa eta
erauzketa-denbora soilik aztertu ditugu eta tenperatura 94°C-tan finkatu dugu.
7.4. taulan matrizearen diseinua eta erantzunak bildu ditugu.
7.4. taula Diseinu konposatu zentralaren matrizea eta saio bakoitzaren
erantzuna uretako MFBErako.
Matrizearen diseinua Erantzunak
# Denbora (min) NaCl (mol L-
1) 4,4’-DDE 4,4’-DDD 4,4’-DDT
1 7 1.6 136725 2982938 6656360
2 13 1.6 202095 4238378 9559233
3 13 0.4 168547 3798542 8355210
4 7 0.4 83467 1891960 4075782
5 5 1.0 124219 2660623 6148584
6 15 1.0 215616 4605922 10836659
7 10 0.0 121726 2578600 6243493
8 10 2.0 202665 4367174 9893259
9 10 1.0 108723 2324274 5200359
10 10 1.0 161094 3566883 8440787
Aurretik aipatutako doikuntza-prozedura jarraituz, erauzketaren erantzun-
gainazala eraiki eta aldagai biek erauzketan eragina dutela eta hiru analitoek joera
berdina jarraitzen dutela ikusi dugu. Adibide gisa, 7.3. irudian 4,4’-DDTaren
_____153_____
DDTaren eta bere metabolitoen MBEaren eta MFBEaren optimizazioa eta erkaketa ____________
erantzun-gainazala azter dezakegu. Irudian ikus daitekenez, erauzketa-denbora
luzeek eta sodio kloruroaren kontzentrazio altuek erauzketaren etekina hobetu
dute. Honela, aztertutako espazioaren zatian, baldintza optimoak 15 min-ko
erauzketa-denborari eta 2 mol L-1-eko kontzentrazioari dagokie.
57
911 13 15
00,5
11,5
20,00E+002,00E+064,00E+066,00E+068,00E+061,00E+071,20E+071,40E+07
Erantzuna
Denbora (min)NaCl (mol L-1)
7.3. irudia Uretako MFBEaren erantzun-gainazala 4,4’-DDTrako.
7.3.3. Errepikakortasunaren azterketa eta MBEarekiko
erkaketa
Errepikakortasuna aztertzeko lurzoruaren lau lagin urarekin (ikus 7.5. taula)
eta bost lagin azido azetikoarekin (ikus 7.6. taula) baldintza optimoetan (5 mL
NaCl 2.0 mol L-1 + 2 mL iso-oktano 94°C-tan eta % 40ko portentzia-potzentaira 15
min-tan zehar B metodorako eta 5 mL azido azetiko + 1 mL NaCl 1.3 mol L-1 + 2
mL n-dekano 98°C-tan eta % 40ko potentzia-potzentaira 9.3 min-tan zehar A
metodorako, hurrenez hurren) eta hiru egunetan zehar erauzi ditugu. Uretango
MFBEaren kasuan, 4,4’-DDDaren emaitzak ez ditugu 7.5. taulan bildu, lortutako
kontzentrazioak detekzio-mugaren azpitik baitaude. MFBEaren etekinak ontzi
_____154_____
__________________________________________________________________ 7. atala
irekiko MBEarekin erkatzeko, lurzoruaren bost lagin erauzi ditugu (ikus 7.7.
taula). Lagin hauen kasuan, erauziak guztiak GK/MEaren eta GK/AIDaren bidez
analizatu ditugu, honela, determinazio analitikoen ontasuna azter baitezakegu.
Emaitzak guztiak ANOVA bariantza-analisiaren bidez eta %95eko konfidantza-
mailan erkatu ditugu.
7.5.taula B metodoaren bidez erauzitako 12 laginen kontzentrazioak (µg g-1).
Analisiak GK/MEan egin ditugu.
Eguna 4,4’-DDD Eguna 4,4’-DDT
Saioa 1 2 3 1 2 3
1 154 154 154 512 422 422
2 111 158 176 415 395 391
3 140 112 144 472 289 469
4 126 118 116 403 318 427
7.5. taulako datuen (B metodoaren baldintza optimoan erauzitako 12
laginen) artean ez dago desberdintasun esanguratsurik, ez egun berean ezta egun
desberdinetan ere. Aldiz, azido azetikotan (A metodoan) egindako erauzietan ez
da berdina gertatu. Alde batetik, DDEak eta DDTak egunen arteko
desberdintasunak erakutsi dituzte. DDEaren kasuan, lehenengo eguneko
lehenengo lagina bazterreko puntutzat hartuz gero, emaitzak hobe daitezke.
Egunen arteko desberdintasunen kausa bigarren eguneko emaitzetan dago.
Besteekiko erkatuz, bigarren egun honetan lortutako etekinak baxuagoak eta
doiagoak dira. Azkenik, DDDak ez du desberdintasunik erakutsi ez egun berean
ez egun desberdinetan ere.
7.6. taula A metodoaren bidez erauzitako 15 laginen kontzentrazioak (µg g-1).
Analisiak GK/MEan egin ditugu.
_____155_____
DDTaren eta bere metabolitoen MBEaren eta MFBEaren optimizazioa eta erkaketa ____________
Eguna 4,4’-DDE Eguna 4,4’-DDD Eguna 4,4’-DDT
Saioa 1 2 3 1 2 3 1 2 3
1 86 31 46 245 210 238 1059 870 973
2 51 30 40 244 238 282 966 804 967
3 47 28 41 182 198 244 977 821 1032
4 33 30 41 166 216 242 907 832 967
5 47 32 36 230 216 205 977 832 896
A eta B metodoetan lortutako etekinak erkatuz, argi ikus daiteke azido
aztiko:n-dekano konbinazioak (A metodoak) etekin altuagoak eman dituela. A
metodoan etekin hobeak lortu dira nahiz eta erauzketa-tenperatura (98°C eta 94°C)
eta sodio kloruroaren kontzentrazioa (1.3 mol L-1 eta 2.0 mol L-1) bi metodoetan
berdintsuak izan eta nahiz eta B metodoaren erauzketa-denbora luzeagoa izan (9.3
min eta 15 min). Beraz, A metodoan etekin hobeak lortzearen arrazoia ez da
instrumentala eta erabilitako disolbatzaile polarraren disolbatzeko ahalmenarekin
erlaziona dezakegu. Lan honetan aztertutako konposatuak zeharo hidrofobikoak
direnez, azido azetikotan (ε=6.3) uretan (ε=78.5) baino hobeto disolba daitezke.
Zentzu honetan, interesgarria izan daiteke aurkitutako desberdintasunak
disolbakortasun-parametroen arabera aztertzea [11] PFBEan konposatu
hauetarako egin den bezala [12].
7.7. taula Ontzi itxiko MBEaren bidez lortutako kontzentrazioak (µg g-1).
Kontzentrazioak GK/MEaren eta GK/AIDaren (karbonoaren eta kloroaren) bidez
zehaztu ditugu.
4,4’-DDE 4,4’-DDD 4,4’-DDT
ME AID (C) AID (Cl)
ME AID (C) AID (Cl)
ME AID (C) AID (Cl)
1 50 40 53 196 225 256 1053 1042 1007
2 43 47 38 215 211 232 979 844 887
_____156_____
__________________________________________________________________ 7. atala
3 44 34 32 225 209 210 931 943 850
4 46 35 29 206 218 233 987 853 910
5 45 39 41 211 203 232 988 803 824
7.7. taulako datuen azterketa eginez gero, DDEaren eta DDDaren
kontzentrazioak, MEan zein AIDan neurtu, emaitzak konparagarriak direla ikus
daiteke. DDEaren eta DDDaren kasuan izan ezik, DDTaren kasuan desberdintasun
esanguratsuak daude. Azken honen kasuan, MEaren bidez lortutako
kontzentrazioak pixkat altuagoak eta AIDan karbono atomoaren eta kloro
atomoaren bidez lortutako emaitzak konparagarriak dira.
Azkenik, 7.6 eta 7.7 tauletako emaitzak kontuan hartuta, A metodoan
MFBEan lortutako etekinak eta ontzi itxiko MBEan lortutakoak erkatu ditugu.
Metodo bietako emaitzen bariantza-analisian eta %95eko konfidantza mailan, ez
dira desberdintasun esanguratsurik ikusi.
Honela, nahiz eta MFBEaren baldintzak leunagoak izan, azido azetikotan
egindako MFBEaren bidez lortutako emaitzak eta ontzi itxiko MBEan lortutakoak
konparagarriak dira. Bi teknikak beraz, lurzoruetako DDTa eta haren metabolitoak
erauzteko erabil ditzakegu. MBEan 12 lagin aldi berean erauzi daitezke baina
laginak iragazi eta kontzentratu behar ditugu. MFBEaren kasuan, hiru lagin aldi
berean erauz daitezke baina gure metodoan ez da kontzentrazio-etaparik behar
laginak disolbatzaile ez-polarraren bolumen txikian jadanik kontzentratuak
baitaude.
7.4. Bibliografia
[1] BAIRD C., Environmental Chemistry, 2. edizioa, W.H. Freeman and
Company, New York, 1998.
[2] ONUSKA F.I. eta Terry K.A., Chromatographia, 1993, 36, 191.
_____157_____
DDTaren eta bere metabolitoen MBEaren eta MFBEaren optimizazioa eta erkaketa ____________
[3] LOPEZ-AVILA V., Benedicto J., Charan C., Young R. eta Beckert W.F., J.
Chromatogr. Sci., 1995, 33, 481.
[4] FISH J.R. eta Revesz R., LC-GC, 1996, 14, 230
[5] HUMMERT K., Vetter W. eta Luckas B., Chromatographia, 1996, 68, 653.
[6] LETELLIER M. eta Budzinski H., Analusis, 1999, 27, 259.
[7] LETELLIER M., Budzinski H., Charrier L., Capes S. eta Dorthe A.M.,
Fresenius J. Anal. Chem., 1999, 364, 228.
[8] BUDZINSKI H., Letellier M., Garrigues eta Le Menach K., J. Chromatogr. A,
1999, 837, 187.
[9] SZPUNAR J., Schmitt V.O., Donard O.F.X. eta Lobinski R., Trends Anal.
Chem., 1996, 15, 181.
[10] BERGSTRÖM eta Öberg, MultiSimplex (1.0 alea), Gullberna Park, S-37154,
Karlskrona, Suedia, 1997.
[11] PRAUSNITZ J.M., The Thermodynamics of Fluid Phase Equilibria, Prentice-
Hall, London, 1969.
[12] DEAN J.R. eta Fitzpatrick L., komunikazio pertsonala.
_____158_____
8. HAPen PJBEa Lurzoru Desberdinetatik eta Disolbatzaile Desberdinekin
8.1. Sarrera
H idrokarburo polizikliko aromatikoak (HAPak) karbono eta
hidrogeno atomoak dituzten eraztunez osatuta daude [1]. 8.1.
irudian zenbait HAPen egitura ikus daiteke eta 8.1. taulan HAPen zenbait iturri
bildu ditugu [2]. HAPek ondorio mutagenikoak eta kartzinogenikoak eduki
ditzaketelako, biosferako HAPen mailaren inguruan kezka sortu da [3]. HAPak
ingurugiroan nonahikoak badira ere, lurzoruko kutsadura petrolioaren eta olioen
igorpenaren ondorio zuzena da. Lurzoruen kutsaduraren konponbideak,
ondorioz, lehentasuna du. Hainbat lanetan zenbait mikroorganismoen
metabolismoen bidezko lurzoruen garbiketa posiblea dela diote [4-6].
Biodegradazioaren mugak lurzoruaren propietate fisikoen eta HAPen izaera
beraren menpe daude [7-8]. HAPen biodegradazioaren bideen azalpena
hazkuntzen bidezko ikerketetan egin da [9-10]. Hala ere, materia organikoko
adsortzioa edo fotooxidazioa bezalako aldagaiek lurzoruetako HAPen
biodegradazioan garrantzia duten ez dakigu oraindik.
____159____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
Antrazenoa Pirenoa Azenaftilenoa Krisenoa
8.1. irudia Zenbait HAPen egitura.
8.1. taula HAPen zenbait iturri.
Iturria Adibideak
Etxeko berogailuak
kerregailua GasezkoTximiniakLabeak
Industria
industrian aleazioare-Burdinaurtzeaen Aluminioar
ekoizpenan Asfaltuareakatalitiko
crackingen Petrolioarekoizpena beltzarenKarboi
ekoizpenaen Kokikatzar
Energiaren eta beroaren ekoizpena
plantak-petrolio eta -Ikatz
plantak-zoikatz eta -Egur
Errausketa eta suteak
erreketak Nekazalsuteak Baso
plantak-Errauzketa
Iturri mugikorrak
garraioa ItsasHegazkinak
gurpilak GomazkokAutomobila
Lurzoruetako HAPen kutsaduraren hedapena ezagutzeko erauzketa
beharrezkoa da. Bibliografian, HAPak erauzteko teknika desberdinak aurki
_____160_____
___________________________________________________________________ 8. atala
ditzakegu: jariakin superkritikoen bidezko erauzketa (FSBE) [11-14], Soxhlet
erauzketa [11], mikrouhinen bidezko erauzketa (MBE) [15] eta presiopeko
jariakinen bidezko erauzketa (PJBE) [16-20].
Lan honetan HAPen presiopeko jariakinen bidezko erauzketaren parametro
desberdinak aztertu ditugu. Alde batetik, parametro instrumentalak (presioa,
erauzketa-denbora, tenperatura eta ziklo-kopurua) aztertu ditugu. Bestalde,
lurzoruaren parametroen (arearen, alubioiaren, buztinaren eta materia
organikoaren portzentaia) eta disolbatzaile eta disolbatzaile-nahaste desberdinen
eragina aldi berean aztertu dugu. HAPen etekinek, lurzoruaren parametroek eta
disolbatzaileen disolbakortasun-parametroek osatutako data-multzoa Osagai
Nagusien Analisiaren (ONAren) bidez aztertu dugu [21]. 8.1. eskeman lanaren atal
desberdinak bildu ditugu.
_____161_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
PHAz kutsatutakolurzorua
524 EME Esekidurazdopatutako 8 lurzoru
Diseinu konposatuzentrala
Aldagaiakpresioatenperaturadenbora
Baldintzaoptimoak
Ziklo-kopuruarenazterketa
Disolbatzailearenazterketa
Lurzoruaareaalubioiabuztinamateria organikoa
DisolbatzaileakDKMazetonaAZNiso-HexanoaMetanolaAzetona:DKMiso-Hex.:azetona
Parametroen eragina etaetekinen iragarpena
Parametroak
ONA
NLREG
8.1. eskema HAPen PJBEaren azterketaren atal desberdinak.
8.2. Lan Esperimentala
8.2.1. Presiopeko jariakinen bidezko erauzketa
PJBEak 24 laginetarako karrusela duen ASE-200 (Dionex, CA, EEBB)
sisteman aurrera eraman ditugu. 524 EMEaren 0.5 g edo esekiduraz dopatutako
_____162_____
___________________________________________________________________ 8. atala
lurraren 1.0 g, hondoan iragaz-papera jarrita duen, altzairu herdoilgaitzezko 11
mL-ko erauzketa-zelulan pisatu dugu . Erauzketa-zelularen buru-hutsunea
hidromatrizearekin (material inertearekin) bete dugu. Erauzketa bukatu denean,
erauzia nitrogenoaren korronte motelaren bidez lehortasuneraino kontzentratu
dugu. Diklorometanoaren (DKMaren) 1.00 mL eta barne estandarraren
(hexaklorobentzenoaren) 50 µL erauziari gehitu dizkiogu eta 2.0 µL gas-
kromatografo/garraren bidezko ionizazio detektorean (GK/GBIDean) injektatu
ditugu.
8.2.2. Erreaktiboak
16 HAP dituen nahastea Supelco-ri (Walton-on-Thames, Erresuma Batua)
erosi diogu. Hidromatrizea erauzketa-zelulen buru-hutsunea betetzeko erabili
dugu (Varian Ltd., Surrey, Erresuma Batua). Lan honetan erabilitako
disolbatzaileak guztiak [azetona, iso-hexanoa, toluenoa, metanola, diklorometanoa
(DKM) eta azetonitriloa (AZN)] maila analitikokoak dira (Fisher Scientific,
Loughborough, Erresuma Batua).
HAPz kutsatutako lurzoru industriala (524 EME) BCR-tik (Brusela, Belgika)
lortu dugu. Arearen, alubioiaren, buztinaren eta materia organikoaren portzentaia
ezaguneko zortzi lurzoru desberdin esekiduraren prozeduraren bidez dopatu eta
19 egunetan zahartu ditugu.
8.2.3. Erauzien analisia
Erauziak garraren bidezko ionizazio-detektoreari lotuta dagoen Hewlett-
Packard gas-kromatografoan (GK/GBID) analizatu ditugu. Laginak 30 m-ko
luzera, 0.25 mm-ko barne-diametroa eta 0.25 µm-ko lodierako geruzadun DB-5ms
(J & W Scientific, Folsom, CA, EEBB) zutabe kapilarean injektatu ditugu.
Zutabearen tenperatura 90°C -tan mantendu dugu 2 min-tan zehar; ondoren, 7°C
_____163_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
min-1 -eko abiadurarekin 260°C-tara igo; ondoren, 5°C min-1-eko abiadurarekin
280°C-tara igo dugu eta azkenik 280°C-tan 10 min-tan zehar mantendu dugu. 2 µL-
ko injekzio-bolumena erabili dugu banaketa gabeko moduan eta injekzio-
tenperatura 250°C-tan mantendu dugu.
7 puntutako kalibrazioa-kurba 5 µg mL-1 eta 480 µg mL-1 tartean eraiki dugu
eta analito guztien kasuan r2-aren balioak 0.99 baino altuagoak izan dira.
8.3. Emaitzak eta Eztabaida
8.3.1. Presioaren, tenperaturaren eta erauzketa-
denboraren optimizazioa
524 EMEko HAPen erauzketarako presioaren, tenperaturaren eta erauzketa-
denboraren optimizazioa egiteko, 14 esperimentutako diseinu konposatu zentrala
eta erdiko puntu bi aukeratu ditugu. 8.2. taulan matrizearen diseinua eta saio
bakoitzeko kontzentrazioak (µg g-1 unitateetan) bildu ditugu.
8.1. taulako datuak 8.1. ekuaziora doitu ditugu:
Y x x x x x x xx x x x x x x x
= + + + + + +
+ + + +
β β β β β β
β β β β β0 1 1 2 2 3 3 12 1 2 13 1 3
23 2 3 11 12
22 22
33 32
123 1 2 3
(8.1)
x1 presioa, x2 erauzketa denbora eta x3 tenperatura da.
Aztertutako aldagaien artean batek ere ez du erauzketaren etekinean
eraginik izan (prob(t)>0.05 parametro guztietarako). Honela, EPA metodoaren [22]
baldintzak jarraitzea erabaki dugu eta ondorengo saioak guztiak 2000 psi-ko
presiopean, 100°C-tan eta 5 min-tan zehar gauzatu ditugu.
_____164_____
___________________________________________________________________ 8. atala
8.2. taula 524 EMEko HAPen erauzketarako presioaren, tenperaturaren eta
erauzketa-denboraren optimizaziorako matrizearen diseinua eta lortutako
analitoen kontzentrazioak (µg g-1). (Azi=azenaftilenoa, Aze=azenaftenoa,
Flu=fluorenoa, Ant=antrazenoa, Fluor=fluorantenoa, Pir=pirenoa, BaA=
benzo[a]antrazenoa, Kri=krisenoa, BxF=benzo[b]fluorenoa + benzo[k]fluorenoa,
BaP=Benzo[a]pirenoa).
Diseinuaren matrizea Kontzentrazioak (µg g-1)
# P (psi) T (°C) t (min) Azi Aze Flu Fen Ant Fluor
Pir BaA Kri BxF BaP Osoa
1 1300 70 5 9.2 15.4 40.2 304 45.3 119 73.2 12.3 16.0 15.1 6.6 664
2 2100 70 5 10.4 21.1 62.9 512 79.2 205 123 15.2 19.6 17.2 9.0 1083
3 1300 170 5 15.2 18.9 66.6 675 117 290 178 19.1 26.5 25.4 11.6 1452
4 2100 170 5 7.8 18.6 63.0 654 117 292 172 18.4 28.5 24.6 9.2 1420
5 1300 70 13 9.6 19.0 57.8 479 73.6 198 120 16.2 23.6 17.4 9.0 1030
6 2100 70 13 10.1 21.0 59.9 462 71.3 183 111 15.2 21.5 15.5 8.8 988
7 1300 170 13 15.7 21.8 78.4 675 113 295 182 19.2 26.1 30.3 10.8 1475
8 2100 170 13 7.0 25.2 83.4 723 130 307 184 21.2 28.0 31.6 12.1 1561
9 2400 120 9 9.8 19.8 54.1 401 64.2 156 93.4 13.1 18.6 15.6 8.3 862
10 1000 120 9 11.8 25.9 49.7 604 99.7 275 168 21.0 31.4 28.4 11.8 1335
11 1700 200 9 14.3 51.9 88.5 699 135 284 127 13.9 11.7 31.8 12.8 1479
12 1700 40 9 9.2 14.5 36.0 276 46 104 101 8.5 11.7 11.1 5.4 633
13 1700 120 16 14.5 14.9 53.0 583 94.7 259 155 20.7 28.0 22.0 10.9 1264
14 1700 120 2 12.6 21.1 74.3 700 106 297 191 23.0 32.6 26.4 6.1 1489
15 1700 120 9 14.1 18.4 61.3 576 108 238 145 15.2 23 20.4 8.9 1238
16 1700 120 9 13.6 18.0 59.1 576 98.3 250 145 14.5 22.0 21.7 8.7 1235
8.3.2. Erauzketa-zikloen azterketa
_____165_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
Erauzketa-zikloen eragina 524 EMEko HAPen erauzketan aztertu dugu.
Erreferentziazko material egiaztatuaren lau lagin 2000 psi-ko presiopean eta
100°C-tan eta 5 min-tan zehar (1:1, b/b) azetona:DKM nahastearekin erauzi
ondoren, berriro ere, 5 min-tan zehar berrerauzi ditugu. 8.2. irudian erauzketa
bakoitzean lortutako etekinak bildu eta egiaztatutako balioekin erkatu ditugu.
Bigarren zikloaren erauzian fenantrenoa, fluorantenoa eta pirenoa soilik detektatu
ditugu. Fluorantenorako eta pirenorako lehenengo erauziaren %3.3a eta %0.6a
lortu ditugu, hurrenez hurren. Fenantrenoaren emaitzak ez ditugu aipatu
kontzentrazioak altuegiak direlako eta kalibrazio-tartetik at daudelako.
Determinatutako HAP batzuen kontzentrazioak bakarrik daude egiaztatuta. 8.2.
irudiko emaitzetan oinarrituz, ziklo bakarreko erauzketa laginaren HAPak
erauzteko nahiko dela erabaki dugu. Benzo[k]fluorantenoaren kasuan ezik,
lortutako kontzentrazioak eta egiaztatutako balioak bat datoz.
Benzo[k]fluorantenorako kontzentrazio altuagoak kalkulatu ditugu eta honen
arrazoia zera izan daiteke: ez dugula benzo[k]fluorantenoaren eta
benzo[b]fluorantenoaren tontorren banaketa egokia lortu. 8.2. irudian bi isomeroen
kontzentrazioen batura irudikatu dugu.
_____166_____
___________________________________________________________________ 8. atala
0
50
100
150
200
250
300
Aze
nafta
linoa
Aze
nafte
noa
Fluo
reno
a
Ant
raze
noa
Fluo
rant
zeno
a
Pire
noa
Ben
z[a]
antra
zeno
a
Kris
enoa
Ben
zo[x
]flu
oran
teno
a
Ben
zo[a
]pire
noa
kontzentrazioa (ug g-1)
1 x 5 min
2 x 5 min
Egiaztatutako balioa
8.2. irudia 524 EMEaren PAHen etekinak 5 min-tan zehar 100°C-tan eta 2000
psi-tan (1:1, b/b) azetona:DKM nahastearekin ziklo bakarrean eta bi ziklotan
erauzi ondoren.
8.3.3. Disolbatzailearen azterketa
524 EMEaren HAPen erauzketarako zortzi disolbatzaile edo disolbatzaile
nahaste saiatu ditugu: (1:1, b/b) azetona:DKM, azetona, DKM, AZN, metanola,
iso-hexanoa, (1:1, b/b) iso-hexano:azetona eta toluenoa. Honela, polaritate-tarte
zabala aztertu dugu. 524 EMEaren hiru alikuota disolbatzaile bakoitzarekin erauzi
(aurretik ondorioztatutako baldintzetan) eta emaitzak 8.3. taulan bildu ditugu.
_____167_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
8.3. taula Saiatutako zortzi disolbatzaile bakoitzeko lortutako
kontzentrazioak (µg g-1).
Balio egiaztatua
azetona:DKM azetona MeOH AZN DKM
iso-hexanoa tolueno
a
iso-hex: azetona
Azenaftalinoa a 11.6±0.1 11.4±0.8 <d.m.b 12±1 <d.m. 13±1 11.8±0.4 10.9±0.7
Azenaftenoa
36±2 25.9±0.3 16±3 23±3 22±2 25±4 24±3 27±5
Fluorenoa 101±11 81±2 52±14 83±9 85±9 84±9 80±8 86±11
Antrazenoa 98±2 81±2 68±3 90±6 93±3 80±5 89±4 94±5
Fluorantenoa
296±5 245±7 227±12 271±16 298±8 271±5 281±6 287±16
Pirenoa 173±11 179±3 149±4 139±8 165±11 181±5 163±3 172±2 175±9
Benzo[a] antrazenoa
22,5±1,8 23±0.4 18±1 16±1 18±1 22±1 16±1 19.5±0.6 21±1
Krisenoa 25±1 20±1 17.7±0.4 21±2 23±2 18.1±0.8 21.6±0.9 23±1
Benzo[b] fluoranteno
a
13,5±1,6 16±3 12±2 10.8±0.6 14±1 12.3±0.6 11.1±0.4 13.5±0.8 12.4±0.8
Benzo[k] fluoranteno
a
19,3±1,3 13.7±0.6 12±2 11.5±0.9 12±1 16.0±0.8 10±1 16±1 13.1±0.6
Benz[a] pirenoa
6,2±0,6 10.3±0.5 8.4±0.5 6.5±0.8 7.4±4 8.4±0.3 5.0±0.3 6.5±0.8 7.2±0.2
HAP osoa 1583±53 1313±15 1123±44 1424±97 1538±51 1396±59 1426±61 1505±99
aEgiaztatu gabeko kontzentrazioa.
b<d.m. = detekzio-muga azpitik.
Disolbatzaileak analitoa ondo disolba dezan, antzekoak izan behar direla
erauzketaren arau aitzindaria da. Hala ere, egun disolbakortasun-parametro (δ)
moduko hurbilketa enpirikoa erabiltzen da [δ= (∆E/B)1/2, non ∆E= lurrunketa-
energia eta B=mol-bolumena diren] gero eta gehiago. Hortaz, analitoaren
disolbakortasun-parametroa berdintsua duen disolbatzailea erauzketarako
_____168_____
___________________________________________________________________ 8. atala
disolbatzailerik egokiena litzateke [23]. Hori dela eta, 8.3. irudian eman den
triangeluan, HAPekiko kokapen berdineko disolbatzaileak erauzketa gauzatzeko
egokienak lirateke. Arau honi jarraituz, toluenoarekin eta iso-hexanoarekin,
aurretik aipatu denez [24], etekin altuenak lortu beharko genituzke. Hala ere eta
8.3. taulan ikus daitekenez, ez dugu hori argi eta garbi lortu, eta zenbait kasutan
etekin hobeak disolbatzaile polarrak dituzten disolbatzaile-nahasteekin
(azetona:DKM eta iso-hexano:azetona) lortu ditugu. Saim et al.-ek ere, HAPen
presiopeko jariakinen bidezko erauzketan iso-hexano:azetona nahastearekin
emaitzik hoberenak lortu dituzte [17].
8.3. irudia Disolbakortasun-parametroaren araberako disolbatzaile eta
HAParen kokapen erlatiboa.
HAPen eta naftola bezalako molekulen eta lurzoruen arteko elkarrekintzak
ikertu dituzten zenbait lan aurki daitezke bibliografian. Eguneko HAPen
lurzoruko adsortzioa azaltzeko hurbilketan, HAPek batez ere buztin-mineralekin
elkarrekintza sendoak dituztela pentsatzen da. Buztin-mineralek xafla-egitura
_____169_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
daukate. Urarekin kontaktuan eta urak hidrogeno-zubiak eratzeko duten
ahalmena dela eta, xafla hauek zabal daitezke [25]. Xaflak zabaldu direnean,
molekula lauak xaflen arteko gunean mugi daitezke. Buztinak lehortzerakoan,
molekulak buztin-egituran harrapatuak geldituko dira. Guzti hau dela eta,
lurzoruetako zein sedimentuetako zenbait analito berreskuratzea zaila gerta
daiteke.
Honela, HAPen erauzketa hobetzeko, buztinaren xaflak zabal dezakeen
disolbatzaile polarra behar dugu (azetona) eta HAPak ondo disolbatzeko
gaitasuna duen disolbatzaile ez-polarra (iso-hexanoa edo toluenoa). Baldintza biak
(1:1, b/b) azetona:iso-hexano nahastean betetzen dira eta horregatik, halako
disolbatzaile-nahaste polar/ez-polarrak emaitzik hoberenak eman ditzake zenbait
kasutan.
8.3.4. Elkarrekikotasun-analisia
Zortzi lurzoru desberdin (A, B, C, D, E, F, G eta H deitu ditugunak)
naftalenoarekin, azenaftenoarekin, fluorenoarekin eta pirenoarekin 50 µg g-1-ko
kontzentrazioan esekiduraren bidez dopatu eta 19 egunetan zahartzen utzi ditugu.
Zortzi lurzoruen arearen, alubioiaren, buztinaren eta materia organikoaren
portzentaiak 8.4. taulan ikus daitezke. Lurzoru bakoitzaren hiru alikuota zazpi
disolbatzaile edo disolbatzaile-nahaste desberdinekin [(1:1, b/b) azetona:DKM,
azetona, DKM, AZN, metanola, iso-hexanoa eta (1:1, b/b) iso-hexano:azetona]
erauzi ditugu. Lortutako emaitzak (µg g-1 unitateetan) 8.4. taulan ikus daitezke.
Helburu nagusia HAPen etekinen eta lurzoruaren konposizioaren (arearen,
alubioiaren, buztinaren eta materia organikoaren) eta disolbatzailearen
disolbakortasun-parametroaren arteko erlaziorik dagoen ikustea da [26]. Zentzu
honetan, erabili ditugun tresna nagusiak Osagai Nagusiaren Analisia (ONA) eta
_____170_____
___________________________________________________________________ 8. atala
balidazio-gurutzatuen ereduak dira [21]. Kalkuloak guztiak Unscrambler 7.5 [27]
programarekin egin ditugu.
Lehenengo hurbilketan lurzoru/disolbatzaile datuen eta HAPen etekinen
azterketa independientea egin dugu. Horretarako, lurzoru/disolbatzaile datuak
(8.4. taularen 1-8 zutabeak) eta HAPen etekinak (8.4. taularen azken zazpi
zutabeak) matrize independiente bezala tratatu ditugu. Kasu bietan, euren eragina
batez bestekoaren inguruko aldaketak bezala azaltzeko, datuak zentratu, eta,
aldagaiei guztiei bariantza berdina emateko, datuak eskalatu ditugu.
Transformazio ez-linealek ereduen azalpen-maila hobe dezaketen ikusteko,
disolbakortasun-parametroa (δ) lau modu desberdinetan [δ, δ2, δ0.5, log (δ)] sartu
dugu.
8.4. taula Aztertutako zortzi lurzoruen arearen, alubioaren, buztinaren eta
materia organikoaren portzentaiak, disolbatzaile eta disolbatzaile desberdinen
disolbakortasun-parametroak eta lortutako kontzentrazioak (µg g-1 unitateetan).
Lurzoru/Disolbatzaile-matrizea HAPen kontzentrazioak (µg g-1)
area alubioi buztina MO δ δ2 δ1/2 logδ naf aze flu fen fluor
pir osoa
Aze:DKM(A)
56.9 21.9 17.9 3.2 19.4 376 4.4 1.3 0.0 9.0 9.4 11.1 12.5 17.1 47.0
Aze:DKM(B)
85.5 2.5 7.5 4.5 19.4 376 4.4 1.3 0.0 6.0 5.6 8.9 19.9 29.6 42.4
Aze:DKM(C)
54.4 22.4 18.4 4.7 19.4 376 4.4 1.3 0.0 1.0 14.5 15.0 26.5 3.4 9.4
Aze:DKM(D)
48.9 49.8 1.1 0.2 19.4 376 4.4 1.3 0.0 0.0 7.5 10.3 18.4 18.1 51.7
Aze:DKM(E)
48.7 27.3 23.1 1.0 19.4 376 4.4 1.3 0.0 10.2 12.4 16.1 24.6 32.8 91.5
Aze:DKM(F)
46.6 36.3 9.0 8.0 19.4 376 4.4 1.3 7.4 14.5 16.1 18.1 23.3 33.4 106.3
Aze:DKM(G)
49.7 44.5 3.6 2.1 19.4 376 4.4 1.3 0.0 7.5 7.5 11.8 24.8 27.8 72.1
_____171_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
G)
Aze:DKM(H)
47.8 44.6 3.7 4.0 19.4 376 4.4 1.3 5.7 12.2 11.6 14.4 24.7 28.4 87.9
DKM(A) 56.9 21.9 17.9 3.2 20.5 420 4.5 1.3 0.0 9.8 1. 17.5 22.9 32.6 91.2
DKM(B) 85.5 2.5 7.5 4.5 20.5 420 4.5 1.3 0.0 6.0 6.7 16.9 27.0 9.8 88.8
DKM(C) 54.4 22.4 18.4 4.7 20.5 420 4.5 1.3 0.0 11.0 15.4 18.7 33.0 41.5 116.2
DKM(D) 48.9 49.8 1.1 0.2 20.5 420 4.5 1.3 0.0 0.0 4.8 9.2 23.0 22.1 55.7
DKM(E) 48.7 27.3 23.1 1.0 20.5 420 4.5 1.3 0.0 1.1 17.4 21.5 29.6 6.9 112.3
DKM(F) 46.6 36.3 9.0 8.0 20.5 420 4.5 1.3 9.1 18.3 21.9 21.8 24.1 35.8 127.6
DKM(G) 49.7 44.5 3.6 2.1 20.5 420 4.5 1.3 0.0 0.0 0.0 3.9 17.2 20.0 40.3
DKM(H) 47.8 44.6 3.7 4.0 20.5 420 4.5 1.3 0.0 8.8 8.7 12.9 22.5 25.5 71.7
AZN(A) 56.9 21.9 17.9 3.2 25.1 630 5.0 1.4 0.0 8.5 11.1 15.3 22.3 27.8 78.8
AZN(B) 85.5 2.5 7.5 4.5 25.1 630 5.0 1.4 0.0 8.3 9.5 14.7 24.0 4.8 85.0
AZN(C) 54.4 22.4 18.4 4.7 25.1 630 5.0 1.4 0.0 7.3 7.8 9.7 21.4 26.5 65.0
AZN(D) 48.9 49.8 1.1 0.2 25.1 630 5.0 1.4 0.0 0.0 0.0 0.0 14. 15. 31.9
AZN(E) 48.7 27.3 23.1 1.0 25.1 630 5.0 1.4 0.0 0.0 4.2 12. 24.6 32.1 69.2
AZN(F) 46.6 36.3 9.0 8.0 25.1 630 5.0 1.4 0.0 8.2 10.4 17.8 21.9 31.9 79.3
AZN(G) 49.7 44.5 3.6 2.1 25.1 630 5.0 1.4 0.0 0.0 4.8 8.1 20.7 23.8 54.4
AZN(H) 47.8 44.6 3.7 4.0 25.1 630 5.0 1.4 0.0 0.0 0.0 7.1 21.3 25.2 57.4
Azetona(A) 56.9 21.9 17.9 3.2 18.3 5.0 4.3 1.3 0.0 0.0 4.7 8.3 15.1 20.8 45.5
Azetona(B) 85.5 2.5 7.5 4.5 18.3 5.0 4.3 1.3 8.3 7.3 9.4 14.3 17.3 24.8 79.4
Azetona(C) 54.4 22.4 18.4 4.7 18.3 5.0 4.3 1.3 11.0 9.4 10.7 15.6 28.8 34.5 100.1
Azetona(D) 48.9 49.8 1.1 0.2 18.3 5.0 4.3 1.3 10.1 0.0 4.7 8.2 19.0 17.8 51.2
8.4. taula Jarraipena
Lurzoru/Disolbatzaile-matrizea HAPen kontzentrazioak (µg g-1)
area alubioi buztina MO δ δ2 δ1/2 logδ naf aze flu fen fluor
pir osoa
Azetona(E) 48.7 27.3 23.1 1.0 18.3 5.0 4.3 1.3 12.1 12.1 14.5 20.2 27.6 35.3 116.3
Azetona(F) 46.6 36.3 9.0 8.0 18.3 5.0 4.3 1.3 13.4 12.3 14.9 19.8 25.8 37.8 115.4
Azetona(G) 49.7 44.5 3.6 2.1 18.3 5.0 4.3 1.3 12.9 9.0 10.5 14.9 26.3 29.4 94.8
Azetona(H) 47.8 44.6 3.7 4.0 18.3 5.0 4.3 1.3 12.0 11.2 11.5 14.2 25.5 29.6 96.5
_____172_____
___________________________________________________________________ 8. atala
Metanol(A) 56.9 21.9 17.9 3.2 28.3 801 5.3 1.4 0.0 0.0 0.0 0.0 7.9 13.0 24.2
Metanol(B) 85.5 2.5 7.5 4.5 28.3 801 5.3 1.4 0.0 0.0 0.0 0.0 18.2 27.8 38.8
Metanol(C) 54.4 22.4 18.4 4.7 28.3 801 5.3 1.4 0.0 7.7 8.1 8.2 11.9 1.9 53.4
Metanol(D) 48.9 49.8 1.1 0.2 28.3 801 5.3 1.4 0.0 0.0 0.0 0.0 8.6 7.4 15.7
Metanol(E) 48.7 27.3 23.1 1.0 28.3 801 5.3 1.4 0.0 8.3 9.6 11.2 19.7 22.4 57.8
Metanol(F) 46.6 36.3 9.0 8.0 28.3 801 5.3 1.4 0.0 6.5 7.3 12.5 19.5 27.8 65.6
Metanol(G) 49.7 44.5 3.6 2.1 28.3 801 5.3 1.4 0.0 0.0 0.0 2.5 20.0 23.1 42.0
Metanol(H) 47.8 44.6 3.7 4.0 28.3 801 5.3 1.4 0.0 0.0 4.7 8.5 23.7 28.8 62.0
Aze:i-hex(A)
56.9 21.9 17.9 3.2 16.3 266 4.1 1.2 0.0 6.2 8.0 10.5 25.8 37.5 82.8
Aze:i-hex(B)
85.5 2.5 7.5 4.5 16.3 266 4.1 1.2 0.0 6.0 5.6 8.5 20.2 30.5 62.4
Aze:i-hex(C)
54.4 22.4 18.4 4.7 16.3 266 4.1 1.2 0.0 7.7 9.6 12.6 24.6 30.9 74.8
Aze:i-hex(D)
48.9 49.8 1.1 0.2 16.3 266 4.1 1.2 0.0 0.0 4.0 4.5 11.7 9.8 26.4
Aze:i-hex(E)
48.7 27.3 23.1 1.0 16.3 266 4.1 1.2 0.0 6.3 6.3 10.2 24.5 31.1 74.9
Aze:i-hex(F) 46.6 36.3 9.0 8.0 16.3 266 4.1 1.2 6.1 10.5 12.2 16.0 24.5 35.5 95.5
Aze:i-hex(G)
49.7 44.5 3.6 2.1 16.3 266 4.1 1.2 5.9 6.4 0.0 7.8 21.6 25.3 59.7
Aze:i-hex(H)
47.8 44.6 3.7 4.0 16.3 266 4.1 1.2 5.6 8.8 8.3 12.4 26.4 30.9 81.5
i-Hexano(A)
56.9 21.9 17.9 3.2 14.3 204 3.8 1.1 0.0 6.3 8.5 11.8 21.8 30.8 71.2
i-Hexano(B) 85.5 2.5 7.5 4.5 14.3 204 3.8 1.1 0.0 6.2 6.2 7.6 13.4 18.8 44.0
i-Hexano(C)
54.4 22.4 18.4 4.7 14.3 204 3.8 1.1 0.0 7.0 8.9 12.4 19.5 23.2 61.3
i-Hexano(D)
48.9 49.8 1.1 0.2 14.3 204 3.8 1.1 0.0 0.0 0.0 3.6 9.8 7.9 20.2
i-Hexano(E) 48.7 27.3 23.1 1.0 14.3 204 3.8 1.1 0.0 6.9 7.7 9.4 18.2 20.1 54.3
i-Hexano(F) 46.6 36.3 9.0 8.0 14.3 204 3.8 1.1 0.0 8.5 9.7 16.3 25.0 32.4 89.1
i-Hexano(G)
49.7 44.5 3.6 2.1 14.3 204 3.8 1.1 0.0 0.0 0.0 7.5 18.2 20.6 49.1
i-Hexano(H)
47.8 44.6 3.7 4.0 14.3 204 3.8 1.1 0.0 8.5 8.4 10.0 21.4 24.8 65.9
_____173_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
8.5. taulan ikus daitekenez, lurzoru/disobatzaile-datuen matrizea azaltzeko
lau osagai behar ditugu. Bigarren osagai nagusia disolbakortasun-parametroarekin
(δ−rekin) zuzenean erlazionatuta dago, parametro honetarako kobariantza 1 eta
beste guztietarako 0 baita. Ez da posible beste hiru osagai nagusietarako erlaziorik
aurresatea loadings delakoak aldagaien guztien artean orekatuak baitaude. Hala
ere, lehenengo osagaia arearekin eta alubioiarekin erlazionatuta egon daiteke,
hirugarrena buztinarekin eta laugarrena materia organikoarekin, aldagai hauen
loadings delakoak (letra etzanetan 8.5. taulan) kasu bakoitzean altuenak baitira.
Nahiz eta bost aldagai aztertu (area, alubioia, buztina, materia organikoa eta
disolbakortasun-parametroa) posiblea da lau osagai nagusi soilik behar izatea,
berez, arearen, alubioiaren eta buztinaren portzentaien baturak %100 egiten baitu.
8.4. irudiko scores delakoetan ikus daitekenez, lurzoru bakoitza lerro paraleloetan
proiektatuta eta lerro bakoitza disolbatzailearen disolbakortasun-parametroaren
arabera ordenatuta dago (metanoletik hasita iso-hexanorarte). Beraz,
lurzoru/disolbatzaile-ezaugarriek lurzoru eta disolbatzaile bakoitza, inolako
anbiguotasunik gabe, defini dezakete.
8.5. taula Osagai nagusien (ONen) loadings delakoak
lurzoru/disolbatzailearen eta HAPen datuetarako.
Lurzoru/disolbatzaile-datuen osagai nagusiak HAPen datuen osagai nagusiak
ON1 ON2 ON3 ON4 ON1 ON2 ON3
Area -0.577 0 0.373 -0.432 Aze 0.392 -0.477 0.689
Alubioia 0.692 0 0.060 0.090 Flu 0.407 -0.443 -0.232
Buztina -0.339 0 -0.832 0.236 Fen 0.427 -0.143 -0.600
M.O. -0.272 0 0.406 0.865 Fluor 0.385 0.567 -0.020
δ 0 1 0 0 Pir 0.397 0.482 0.3321
Osoa 0.440 0.040 -0.090
_____174_____
___________________________________________________________________ 8. atala
8.4. irudia Lurzoru/disolbatzaile-datuen scores delakoak.
HAPen datuei dagokienez (naftalenoa kendu dugu bere kontzentrazioa
detekzio-muga azpitik dagoelako esperimentu gehienetan) eta 8.5. taulan ikus
daitekenez, datuak guztiak azaltzeko hiru osagai nagusi behar ditugu. Loadings
delakoen iruditik (ikus 8.5. irudia) azenaftenotik eta fluorantenotik (molekula-
masa baxuko HAPak) eta fluorantenotik eta pirenotik (molekula-masa ertaineko
HAPak) pareko informazioa lortu dugula esan dezakegu, irudian bata bestetik
hurbil baitaude.
Hurrengo pausua, 8.4. taulako datuen guztien ONA egin aurretik, 8.6.
taulan bildu dugun kobariantza-matrizea eraikitzea da. 8.6. taulan bildutako
datuetako behaketa esanguratsuena zera izan daiteke: HAPen etekinekin erlazio
gehien duten aldagaiak buztinaren eta materia organikoaren portzentaiak direla.
_____175_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
8.5. irudia HAPen dautuen loadings delakoak.
8.6. taula Normalizatu gabeko datuen kobariantza-matrizea.
area alubioia
buztina
M.O. δ δ2 δ1/2 logδ aze flu fen fluo
pir oso
area 1.00
alubioia
-0.84 1.00
buztina
-0.01 -0.52 1.00
M.O. 0.14 -0.29 0.03 1.00
δ -9e-9 -6e-9 1e—9 9e-11 1.00
δ2 -1e-9 -4e-9 -2e-10 6e-10 0.99 1.00
δ1/2 2e-9 3e9 1e-8 -1e-9 0.99 0.99 1.00
logδ 1e-8 6e9 7e-9 e-10 0.99 0.98 0.99 1.00
aze -0.06 -0.23 0.38 0.53 -0.26 -0.29 -0.24 -0.22 1.00
flu -0.12 -0.19 0.42 0.46 -0.21 -0.25 -0.19 -0.16 0.91 1.00
fen -0.10 -0.18 0.37 0.46 -0.26 -0.31 -0.24 -0.21 0.83 0.91 1.00
_____176_____
___________________________________________________________________ 8. atala
fluor -0.12 -0.07 0.24 0.28 -0.19 -0.23 -0.16 -0.13 0.58 0.62 0.76 1.00
pir 0.11 -0.335 0.334 0.51 -0.13 -0.17 -0.11 -0.09 0.64 0.66 0.78 0.91 1.00
osoa -0.12 -0.15 0.33 0.48 -0.22 -0.26 -0.19 -0.16 0.84 0.88 0.93 0.86 0.87 1.00
Modeloen azalpen-maila gehitzeko asmotan eta sample-wise normalizazio-
teknika aplikatuz, 8.4. taulako datuak eraldatu ditugu. Normalizaio-teknika honen
funtsa datuen matrizearen lerro bakoitza lerroaren batez bestekoaz zatitzean
datza; horrela, faktore ezkutuaren eragina izkuta dezakegu. Lagina deskribatzeko,
aldagaien balio erlatiboak soilik erabiliko dira eta maila absolutoak daraman
informazioa kenduko da [27].
ONA analisiaren arabera (ikus 8.7. taula), normalizatutako datuen guztien
matrizea azaltzeko, zazpi osagai behar ditugu. Aurretik lurzoru/disolbatzailearen
eta HAPen matrizeen ONA modelo independienteen konbinazioa dirudi, horietan
4 eta 3 osagai nagusi lortu baititugu, hurrenez hurren. Kobariantza-matrizean (8.8.
taulan) berriro ikus dezakegunez, HAPen etekinekin gehien erlazionatutako
aldagaiak lurzoruaren buztinaren eta materia organikoaren portzentaiak dira.
Datu ez-normalizatuen kobariantza-matrizean ezik (ikus 8.6. taula), datu
normalizatuen kobariantza-matrizearen kasuan, disolbakortasun-parametroaren
karratua ere HAPen etekinekin erlazionatuta dago.
8.7. taula Normalizatutako datuen loadings delakoak.
ON1 ON2 ON3 ON4 ON5 ON6 ON7
Area 0.165 0.367 0.504 0.29 -2.6e-02 -0.369 1.0e-02
Alubioia 1.6e-02 0.370 -0.661 -8.2e-02 0.180 0.281 6.6e-02
Buztina 0.192 -8.6e-02 0.435 -0.679 0.103 0.497 1.5e-02
M.O. 0.239 -0.1230 0.143 -0.671 0.1338 0.640 -9.9e-02
δ -2.4e-02 0.558 0.125 -3.1e-02 0.218 2.8e-02 5.3e-02
δ2 -0.368 -0.151 7.6e-02 2.1e-02 2.2e-02 3.8e-02 -1.0e-02
δ1/2 0.161 0.515 7.3e-02 -2.8e-02 0.156 7.8e-02 2.3e-02
_____177_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
log(δ) 1.1e-03 3.1e-03 4.0e-04 -1.7e-04 9.5e-04 4.7e-04 1.3e-04
Aze 0.3324 -0.197 -2.4e-02 5.5e-02 0.386 -0.154 0.760
Flu 0.321 -0.200 -5.7e-02 -8.2e-02 0.474 -0.250 -0.275
Fen 0.360 -9.2e-02 -0.112 -4.2e-02 0.116 -0.142 -0.549
Fluor 0.341 0.123 -0.164 -9.5e-02 -0.460 4.4e-03 0.128
Pir 0.356 2.9e-03 3.8e-02 -3.0e-02 -0.500 6.8e-02 8.0e-02
Osoa 0.369 -7.6e-02 -0.166 -2.7e-02 -0.126 -9.3e-02 -6.4e-02
8.8. taula Norrmalizatutako datuen kobariantza-matrizea.
area alubioia
buztina
M.O. δ δ2 δ1/2 logδ aze flu fen fluo
pir oso
area 1.00
alubioia
-3e-2 1.00
buztina
0.18 -0.32 1.00
M.O. 0.28 -0.20 0.12 1.00
δ 0.65 0.54 -8e-2 -0.22 1.00
δ2 -0.53 -0.27 -0.40 -0.50 -0.18 1.00
δ1/2 0.78 0.56 0.15 9e-2 0.87 -0.63 1.00
logδ 0.78 0.55 0.18 0.13 0.84 -0.68 0.99 1.00
aze 0.15 -0.142 0.42 0.61 -0.35 -0.71 7e-2 0.13 1.00
flu 0.10 0.12 0.47 0.52 -0.34 -0.71 6e-2 0.12 0.88 1.00
fen 0.24 2e-2 0.44 0.55 -0.21 -0.86 0.24 0.0 0.82 0.89 1.00
fluor 0.40 0.27 0.336 0.339 8e-2 -0.92 0.51 0.56 0.60 0.58 0.78 1.00
pir 0.42 -3e-2 0.45 0.58 -0.10 -0.88 0.36 0.41 0.69 0.65 0.82 0.92 1.00
osoa 0.23 7.1e-2 0.41 0.55 -0.23 -0.91 0.26 0.32 0.83 0.83 0.94 0.87 0.90 1.00
Disolbatzailearen disolbakortasun-parametroaren karraturen kausaz
lortutako korrelazio altuagoek lurzoru/disolbatzailearen datuen eta HAPen
_____178_____
___________________________________________________________________ 8. atala
etekinen datuen arteko erregresio-ereduak eraikitzea bermatu du. Kasu honetan,
datu normalizatuetatik abiatuz PLS2 eredua (HAPak guztiak aldi berean) eraiki
dugu. 8.9. taulan PLS2 ereduak bi matrizeetan (X ≡ lurzoru/disolbatzaile-
matrizean eta Y ≡ HAPen matrizean) azal dezakeen bariantzaren portzentaia bildu
dugu.
8.9. taula PLS2 ereduak bi matrizeetan azaldutako bariantzaren portzentaia.
Bariantza % ON1 ON2 ON3 ON4
X azaldu (X osoa)
34 (34) 34 (68) 15 (83) 6 (89)
Y azaldu (Y osoa)
64 (64) 11 (75) 7 (82) 3 (85)
8.6. (a) eta (b) irudietan, HAPen kontzentrazio osorako eta azenaftenorako
esperimentalki lortutako kontzentrazioak eta aurresandako kontzentrazioak ikus
daitezke, hurrenez hurren. Bi adibide hauetan doikuntzaren bi muturrak ikus
daitezke: HAPen kontzentrazio osoa hoberen aurresan dezakeguna da (malda 0.98
eta jatorriko ordenatua 0.03) eta azenaftenorako, aldiz, emaitzarik txarrenak lortu
ditugu.
_____179_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
(a)
(b)
8.6. irudia PLS2 eredu erabiliz, kontzentrazio esperimentalen eta
aurresandako kontzentrazioen erkaketa (a) HAPen kontzentrazio osorako eta (b)
azenaftenoaren kontzentraziorako.
Honelako aurresanen balidazioa egiteko, ausazko laginak [3. lagina
(azetona:DKM C lurzorua), 14. lagina (AZN B lurzorua), 18. lagina (AZN B
lurzorua), 23 lagina (AZN G lurzorua), 29. lagina (azetona E lurzorua), 33. lagina
(metanola A lurzorua), 48. lagina (azetona:iso-hexanoa H lurzorua) eta 52. lagina
(iso-hexanoa D lurzorua)] kalibraziotik kendu, beste laginekin kalibrazioa egin eta
kendutako lagin hauen kalibrazioa aurresan dugu. Kasu honetan PLS1 eredua
HAP bakoitzeko eraiki da. 8.7. (a) eta (b) irudietan azenaftenoaren eta HAP
osoaren predikzioa ikus daiteke, hurrenez hurren. HAPen kontzentrazioa hoberen
aurresan dezakegun kontzentrazioa da. Beste kontzentrazioen eta lagin askoren
kasuan ere, estimatutako ziurgabetasun-bitartean, lortutako emaitzak eta
esperimentalki lortutakoak bat datoz.
_____180_____
___________________________________________________________________ 8. atala
Aurretik aipatutako korrelazioetatik, HAPen etekinak lurzoruaren
buztinaren eta materia organikoaren portzentaiekiko eta disolbatzailearen
disolbakortasun-parametroarekiko menpekotasuna duela ondoriozta dezakegu.
8.8. taulako kobariantza-matrizean ikus daitekenez, buztinerako eta materia
organikorako lortutako korrelazioa positiboa da eta, beraz, etekin hoberenak
buztinaren eta materia organikoaren portzentaia altuetarako lortu ditugu (ikus 8.4.
taula). Disolbakortasun-parametroaren karratuarekiko korrelazioa negatiboa da
eta, ondorioz, etekin hoberenak disolbatzailearen disolbakortasun-parametroak
txikiak izan diren kasuetan lortu ditugu (azetona:iso-hexano eta iso-hexano).
Azken emaitza hau 524 EMErako egindako disolbatzaile-azterketarekin eta Saim et
al.-ek [17] lortutako emaitzekin bat dator.
-0 .1
-0 .0 5
0
0 .0 5
0 .1
0 .1 5
0 .2
0 .2 5
0 .3
0 .3 5
aze:
DK
M(C
)
DK
M(F
)
AZN
(B)
AZN
(G)
aze(
E)
MeO
H(A
)
aze:
i-hex
.(H)
i-hex
(D)
EsperimentalaAurresanda
(a)
_____181_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
0
0 .5
1
1 .5
2
2.5
3
aze:
DK
M(C
)
DK
M(F
)
AZN
(B)
AZN
(G)
aze(
E)
MeO
H(A
)
aze:
i-hex
.(H)
i-hex
(D)
EsperimentalaAurresanda
(b)
8.7. irudia PLS1 ereduan parte hartu ez duten zenbait laginen predikzioa (a)
azenaftenorako eta (b) HAP osorako.
8.4. Bibliografia
[1] DEAN J.R., Analyst, 1996, 121, 85R.
[2] BJORSETH A. eta Randall T., Handbook of Plycyclic Aromatic
Hydrocarbons Volume 2, Marcel Dekker Inc., New York, 1985.
[3] HARVEY R.G., Polycyclic aromatic hydrocarbons: Chemistry and
Carcinogenicity, Cambridge Univ. Press, New York, 1991.
[4] CARMICHAEL L. M. eta Pfaender F. K., Environ. Toxicol. Chem., 1997,
16(4), 666.
_____182_____
___________________________________________________________________ 8. atala
[5] WISCHMANN H., Steinhart H., Hupe K., Montresori G. eta Stehmann R.,
Int. J. Environ. Anal. Chem., 1996, 64, 247.
[6] KASTNER M. eta Mahro B., Appl. Microbio. Biotechnol., 1996, 44, 668.
[7] BAUER J. E. eta Capone D. G., Appl. Environ. Microbiol., 1988, 54, 1649.
[8] WEISSENFELS W. D., Klewer H. J. eta Langhoff J., Appl. Microbiol.
Technol., 1992 36, 689.
[9] CERNIGLIA C. E., Adv. Appl. Microbiol., 1984, 30, 31.
[10] GIBSON D.T eta Subramanian, Microbial Degradation of Organic
Compounds, DT Gibson ed. Marcel Dekker inc., NY, 1984.
[11] BARNABAS I. J., Dean J. R., Tomlinson W. R. eta Owen S. P., Anal. Chem.,
1995, 67(13), 2064.
[12] HAWTHORNE S.B. eta Miller D.J., J. Chromatography, 1987, 403, 63.
[13] HAWTHORNE S.B., Langenfeld J.J., Miller D.J. eta Burford M.D., Anal.
Chem.,1992, 64, 1614.
[14] HOWARD A.L., Yoo W. J., Taylor L.T., Scweighardt F.K., Emery A.P.,
Chesler S.N. eta Maccrehan W.A., J. Chromatograph. Sci., 1993, 31, 401.
[15] BARNABAS I.J., Dean J.R., Fowlis I.A eta Owen S.P., Analyst, 1995, 120,
1897.
[16] DEAN J.R., Anal. Com., 1996, 33, 191.
[17] SAIM N., Dean J.R., Abdullah M.P. eta Zakaria Z., J. Chromatograph. A,
1997, 791(1-2), 361.
_____183_____
HAPen PJBEa lurzoru desberdinetatik eta disolbatzaile desberdinekin ______________________
[18] FISHER J.A., Scarlett M.J. eta Stott A.D., Environ. Sci. Technol., 1997, 31(4),
1120.
[19] HEEMKEN O.P., Theobald N. eta Wenclawiak B.W., Anal. Chem., 1997, 69,
2171.
[20] BERSET J.D., Ejem M, Holzer R. eta Lischer P., Anal. Chim. Acta, 1999, 383,
263.
[21] MALINOWSKI E.R., Factor Analysis in Chemistry, John Wiley & Sons, Inc.,
New York, 1991.
[22] Test Methods for Evaluating Solid Waste, Method 3545 Accelerated Solvent
Extraction, US EPA SW-843, 3. edizioa., Update III US GPO, Washington,
DC, 1995.eko urtarrila.
[23] DEAN J.R. eta Fitzpatrick L., The Analyst, bidalitakoa, 2000
[24] JACOB J. eta Grimmer G., Quim. Anal., 1994, 13, S119-S123
[25] DEAN J.R. eta Fitzpatrick L., Analyst, bidalita.
[26] BARTON A.F.M., The Handbook of Solubility Parameters and other
Cohesion Parameters, CRC Press Inc. Florida, 1983.
[27] Camo Asa, The Unscrambler, User Manual, Camo Asa, Trodheim, Norway,
1998
_____184_____
9. KOLen Purga-eta-Tranparen Optimizazioa MultiSimplex Programaren bidez.
9.1. Sarrera
K onposatu organiko lurrunkor (KOL) izenak, baldintza normaletan,
atmosferara alde egiteko joera duten konposatuak biltzen ditu.
Konposatu organiko lurrunkor hauen iturriak desberdinak izan daitezke. Zenbait
iturri biogenikoak izan daitezke. Hots, landareek, animaliek eta bakterioek materia
organikoa degradatzean KOLak sor ditzakete. Hala ere, KOLen bidezko lurzoruen
kutsaduraren iturri nagusiak antropogenikoak dira. Petrolioaren industriak
KOLen kantitate izugarriak ekoizten ditu. KOL hauetako batzuk ibilgailuetarako
erregai moduan erabil daitezke, beste batzuk, aldiz, industria kimikoaren
lehengaiak dira. KOL gutxi berziklatzen dira eta gehienak ingurugirora igorriak
dira [1].
Lurzoruetara KOLak bi modutan hel daitezke. Alde batetik, zuzenean
lurzorura isuritako KOLak ditugu. Bestalde, airea kutsatzen duten KOLen
deposizioa daukagu. Jarduera anitzetan KOLak atmosferara hel daitezke: industria
kimikoan, farmazeutikoan eta argazkigintzan disolbatzaileen erabilpenen
ondorioz edota industriaren eta motorren igorpenetan [1].
KOLen toxikotasuna eta ekar ditzaketen arazoak direla eta, hondakin-uren
eta kutsatutako lurzoruen tratamendurako arduradunen artean, KOLen
monitorizazioak gero eta interes gehiago du [2-4]. Zentzu honetan, ingurugiro-
_____183____
KOLen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez _________________
agentzia desberdinek uretako eta zenbait iturritako lurzoruetako KOLen
analisirako ohiko metodoak ezarri dituzte [5-6]. Metodo hauen artean eta kalitate
bermearen eta kalitate kontrolaren baldintzei begira, masa-espektrometroei
lotutako purga-eta-tranpak eta buru-guneak emaitzik hoberenak eskaitzen dituzte
[5].
Hala ere, KOLen analisiak oraindik arazoak erakusten ditu: GK/MEaren
(gas-kromatografia/masa-espektrometriaren) erantzun-bitarte lineal mugatua, lur
askotako KOLen kontzentrazioak zenbait magnitude-ordenekoak izan daitezke
[3], lurren zahartzearen eragina [2], erauzketa-etaparen eraginkortasuna [4], eta
erreferentziazko material eza [4]. Beraz, aurrerago doazen ikerketen eta
hobetutako metodoen garapena elkarte analitikorako balio handikoa da.
MultiSimplex programan [7] inplementatutako simplex metodoaz [8] eta
GK/GBID (gas-kromatografia/garraren bidezko ionizazio-detektorea)
determinazioetaz baliatuz, lurzoruetako KOLen purga-eta-tranparen (PTaren)
bidezko erauzketarako hiru metodo optimizatu ditugu lan honetan. Lehenengo
(A) metodoan, lurzoruari ur-fasea gehitu diogu eta zuzenean PT/GK/GBID
sistemaren bidez determinatu dugu. Bigarren (B) metodoan, ur-fasea gehitu barik
lur-fasetik zuzenean KOLak erauzi ditugu. Azkenik, hirugarren (C) metodoan,
lurreko KOLak ultrasoinu-bainuan eta metanoletan erauzi ostean, ur-lagina
bailitzan, PT/GK/GBIDean determinatu ditugu. 9.1. eskeman (A), (B) eta (C)
metodoen optimizazioan aztertu ditugun aldagaiak eta pausoak bildu ditugu.
9.2. Lan Esperimentala
9.2.1. Ur-faseko purga-eta-tranparen bidezko
determinazioa. (A) metodoa
_____184_____
___________________________________________________________________ 9. atala
Purga-eta-tranparen bidezko determinazioak garraren bidezko ionizazio
detektorea duen Hewlett-Packard (Avondale, PA, EEBB) 6890 Series gas-
kromatografoari lotuta dagoen Hewlett-Packard purga-eta-tranpa
kontzentragailuan egin ditugu. Laborategian prestatutako lurraren 0.5 g eta
injekzio-ontzitxoa lurzoruetako saiodian sartu eta MultiSimplex programak
agindutako kontzentrazioko sodio kloruroaren 10 mL eta 4 µg mL-1-eko
kontzentraziodun α,α,α-trifluorotoluenoaren (ordezkoaren) eta 4-
bromofluorobentzenoaren (barne-estandarraren) 100 µL gehitu ditugu. Jarraian,
saiodia itxi eta poliki poliki eragin dugu. Lehenengo, atmosfera inertea lortzeko,
lagina N-50 (%99.999) kalitateko helioarekin aurrepurgatu dugu. Ondoren,
MultiSimplex programak proposatutako berotze-tenperaturara eta berotze-
denboran zehar lagina berotu dugu. Gero, MultiSimplex programak
proposatutako denboran zehar 40 mL min-1-eko fluxua duen helioarekin lagina
purgatu eta konposatuak BTEXTRAPTM (Supelco, Bellefonte, PA, EEBB) tranpan, -
20 eta + 30°C bitartean, kontzentratu ditugu. Tranpa hozteko CO2 likidoa erabili
dugu. Azkenik, tranpa 6 min-tan zehar 250°C–tan desorbatu eta 4 min-tan zehar
260°C-tan labekatu dugu.
_____185_____
KOLen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez _________________
KOLez kutsatutakolurzorua
Erkaketa
NLREGMultiSimplex
Baldintzaoptimoak
A metodoa1.Lurra + ur-
disoluzioa P-eta-T-an determinatu
Aldagaiakberotze- tenperaturaberotze-denborapurga-denboraNaCl-arenkontzentrazioa
Errepikakortasunarenazterketa:
egun bereanegun desberdinetan
Aldagaiakberotze- tenperaturaberotze-denborapurga-denbora
B metodoa1.Lurra zuzenean
P-eta-T-andeterminatu
Baldintzaoptimoak
Errepikakortasunarenazteketa:
egun berreanegun desberdinetan
Baldintzaoptimoak
C metodoa1.Lurra metanoletan
erauzi2 .Erauzia P-eta-T-an
determinatu
Aldagaiakberotze- tenperaturaberotze-denborapurga-denboraNaCl-arenkontzentrazioa
Errepikakortasunarenazterketa:
egun bereanegun desberdinetan
NLREGMultiSimplex
9.1. eskema (A), (B) eta (C) metodoetan, KOLen purga-eta-tranparen bidezko
determinaziorako optimizazioan aztertutako aldagaiak eta pausoak.
9.2.2. Purga-eta-tranparen bidezko erauzketa zuzena.
(B) metodoa
_____186_____
___________________________________________________________________ 9. atala
Laborategian prestatutako lurraren 0.5 g, lagina gorde den injekzio-
ontzitxoa eta 4 µg mL-1-eko kontzentraziodun α,α,α-trifluorotoluenoaren
(ordezkoaren) eta 4-bromofluorobentzenoaren (barne-estandarraren) 100 µL
lurzoruetarako saiodira gehitu ditugu. Lagina aurrepurgatu ondoren, diseinu
esperimentalak zehaztutako tenperaturan eta denboran berotu eta purgatu dugu.
9.2.3. Metanolaren bidezko erauzketa eta purga-eta-
tranparen bidezko determinazioa. (C) metodoa
Laborategian prestatutako laginaren 5 g dituen ontzira 5 mL metanol eta 200
µg mL-1-eko kontzentraziodun α,α,α-trifluorotoluenoaren (ordezkoaren) 20 µL
gehitu ditugu. Nahastea 10 min-tan sonikatu eta, analisiaren momentura arte,
hozkailuan 4 °C-tan gorde dugu. Erauziaren 100 µL, 2 µg mL-1-eko
kontzentraziodun 4-bromoflurobentzenoaren (barne-estandarraren) 50 µL eta
MultiSimplex programak proposatutako kontzentraziodun sodio kloruroaren
disoluzioaren 4.85 mL plater porotsua duen ontzira gehitu ditugu. Jarraian,
saiodia itxi eta poliki poliki eragin dugu. Lehenengo, atmosfera inertea lortzeko,
lagina N-50 kalitateko helioarekin aurrepurgatu dugu. Ondoren, MultiSimplex
programak proposatutako berotze-tenperaturatara eta berotze-denboran zehar
lagina berotu dugu. Gero, MultiSimplex programak proposatutako denboran
zehar 40 mL min-1-eko fluxua duen helioarekin lagina purgatu eta konposatuak
BTEXTRAPTM (Supelco, Bellefonte, PA, EEBB) giro-tenperaturara dagoen tranpan
kontzentratu ditugu. Azkenik, tranpa 6 min-tan zehar 250°C -tan desorbatu eta 4
min-tan zehar 260°C-tan labekatu dugu.
9.2.4. Erreaktiboak
2000 µg mL-1-eko kontzentraziodun konposatu organiko aromatikoen 8020B
nahastea, α,α,α-trifluorotoluenoa eta 4-bromofluorobentzenoa Supelco-ri (Supelco,
_____187_____
KOLen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez _________________
Bellefonte, EEBB) erosi dizkiogu. Disoluzioak guztiak 4 °C-tan eta ilunpetan gorde
ditugu. Beirazko materiala guztia A gradukoa da eta laborategiko tenperaturan
kalibratu dugu.
Optimizazio-esperimentuetarako aurri-egoeran dagoen Metalquímica del
Nervión (Erandio, Bizkaia) enpresatik lortutako buztin-lurra erabili dugu. Lagina
ISO 11464 arauari [9] jarraituz lehortu, ehotu eta bahetu dugu. Konposatu
lurrunkorrik ez duen lurra bi eratara dopatu dugu. Alde batetik, A eta B metodoen
optimizaziorako, lurraren 0.5 g 1 mL-ko injekzio-ontzitxoan sartu eta konposatu
organiko aromatikoen 8020B nahastearen 4 µg mL-1 disoluzioaren 100 µL gehitu
ditugu. Ontzitxoa zigilatu, irabiatu eta 4°C-tan 20 orduz gutxienez gorde dugu.
Gehitutako kontzentrazioen arabera, KOLen guztien kontzentrazioa lurrean 0.8 µg
g-1-eko da. A metodoaren optimizaziorako, 25 mL-ko ontzian eta lurraren 5 g-tan,
konposatu organiko aromatikoen 8020B nahastearen 4 µg mL-1 disoluzioaren 1 mL
gehitu ditugu. KOLen kontzentrazioa lurrean berriro ere 0.8 µg g-1-eko dugu.
Purga-eta-tranparen bidezko determinazioan analitoaren eta lurraren arteko
ekintzak [10] kontuan hartu nahi izan ditugu eta horregatik, laginak gutxienez 20
ordu aurretik prestatu ditugu. Dopatze-metodo hau jarraitu dugu eta ez
bibliografian aipatzen diren beste batzuk [10-11], lurrunaren bidezko dopatzearen
bidez prestatu genituen laginak ez direlako homogeneoak izan.
9.2.5. Purga-eta-tranparen kalibrazioa
Erauzketaren baldintzak eta kalibrazioaren baldintzak berberak izateko,
garatu dugun metodo bakoitzerako kalibrazioa modu batean egin dugu. Horrela,
A metodoaren kasuan, konposatu lurrunkorrak ez dituen lurraren 0.5 g, gehi
injekzio-ontzitxoa, lurretarako saiodian sartu eta kontzentrazio desberdinetako
stock disoluzio estandarren 10 mL saiodira gehitu ditugu. Kalibraziorako
disoluzioetan α,α,α-trifluorotoluenoa (ordezkoa) eta 4-bromofluorobentzenoa
(barne-estandarra) erauzketetako kontzentrazio berdinean daude. Disoluzio
_____188_____
___________________________________________________________________ 9. atala
estandarrak erauzketarako baldintza optimoetan determinatu dira (ikus Emaitzak
eta Eztabaida atalena datozen baldintzak).
B metodoaren kasuan KOLik ez duen lurraren 0.5 g, gehi injekzio-ontzitxoa,
lurretarako saiodira gehitu eta stock disoluzio estandarraren kontzentrazio
desberdinak, α,α,α-trifluorotoluenoaren (ordezkoaren) eta 4-
bromofluorobentzenoaren (barne-estandarraren) 100 µL gehitu ditugu. Ondoren,
kalibrazio-kurba erauzketarako baldintza optimoetan determinatu dugu.
Azkenik, metanolaren bidezko aurrerauzketa erabiltzen duen C metodoaren
kasuan, erauzien kontzentrazio berdinean α,α,α-trifluorotoluenoa (ordezkoa) eta
4-bromofluorobentzenoa (barne-estandarra) dituen stock disoluzioen 5 mL gehitu
eta baldintza optimoetan determinatu ditugu.
Kromatografia-baldintzei dagokionez, hauexek izan dira: 30 m-ko luzera,
0.32 mm-ko barne-diametroa eta 1.8 µm-ko lodierako geruzadun HP-624 zutabe
kapilarra 50°C –tan eta 1 min-tan zehar mantendu dugu; ondoren, 5°C min-1 -eko
abiadurarekin 140°C-tara igo dugu eta 0.5 min-tan zehar mantendu dugu. Gas
garraiatzaile bezala N-50 kalitateko helioa erabili dugu, fluxua 5.74 mL min-1-ekoa
eta zutabearen buruan presioa 18 psi-koa izanik. Injektorea 250°C-tan eta banaketa
moduan eta detektorea 280°C-tan mantendu ditugu.
9.1. taulan kalibrazio-tarteak eta kalibrazioarekin erlazionatutako
parametroak bildu ditugu. Detekzio- eta koantifikazio-muga hiru lagin zurien
erantzunaren batez bestekotik kalkulatu ditugu.
9.3. Emaitzak eta Eztabaida
9.3.1. MultiSimplex programaren bidezko optimizazioa
_____189_____
KOLen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez _________________
A, B eta C metodoen optimizaziorako kontsideratu ditugun aldagaiak,
euren erreferentzia-balioak eta balioen aldaketa-pausoa 9.2. taulan bildu ditugu.
MultiSimplex programak proposatutako esperimentuak eta A, B eta C
metodoetarako lortutako emaitzak 9.3., 9.4. eta 9.5. tauletan bildu ditugu, hurrenez
hurren.
9.1.taula Kalibrazio-tarteak eta 5 puntuko kalibrazio-kurbaren parametro
estatistikoak: (A) eta (B) metodoetan 0.1 eta 0.8 µg tartean eta (C) metodoan 0.03
eta 0.2 µg tartean.
A Ben. Tol. Kloro. Etil. m-Xil.
o-Xil. 1,3-Dikloro
.
1,4-Dikloro
.
1,2-Dikloro
.
Efea 1.47 1.98 1.43 1.90 2.29 2.18 1.08 1.14 1.23
r2 0.940 0.991 0.984 0.991 0.988 0.987 0.977 0.972 0.969
Detekzio-mugab (µg) 0.017 0.033 0.0002 0.006 0.061 0.050 0.037 0.015 0.016
Koantifikazio-mugac (µg) 0.023 0.049 0.0008 0.009 0.090 0.074 0.072 0.023 0.032
B Ben. Tol. Kloro. Etil. m-Xil.
o-Xil. 1,3-Dikloro
.
1,4-Dikloro
.
1,2-Dikloro
.
Efe d 0.82 1.03 1.66 2.68 2.24 0.87 0.87 0.76
r2 0.982 0.974 0.980 0.994 0.995 0.974 0.960 0.944
Detekzio-muga (µg) 0.06 0.015 0.015 0.062 0.035 0.013 0.024 0.043
Koantifikazio-muga (µg) 0.047 0.030 0.024 0.106 0.050 0.025 0.033 0.080
C Ben. Tol. Kloro. Etil. m-Xil.
o-Xil. 1,3-Dikloro
1,4-Dikloro
1,2-Dikloro
_____190_____
___________________________________________________________________ 9. atala
. . .
Efe 1.76 2.62 1.67 2.38 3.80 3.14 1.32 1.36 1.46
r2 0.996 0.985 0.992 0.993 0.992 0.996 0.991 0.990 0.992
Detekzio-muga (µg) 0.002 0.019 0.003 0.005 0.035 0.026 0.006 0.014 0.012
Koantifikazio-muga (µg) 0.004 0.025 0.0034 0.008 0.036 0.030 0.013 0.020 0.025
a Efe= Erantzun-faktore erlatiboa = EfEf
i
b e. .
b Detekzio-muga = Zuriaren erantzuna + 3 aldiz zuriaren erantzunaren
desbideratzea.
c Koantifikazio-muga = Zuriaren erantzuna + 10 aldiz zuriaren erantzunaren
desbideratzea.
d Bentzenoa ezin izan dugu B metodoan koantifikatu.
9.2. taula Optimizazioan kontsideratutako aldagaiak, euren erreferentzia-
balioak eta balioen aldaketa-pausoa A, B eta C metodoetan.
Aldagaia Erreferentzia-balioa Aldaketa-pausoa
Berotze-tenperatura (°C) 70 40
Berotze-denbora (min) 10 8
Purga-denbora (min) 10 8
NaCl (mol L-1) 2.5 5
A metodoaren optimizazioaren kasuan, 24 saio aurrera eraman ondoren
gelditzea erabaki dugu, elkarte-balioak ez baitu hobetu. Hortaz, baldintza
optimoak azken simplex-a osotu duten saioen (19, 21, 23, 25 eta 28 saioen)
baldintzen batez bestekoa bezala definitu ditugu. Honela, KOLen purga-eta-
tranparen bidezko determinazioan lurraren gainean ur-fasea gehitu denean 0.04
_____191_____
KOLen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez _________________
mol L-1-ko disoluzioaren 10 mL gehitu eta 83°C-tan 8.4 min-tan zehar berotu
ondoren, 8 min-tan zehar purgatu behar dugu. Berotze-tenperatura ez dator bat
EPAren (Environmental Protection Agency delakoaren) 5035 metodoan [5] 8021b
metodoko [5] konposatuetarako proposatutako giro-tenperaturarekin. EPAko
metodo honetan purgarekin bat irabiatzea edo sonikazioa proposatu da baina guk
ez dugu halakorik egin eta agian horregatik tenperatura altuagoak behar izan
ditugu. Purga-denbora pixkat laburragoa lortu dugu (7.8 min vs. 11 min).
Azkenik, EPAren 5035 metodoan ez da berotze-denbora finkatu eta sodio
kloruroaren adizioa ez da aztertu. Beraz, lan honen ostean, bi aldagai hauek
hobeto finkatuak daude.
Baldintza hauek 4. atalean lurzoruetako fenolen purga-eta-tranparen
bidezko determinaziorako lortutako balioekin (8 min-ko purga lagina 73°C-tan
15.8 min-tan zehar berotu ondoren 8 min-ko purga eta 5 mol L-1-eko
kontzentraziodun sodio kloruroa) erkatuz, kasu bietan berotze-tenperaturak eta
purga-denborak antzekoak direla ikus daiteke. Fenolen kasuan berotze-denbora
luzeagoak lortu ditugu, ordea. Lurrunkortasunari begira, atal honetan aztertutako
konposatu organikoak fenolak baino lurrunkorragoak dira eta lurzorutik
erauzteko berotze-denbora laburragoa behar izatea logiko dirudi. Gainera,
konposatuak lurrunkorrak direnean, zenbat eta berotze-denbora luzeagoak, gero
eta galera handiagoak [12]. Sodio kloruroaren gehiketak ere aurkako eragina izan
du fenolen eta KOLen erauzketan. Sodio kloruroaren presentziak fenolen
erauzketa hobetu duen bitartean, sodio kloruroaren kontzentrazio baxuek edo
NaCl ezak ikertutako konposatu organiko lurrunkorren erauzketa hobetu du.
Hewitt-ek aipatu bezala [10], sodio kloruroa bezalako gatz inerteak konposatuak
fase likidotik gas-fasera pasatzen beti lagunduko duen bitartean, ez da berdina
gertatu behar analitoak fase solidotik (lurzorutik, gure kasuan) fase likidora pasatu
behar direnean. Kasu honetan, lurraren eta analitoaren izaeraren arabera, sodio
kloruroaren presentziak erauzketa lagun dezake edo, analitoaren eta lurraren
_____192_____
___________________________________________________________________ 9. atala
ekintzak gehitzen baldin baditu, erauzketa eragotzi dezake. Honela, fenolen
kasuan, sodio kloruroak erauzketa lagundu du eta KOLen kasuan eragotzi.
9.3. taula A metodoaren optimizaziorako MultiSimplex programak
proposatutako esperimentuak eta lortutako emaitzak.
Matrizearen diseinua Erantzuna
# Berotze-T (°C)
Berotze-t (min)
Purga-t (min)
NaCl (mol L-1) Ben. Tol. Kloro. Etil. m-Xil. o-Xil. 1,3-Di. 1,4-Di. 1,2-Di.
Elkarte-balioa
1 90 6.0 14.0 5.0 182 301 257 263 395 391 205 218 251 0.11
2 90 14.0 6.0 0.0 295 416 376 430 603 594 337 360 347 0.36
3 50 6.0 14.0 0.0 299 399 372 421 611 601 339 366 412 0.40
4 50 14.0 14.0 5.0 223 229 207 205 320 328 171 182 216 0.08
5 50 6.0 6.0 5.0 390 241 208 208 325 321 175 184 209 0.16
………………………………………….
*19 83 9.8 7.9 0.1 598 456 379 460 644 615 309 331 374 0.45
20 64 -1.4 12.8 0.1 a
*21 83 10.2 7.7 0.0 647 490 398 497 697 654 331 351 385 0.49
22 60 14.8 13.6 0.1 672 316 201 278 453 379 150 164 167 0.18
*23 83 5.2 7.9 0.0 398 471 413 486 691 663 368 395 434 0.56
24 66 8.1 9.2 0.1 693 209 143 177 344 284 118 133 144 0.14
*25 79 7.7 9.5 0.0 779 372 339 385 539 537 302 325 371 0.37
26 100 10.5 2.5 0.1 903 229 173 217 359 306 135 151 151 0.15
27 50 5.1 16.3 -0.1
*28 87 9.2 5.9 0.1 956 330 276 322 493 459 236 227 285 0.26
29 63 6.4 12.9 -0.1
aEsperimentu hauen baldintzak esperimentalki ezinezkoak dira.
# Azken sinplex-aren saioak.
9.4. taula B metodoaren optimizaziorako MultiSimplex programak
proposatutako esperimentuak eta lortutako emaitzak.
Matrizearen diseinua Erantzuna
_____193_____
KOLen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez _________________
# Berotze-T (°C)
Berotze-t (min)
Purga-t (min) Ben. Tol. Kloro. Etil. m-Xil. o-Xil. 1,3-Di. 1,4-Di. 1,2-Di.
Elkarte-balioa
1 90 14.0 14.0 0.0 0.0 136 144 736 664 284 389 303 0.06
2 50 6.0 14.0 0.0 319 238 360 445 363 110 106 100 0.08
3 90 6.0 6.0 0.0 81 227 336 407 334 108 106 95 0.12
4 50 14.0 6.0 0.0 244 186 296 348 275 67 62 53 0.15
5 100 3.3 16.3 0.0 217 142 133 618 665 291 305 308 0.15
6 70 9.5 23.8 0.0 66 153 159 738 709 282 293 276 0.15
7 40 16.4 17.8 206 455 218 342 420 332 83 79 67 0.16
8 90 13.5 24.9 0.0 0.0 126 133 599 770 371 382 370 0.23
9 110 17.2 30.3 a
10 133 1.1 25.8
11 63 12.6 19.8 0.0 284 333 485 604 510 172 172 155 0.25
12 49 20.4 29.0 119 299 396 553 678 611 259 245 213 0.37
13 23 29.0 35.1 162 512 324 484 597 500 141 134 119 0.33
14 65 21.5 25.3 0.0 189 323 472 763 672 297 282 264 0.31
15 62 27.5 26.1 0.0 167 282 413 914 781 282 292 264 0.28
16 71 28.3 33.5 0.0 208 305 432 1080 937 385 403 378 0.48
17 75 36.2 40.4 0.0 86.6 303 386 1133 1013 490 490 429 0.61
18 61 43.2 43.9 0.0 288 402 506 707 652 330 354 346 0.42
19 61 39.2 49.4 0.0 306 384 584 1072 924 418 445 424 0.66
20 61 45.1 61.1 0.0 247 379 493 887 813 436 468 467 0.62
aEsperimentu hauen baldintzak esperimentalki ezinezkoak dira.
B metodoan, konposatu lurrunkorren erauzketa zuzenaren optimizazioan,
berotze-tenperatura optimoa 61°C inguruan aurkitu dugu, tenperatura ertainetara,
hain zuzen ere. Azpimarratzekoa da optimizazio-prozesu honetan bi joera
desberdin agertu direla. Bentzenoaren, toluenoaren, klorobentzenoaren eta
etilbentzenoaren erauzketa tenperatura baxuagoetara eraginkorragoa den
bitartean, beste konposatuena (m-xilenoarena, o-xilenoarena, 1,3-
diklorobentzenoarena, 1,4-diklorobentzenoarena eta 1,2-diklorobentzenoarena)
tenperatura altuagoetan da. Horrela, erauzketaren optimizazioa zatika egin izan
_____194_____
___________________________________________________________________ 9. atala
bagenu, tenperatura optimo baxuagoa lortuko genuke bentzenorako, toluenorako,
klorobentzenorako eta etilbentzenorako eta altuagoa beste guztietarako (m-
xilenorako, o-xilenorako, 1,3-diklorobentzenorako, 1,4-diklorobentzenorako eta
1,2-diklorobentzenorako). Baina, MultiSimplex programak, elkarte-funtzioaren
bidez, analitoen guztien eragina kontuan hartu duenez, baldintza optimoa
definitzeko, bitarteko tenperatura optimotzat proposatu du. Aurreko
prozedurarekin konparatuz, lortutako berotze- eta purga-denbora oso luzeak izan
dira; izatez, eguneroko analisirako luzeegiak. Laugarren aldagai bezala analisiaren
denbora osoa sartu beharko genuke eta MultiSimplex programari laburtzeko
eskatu. 9.1. irudian ikus daitekenez, azken hiru esperimentuetan, erantzun laura
heldu garela esan dezakegu eta horrela, baldintza optimoak 9.4. taulako azken
hiru saioen batez bestekoa bezala finkatu ditugu: 51.1 min-ko purga 61°C-tan 42.6
min-tan zehar berotu ondoren.
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0 5 10 15 20
Saioa
Elkarte-balioa
9.1. irudia Lurzoruetako konpostau organiko lurrunkorren erauzketa
zuzenaren (B metodoaren) optimizazioan elkarte-balioak izandako eboluzioa.
_____195_____
KOLen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez _________________
C metodoaren kasuan, saioak aurrera doazela, ez dugu elkarte-balioaren
hobekuntza nabarmenik ikusi (Ikus 9.2. irudia). Ondorioz, baldintza optimoak
azken simplex algoritmoaren (9.5. taulako 6re1, 21, 13re1, 22, 24 saioen) baldintzen
batez bestekoa bezala definitzea erabaki dugu; honela, metanoletan aurrerauzi
ditugun bentzenoaren, toluenoaren, klorobentzenoaren, etilbentzenoaren, m-
xilenoaren, o-xilenoaren, 1,3-diklorobentzenoaren, 1,4-diklorobentzenoaren eta
1,2-diklorobentzenoaren purga-eta-tranparen bidezko determinaziorako baldintza
optimo hauek finkatu ditugu: metanoletan egindako erauziaren 100 µL 4.3 mol L-1
sodio kloruroaren 4.85 mL-tan isuri eta 46°C-tan eta 7.5 min-tan zehar berotu
ondoren 4.3 min-tan zehar purgatu. Optimizazioan lortu dugun berotze-
tenperatura (46°C) eta EPAren 5035 metodoan [5] proposatutakoa (∼40°C) bat
datoz baina purga-denbora laburragoak lortu ditugu (4.3 min vs. 12 min).
0,0000,050
0,1000,150
0,2000,2500,300
0,3500,400
0,4500,500
0 5 10 15 20 25
Saioa
Elkarte-balioa
9.2. irudia Lurzoruetako KOLen C metodoaren optimizazioan elkarte-balioak
izandako eboluzioa.
A metodoaren eta C metodoaren baldintza optimoak erkatuz, KOLak
metanoletan aurrerauzi ditugunean berotze-tenperatura baxuagoak erabili behar
izan ditugula eta, kasu bietan, sodio kloruroaren presentziak aurkako eragina izan
_____196_____
___________________________________________________________________ 9. atala
duela esan daiteke. Gogoratu, Hewitt-en arabera [10] sodio kloruroa bezalako
gatzak beti lagunduko duela ur-disoluzioan dauden analitoak lurrun-fasera
igarotzea eta hori da hain zuzen ere, C metodoan baieztatu izan ahal duguna:
sodio kloruroaren kontzentrazio altuek (4.3 mol L-1) erauzketaren eraginkortasuna
hobetu dute.
9.5. taula C metodoaren optimizaziorako MultiSimplex programak
proposatutako esperimentuak eta lortutako emaitzak.
Matrizearen diseinua Erantzunak
# Berotze-T (°C)
Berotze-t (min)
Purga-t (min)
NaCl (mol L-1) Ben. Tol. Kloro. Etil. m-Xil. o-Xil. 1,3-Di. 1,4-Di. 1,2-Di.
Elkarte-balioa
1 50 14.0 6.0 0.0 466 676 435 623 1048 847 345 358 377 0.37
2 90 14.0 14.0 0.0 85 38 376 528 910 719 293 310 365 0.22
3 90 14.0 6.0 5.0 0.0 608 449 624 1012 830 351 364 399 0.47
4 50 6.0 14.0 5.0 193 797 502 728 1205 980 409 428 446 0.43
5 90 6.0 6.0 0.0 209 718 441 625 1047 855 357 734 400 0.34
6 50 6.0 2.0 5.0 487 750 472 675 1131 916 373 385 412 0.43
7 30 14.0 8.0 7.5 a
8 30 14.0 8.0 5.0 483 750 469 670 1124 913 375 386 415 0.43
9 53 12.0 6.8 2.5 454 754 471 674 1136 922 378 390 419 0.42
10 92 5.0 6.4 3.8 216 639 387 539 900 734 311 322 350 0.27
11 45 11.8 7.6 4.7 314 741 764 666 1125 911 375 387 407 0.37
12 65 6.9 8.0 7.4
13 56 10.7 7.1 3.7 283 831 498 711 1191 972 405 421 448 0.44
14 78 6.6 7.0 4.7 274 680 386 542 951 761 308 318 352 0.29
15 53 10.5 7.4 4.7 275 774 482 690 1140 935 393 406 436 0.40
3re1 90 14.0 6.0 5.0 0.0 678 447 618 1002 824 350 364 401 0.27
16 20 2.6 9.3 4.2 232 668 420 602 1004 824 349 361 289 0.43
4re1 50 6.0 14.0 5.0 232 668 420 602 1004 824 349 361 389 0.31
_____197_____
KOLen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez _________________
17 33 5.5 8.4 4.4 450 729 455 653 1086 887 371 384 412 0.40
6re1 50 6.0 2.0 5.0 452 795 473 672 1126 923 789 295 417 0.43
18 37 8.9 -1.1 3.8
19 47 6.7 10.2 4.7 567 677 400 573 1014 819 327 341 372 0.39
20 88 14.4 4.1 4.9 506 726 425 593 1014 819 327 341 372 0.39
21 33 5.5 8.0 4.4 579 777 468 670 1142 933 382 397 430 0.48
13re1 56 10.7 7.1 3.7 549 789 466 665 1134 928 382 399 429 0.45
22 49 9.7 2.1 4.2 562.8 847 487 695 1178 962 394 413 441 0.52
23 50 11.1 -2.0 4.0
24 41 5.5 2.2 4.0 449 826 487 694 1172 961 391 407 423 0.46
aEsperimentu hauen baldintzak esperimentalki ezinezkoak dira.
9.3.2. Tranparen hoztearen eragina
Baldintza optimoak finkatu ondoren eta erauzketaren eraginkortasuna
hobetzeko asmotan, tranparen tenperatura desberdinak saiatu ditugu.
Horretarako, CO2 likidoa erabiliz, tranpa tenperatura desberdinetan hoztu dugu.
9.3. irudia ikus daitekenez, tranpa hozteak ez dakar hobekuntza nabarmenik eta
gainera, tenperatura jeistean, bentzenoaren eta metanolaren seinaleak gainezarri
dira, azkenaren tontorra handitu delako. Horrez gain, erabili behar den CO2
likidoaren kantitatea nahiko altua da (gas-ontzi txikia 10 esperimentuko, gutxi
gorabehera) eta honek analisia garestituko du. Honela, tranpa giro-tenperaturatara
uztea erabaki dugu.
_____198_____
___________________________________________________________________ 9. atala
200
400
600
800
1000
-20 -10 0 10 20 30
T (ºC)
ben
tol
kloro
etil
m-xil
o-xil
1,3-dikloro
1,4-dikloro
1,2-dikloro
Azalera
9.3. irudia Tranparen hoztearen eragina KOLen purga-eta-tranparen bidezko
determinazioan.
9.3.3. Purga-eta-tranparen bidezko determinazioen
errepikakortasuna
Garatutako hiru metodoen errepikakortasuna aztertzeko, lurzoruaren 15
lagin hiru egunetan zehar eta metodo bakoitzaren baldintza optimoetan erauzi
ditugu. Lortutako emaitzak 9.6., 9.7. eta 9.8. tauletan bildu ditugu.
9.6. taula Hiru egunetan A metodoaren bidez determinatutako 15 laginetan
lortu ditugun etekinak.
# Eguna
Bentzenoa Toluenoa Kloro. Etil. m-Xilenoa o-Xilenoa 1,3-
Dikloro. 1,4-
Dikloro. 1,2-
Dikloro.
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
1 78 50 57 87 70 69 88 69 69 88 69 68 92 75 73 91 74 73 83 68 67 83 68 67 80 66 65
2 60 50 59 86 70 66 88 72 65 87 71 65 92 77 71 91 76 70 86 71 63 86 71 63 86 68 61
_____199_____
KOLen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez _________________
3 74 60 54 87 92 70 89 94 73 87 93 71 91 98 78 91 98 77 85 93 72 84 96 72 81 91 78
4 74 53 58 83 75 80 83 75 83 83 74 81 89 80 76 87 79 86 80 76 83 79 75 82 83 73 79
5 66 60 54 71 84 62 73 84 70 73 83 69 78 88 75 77 88 74 72 84 68 73 84 68 75 81 67
Feba
0.6 0.9 0.9 0.8 0.9 0.9 1.0 1.0 1.5
Feab
11 3.7 2.7 3.2 3.3 2.9 2.5 2.3 3.0
a Egun berean Fkrit0 05 384. .=
b Egunen artean Fkrit0 05 4 46. .=
9.6. taulako datuen bariantza-analisia egin dugu eta, %95eko konfidantza-
mailan, egun berean analizatutako laginak guztiak KOL guztietarako estatistikoki
berdinak dira. Egunen artean, aipatutako konfidantza-mailan, bentzenoaren
emaitzak soilik dira nabarmenki desberdinak. Horregatik, bentzenorako ezik,
neurketen guztien bariantza 15 saioen bariantza bezala adierazi dugu.
Bentzenoaren kasuan, eta aurreko ataletan bezala bariantza osoa analisiaren
bariantza eta egun bereko eta egunen arteko bariantzen batura bezala adieraztea
erabaki dugu.
s s s sosoa a bereko arteko2 2 2 2= + + (9.1)
sosoa2
sarteko2
bariantza osoa, analisiaren bariantza, egun bereko bariantza eta
egunen arteko bariantza da.
sa2 sbereko
2
9.7. taula Hiru egunetan B metodoaren bidez determinatutako 15 laginetan
lortu ditugun etekinak.
# Eguna
_____200_____
___________________________________________________________________ 9. atala
Toluenoa Kloro. Etil. m-Xilenoa o-Xilenoa 1,3-Dikloro. 1,4-Dikloro.
1,2-Dikloro.
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
1 46 31 37 71 65 70 61 53 53 93 75 110 99 100 100 128 107 126 133 116 130 155 137 139
2 48 36 41 65 70 73 53 61 57 73 77 108 78 76 118 107 126 145 111 130 153 123 139 140
3 46 36 37 65 56 56 54 40 43 82 98 71 88 98 77 121 101 116 125 104 123 140 119 140
4 34 35 32 61 61 53 47 50 40 81 80 92 89 79 101 128 95 144 134 101 151 148 117 165
5 36 35 32 61 63 53 50 47 40 75 88 92 80 88 101 110 110 144 115 101 151 128 117 165
Feba
2.7 4.1 4.7 0.2 0.4 0.7 1.0 0.4
Feab
6.2 0.7 2.2 1.4 1.5 8.8 12 3.5
a Egun berean Fkrit0 05 384. .=
b Egunen artean Fkrit0 05 4 46. .=
B metodoaren kasuan eta %95eko konfidantza-mailarako,
klorobentzenoaren eta etilbentzenoaren egun bereko emaitzek desberdintasun
nabarmenak erakutsi dituzte. 1,3-Diklorobentzenoaren eta 1,4-
diklorobentzenoaren kasuan, egunen arteko desberdintasun nabarmenak daude.
Hauen kasuan ere, bariantza osoak 9.1. ekuazioan adierazi den bezala kalkulatu
ditugu.
C metodoaren kasuan, eta konfidantza-maila berdinean, etilbentzenoaren,
m-xilenoaren, o-xilenoaren eta 1,3-diklorobentzenoaren egun bereko emaitzek
desberdintasun nabarmenak erakutsi dituzte. Bentzenoak, etilbentzenoak, o-
xilenoak, 1,3-diklorobentzenoak eta 1,2-diklorobentzenoak egunen arteko
desberdintasunak agertu dituzte. Berriro ere, bariantza osoak 9.1. ekuazioan
adierazi den bezala kalkulatu ditugu.
9.9. taulan batez besteko balioak eta desbideratze estandar erlatiboak bildu
ditugu. Desbideratze estandar erlatiboak ikertutako konposatu guztietarako
_____201_____
KOLen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez _________________
nahiko onak dira: %11-21 A metodorako, %11-16 B metodorako eta %9-15 C
metodorako.
9.8. taula Hiru egunetan C metodoaren bidez determinatutako 15 laginetan
lortu ditugun etekinak.
# Eguna
Bentzenoa Toluenoa Kloro. Etil. m-Xilenoa o-Xilenoa
1,3-Dikloro.
1,4-Dikloro.
1,2-Dikloro.
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
1 58 62 72 74 87 74 60 70 66 62 52 67 90 79 87 79 67 79 59 60 66 64 75 84 69 77 87
2 61 59 70 76 71 84 61 59 76 63 61 77 92 88 99 80 76 90 66 57 77 72 64 79 75 64 80
3 66 64 82 81 76 94 67 63 88 70 66 89 94 92 108 84 81 100 65 61 87 71 67 93 74 66 95
4 63 69 76 91 82 88 68 68 81 70 70 82 104 99 116 95 86 94 78 66 82 85 73 100 87 75 104
5 56 72 77 84 87 86 72 72 78 73 65 79 96 103 98 87 90 90 71 69 81 78 76 79 80 74 84
Feba
1.8 1.3 1.8 9.1 6.1 5.7 4.0 2.0 2.5
Feab
16 0.7 7.8 29 3.8 5.8 15 8.0 12
a Egun berean Fkrit0 05 384. .=
b Egunen artean Fkrit0 05 4 46. .=
9.9. taula Etekinak, analisiaren desbideratze estandarrak, egun bereko
desbideratze estandarrak, egunen arteko desbideratze estandarrak eta
desbideratze estandar osoa A, B eta C metodoetarako.
Etekinak (%) Analisiaren DEE(%)
Egun bereko DEE (%)
Egunen areteko DEE
(%)
DEE (%) osoa
A B C A B C A B C A B C A B C
Bentzenoa 59 67 0.4 0.1 7 7 13 11 21 13
Toluenoa 77 37 82 0.1 0.3 0.1 8 11 8 10 11 3 12 15 9
Klorobentzenoa 78 63 70 0.1 0.2 0.1 8 10 9 10 3 10 13 11 13
_____202_____
___________________________________________________________________ 9. atala
Etilbentzenoa 78 50 70 0.1 0.2 0.1 7 14 9 10 6 12 13 15 15
m-Xilenoa 83 86 96 0.1 0.1 0.1 7 13 9 8 8 5 11 15 10
o-Xilenoa 82 91 85 0.1 0.1 0.1 7 12 9 9 8 6 12 14 11
1,3-Diklorobentzenoa
77 121 70 0.2 0.1 0.1 8 12 9 10 11 12 13 15 15
1,4-Diklorobentzenoa
77 125 77 0.2 0.1 0.1 8 10 10 10 13 11 13 16 14
1,2-Diklorobentzenoa
76 138 79 0.2 0.1 0.1 7 9 9 10 9 12 12 13 15
9.3.4. (A), (B) eta (C) metodoen erkaketa
Aurretik aipatuta eta 9.10. taulan bildutako baldintza optimoetan A, B eta C
metodoetarako lortutako etekinak erkatu ditugu. 9.9. taulako datuak errezago
ikusteko, 9.4. irudian grafikoki jarri ditugu.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
bent
zeno
tolu
eno
klor
o.
etil.
m-x
il.
o-xi
l.
1,3-
dikl
oro.
1,4-
dikl
oro.
1,2-
dikl
oro.
Etekina (%)
C metodoaB metodoaA metodoa
_____203_____
KOLen purga-eta-tranparen optimizazioa MultiSimplex programaren bidez _________________
9.4. irudia Hiru metodoen bidez lortutako etekinen erkaketa: A metodoa,
sodio klorurozko disoluzioa gehituz, B metodoa, erauzketa zuzena eta C metodoa
aurrerauzketa metanoletan.
A eta C metodoen bidez etekin berdintsuak lortu ditugun bitartean, B
metodoaren kasuan, aztertutako konposatu lurrunkorrenetarako, etekin
baxuagoak lortu ditugu baina oso altuak horren lurrunkorrak ez direnetarako.
9.10. taulan bildutako datuak kontuan hartuz, erauzketa zuzenak (B
metodoak) berotze- eta purga-denbora luzeagoak behar ditu eta zentzu horretan A
eta C metodoak baino eskasagoa da. Egokiagoa da horren lurrunkorrak ez diren
konposatuetarako (m-xilenorako, o-xilenorako, 1,3-diklorobentzenorako, 1,4-
diklorobentzenorako eta 1,2-diklorobentzenorako) eta ez du erreaktiborik behar
(ez urik, ez sodio klorurorik ezta metanolik ere). Beste bi metodoen (A eta C
metodoen) determinazio-denborak berdintsuak dira baina, C metodoan,
metanoletan aurrerauzketa dago eta honek prozeduraren pausoak gehituko ditu.
9.10. taula A, B eta C metodoen baldintza optimoak eta beharrezkoak diren
erreaktiboak.
A B C
Laginaren masa (g)
0.5 0.5 5
Aurrerauzketa 5 mL metanol, 10 min -ko
sonikazioa
Berotze-T (°C) 77 61 46
Berotze-t (min) 8.1 42.6 7.5
Purga-t (min) 8.7 51.5 4.3
NaCl (mol L-1) 0.04 4.3
Etekin-bitartea %61-83 %37-138 %67-96
DEEn bitartea %11-21 %11-16 %9-15
_____204_____
___________________________________________________________________ 9. atala
9.4. Bibliografia
[1] BLOEMEN H.J. Th. eta Burn J., Volatile Organic Compounds in the
Environment, Blackie Academic and Professional, London, 1993.
[2] ASKARI M.D.F., Maskarinec M.P., Smith S.M:, Beam P.M. eta Travis C.C.,
Anal. Chem., 1996, 68, 3431.
[3] HEWITT A.D. eta Lukash N.J.E., SR 97-12, Cold Regions Research and
Engeneering Laboratory, Hanover, NH, 1997ko apirila.
[4] KOE L.C.C. eta Shen W., Environ. Monit. Asses., 1997, 44, 549.
[5] Test Methods for Evaluating Solid Waste, EPA SW-846, 3. edizioa,
Washington, DC, 1996ko azaroa.
[6] KOESTER C.J. eta Clement R.E., CRC Crit. Rev. Anal. Chem., 1993, 24, 263.
[7] WALTERS F., Parker Ll.R.Jr., Morgan S.L. eta Deming S.N., Sequential
Simplex Optimization, Kopia elektronikoa (URL:
www.multisimplex.com.simplexbook/index.htm, MultiSimplex AB,
Karlskrona, Suedia, 1999 of CRC Press, Boca Raton, FL, 1991.
[8] NELDER J.A. eta Mead R., Comput J., 1965, 7, 308.
[9] ISO/DIS 11464, Soil Quality Pretreatment of Samples for Physico-
Chemical Analyses, US EPA, Washington, DC, 1991.
[10] HEWITT A.D., Environm. Sci. Tecnol., 1998, 32, 143.
[11] HEWITT A.D., J.AOAC., 1994, 77, 735.
[12] ABEEL S.M., Vickers A.K. eta Decker D., J. Chromatogr. Sci., 1994, 32, 328.
_____205_____
10. Ondorioak
No te busco
porque sé que es imposible
encontrarte así, buscándote.
SALINAS P.
____205____
10.1 Noraino heldu garen eta orain zer dakigun
au urte hauetako lanak guztiak idatzi eta lan bakoitzaren emaitzen
eztabaida egin ondoren, lan osoaren balorazio orokorra egiteko
beharra ikusi dugu. Ondo dago banako lanen emaitzen azterketa sakona egitea
baina halako eztabaidetan at gelditu diren zenbait hausnarketa eta lanak, oro har,
nora eraman gaituen aipatzeari interesgarria deritzogu.
Sarreran eta helburuetan azpìmarratu nahi izan genuenez, beharrezkoa zen
ohiko erauzketa-teknikak baino egokiagoak ziren prozedurak garatzea. Zentzu
honetan, lan honetan proposatutako metodoak edozein laborategitan aurrera
eramateko modukoak dira. Optimizatutako teknikak (MBE, MFBE edo PJBE)
Soxhlet erauzketa baino egokiagoak dira, bai ingurugiroari eta laginaren analisian
sortutako hondakinei begira (disolbatzailearen bolumen txikiagoak erabili
daitezke laginaren erauzketa egiteko) eta baita ekonomiari begira ere (analisi
gehiago denbora laburragoan eta disolbatzaile gutxiago kontsumituz egin
baitaitezke). Gainera, kasu guztietan erauzketa-teknika berriekin lortutako
etekinak Soxhlet erauzketan lortutakoak baino hobeak edo, gutxienez,
konparagarriak izan dira. Hala ere, egia da honelako ondorioak aurretik espero
zitezkeela. Agian, garrantzitsuagoa da urte hauetan landutako erauzketa-tekniken
kritika egitea eta gure esperientziren barruan zer nolako abantailak eta
desbantailak aurkitu ditugun komentatzea.
L
Ondorioak ________________________________________________________________
_____206_____
Gehien erabili dugun teknika ontzi itxiko mikrouhinen bidezko erauzketa
(MBE) izan da. Eguneroko errutinazko edozein laborategitan erabiltzeko teknika
egokia izan daiteke. Ez da garestiegia (guk erabilitako mikrouhin-labeak 4-5 milioi
pta. inguru kosta dezake) eta erabili dugun urte guztietan zehar ez du arazo
teknikorik eman; beraz, bere mantenimendua merkea dela esan dezakegu. Hamabi
lagin aldi berean erauz daitezke denbora laburrean, disolbatzailearen gastu
txikiarekin eta laginak ez dira zertan lehortu behar. Gainera, erabilera gehiago
baditu eta aski ezaguna denez beste lagin mota desberdinen digestiorako ere erabil
daiteke. Honela, ohiko analisiak egiten dituen laborategian errentagarritasun altua
atera ahal zaio. MBEak baditu desbantailak ere. Sarreran aipatu geneuenez,
disolbatzaile polarrak erabili behar dira eta iragazketa beharrezko pausoa da.
Sarritan, iragazketa-etapa deserosoa izan daiteke, batez ere lurzorua hauts oso fina
denean eta ondo iragazteko beira-artile kantitate handiagoa jarri behar denean.
Kasu hauetan, iragazketa oso motela eta gogaikarria gerta daiteke, batez ere, lagin
asko iragazi behar badira. Hala ere, MBEaren kasuan aurkitu dugun desabantailik
handiena, gure ustetan, ez da iragazketa, baizik eta hainbat kasutan mikrouhin-
labean sartu ditugun laginak lehortu zaizkigula. Ontziak daraman
segurtasunerako mintza apurtu gabe (mintz hauek ez zaizkigu inoiz ere apurtu),
ontzia labetik atera eta oso bero eta disolbatzaile gabe aurkitu dugu. Baldintza
berberetan egun berean zein beste egun batean erauzketa errepikatu eta arazo
gabe burutu dugu. Ez dugu batere argi zertan datzan arazoa baina teknikaren
errepikakortasun txikiagoarekin erlazionatu dugu. Izatez, lehorketaren arazo
honek bultzatu gintuen egunen arteko erauzketaren errepikakortasuna aztertzera.
Azterketa horretan, zenbait kasutan egunen arteko desberdintasuna aurkitu
ditugu.
Mikrouhin fokalizatuen bidezko erauzketari (MFBEari) dagokionez,
erauzketa-denborak laburrak dira eta kasu honetan hiru lagin aldi berean erauz
daitezke. Guk ez dugu hala egin, baina lagina erauzketarako zelulosa-ontzian
sartuz gero, iragazketa ez da beharrezkoa eta gainera lagina mikrouhin-labe
__________________________________________________________________ 10. Atala
_____207_____
berberan kontzentra daiteke. Guk garatutako metodoan, ez dugu lagina
kontzentratu behar, DDTa eta haren eratorriak gehitutako fase ez-polarrean
kontzentratu baititugu. Izan dugun arazoa, erauzketa-ontzien bolumena oso
handia izan dela (∼200 mL) gero erabili ditugun bolumenekin (5 mL fase polar + 2
mL fase ez-polar) erkatuz. Faktore honek, fase ez-polarra fase polarretik banatzea
zaila egin du. Bestalde, finkatutako tenperatura ez dugu beti denbora berdinean
lortu nahiz eta baldintzak berberak izan. Berriro ere, honek egun bereko eta
egunen arteko errepikakortasuna aztertzera bultzatu gaitu.
Presiopeko jariakinen bidezko erauzketari (PJBEari) dagokionez, erauzketa-
teknika garbia da, disolbatzailearen bolumen txikiak erabil daitezke eta ez da
iragazketarik behar. Automatizatuta dago eta 24 lagin erauzteko karrusela dauka.
Dena den, garestia dela esan behar da (8.000.000 pta Dionex-ek merkaturatutako
ekipoa). Gainera, bere mantenua ere garestia da eta mikrouhin-labeak baino arazo
tekniko gehiago ematen ditu.
Nahiz eta Departamenduko beste talde batera ekipoa heldu berria den, ez
dugu jariakin superkritikoen bidezko erauzketarekin (JSBEarekin) lan egiteko
aukerarik izan. JSBEarekin lan egitea interesgarria litzateke, sarreran aipatu
genuenez, lerroan ere lan egin daitekelako eta erauzketa eta analisia guztiz
automatizatu daitezkelako.
Konposatu organiko lurrunkorren (KOLen) kasuan soilik purga-eta-
tranparen bidez determinatzeko aukera izan dugu, beraz ezin dugu buru-gune
edo bero-desortzioa bezalako beste teknikekin erkatu. Purga-eta-tranparen alderdi
ona laginaren manipulazio eskasa da. Lagina pisatu eta erauzketarako ontzian
sartu beharra bakarrik. Purga-eta-tranparen bidez fenola ezin izan dugu
determinatu. Tranpa desberdinekin eta fenola soilik duten disoluzio estandarrekin
saioak egin baina ez dugu fenolaren arraztorik behatu. Fenolak purga-eta-traparen
bidez determinatu duten adibiderik ez dugu bibliografian aurkitu, soilik buru-
Ondorioak ________________________________________________________________
_____208_____
gunearen bidez [1] eta ez dute inolako arazorik aipatu. KOLak dopatzerakoan,
hasieran Hewitt-ek [2] proposatutako lurrunaren bidezko dopatzea iruditu
zitzaigun aproposena, baina aurrera eraman eta lortutako laginak homogeneoak
ez zirela ikusi genuen. Horregatik, azkenean, 9. atalean azaldu dugun bezala
dopatu dugu lurra.
Lanaren beste ekarpen bat, optimizatutako metodoez gain, MultiSimplex
programaren [3] erabileran dago. Bibliografian, esperimentuen diseinuak MBEa,
FMBEa eta PJBEa bezalako tekniken optimizazioan maiz aurki daitezke [4-9]
baina, halakoen optimizazioan, MultiSimplex programaren edo simplex
algoritmoaren [10] erabilpena egin duten adibideak ez ditugu aurkitu. Purga-eta-
tranparen optimizazioan erabili dugun MultiSimplex programak modu errazean
zenbait aldagairen eta erantzun desberdinen optimizazioa egin du.
10.2 Hemendik aurrera zer?
Lan hau hemen bukatuko bada ere, lurzoruetako kutsagarri organikoen
erauzketan egitekoak oraindik badaudela argi daukagu. Norantza? Erantzunak
anitzak izan daitezke eta guk hemen batzuk soilik aipatuko ditugu.
Gure lan-taldeari dagokionez, optimizatutako prozedurak
sedimentuetarako aplika genitzake, arlo horretan ez baitugu ezer egin. Bestalde,
kutsagarri mota desberdinak dituzten lurzoruen analisia saia genezake eta, urte
hauetan lortutako esperientziarekin, hor agertuko diren arazoak gainditzeko
egoera egokiagoan aurkituko gara.
Bide zabala eta garrantzitsua lurzoruaren parametroek (arearen,
alubioiaren, buztinaren eta materia organikoaren potzentaiak, pHak etabarrek)
analito eta erauzketa-teknika desberdinen erauzketa-prozesuan duten eragina
aztertuko dituzten lanak ditugu. Lan honen barnean, zerbait egin dugu
hidrokarburo aromatiko poliziklikoen (HAPen) presiopeko jariakinen bidezko
__________________________________________________________________ 10. Atala
_____209_____
erauzketarako, baina oso gutxi. Purga-eta-tranparen kasuan, adibidez, aztertzear
gelditu da sodio kloruroa bezalako gatz ez-organiko inertearen efektua
lurzoruaren izaeraren menpe dagoen eta norantza horretan lanean jarraitzea ere
interesgarria litzateke.
Lan hau hemen bukatu da. Gure esperientzian eta baliabidetan oinarrituta
planteatutako arazoari konponbide hoberena ematen saiatu gara. Urte gutxi barru
lurzoruetako kutsagarrien erauzketaz gehiago jakingo dugu eta hemen proposatu
ditugun prozedurak baino hobeak garatuko dira. Etorkizuneko ikerketa horietan
lan hau lagungarri izatea da gure itxaropena. Horretan datza zientzia: uneko
galderen eta arazoetarako erantzun aproposena ematea, etorkizunean besteek
erantzun hori eraldatu eta hobe dezaten.
10.3 Bibliografia
[1] CASAIS C., Lorenzo R.A., Rubí E. eta Cela R., Quim. Anal., 1993, 12, 173.
[2] HEWITT A.D., J.AOAC., 1994, 77, 735.
[3] BERGTRÖM eta Öberg, MultiSimplex (1.0 bertsioa), Karlskrona, Suedia,
1997.
[4] LAN W.G., Wong M.K., Chen N. eta Sin Y.M., Analyst, 1994, 119, 1669.
[5] DEAN J.R., Santamaria-Rekondo A. eta Ludkin E., Anal. Com., 1996, 33, 413.
[6] DEAN J.R., Anal. Chem., 1996, 33, 191.
[7] LLOMPART M.P., Lorenzo R.A., Cela R. eta Paré J.R.J., Analyst, 1997, 122,
133.
[8] SAIM N., Dean J.R., Abdullah Md.P. eta Zakaria Z., Analyst, 1998, 70, 420.
Ondorioak ________________________________________________________________
_____210_____
[9] LETELLIER M., Budzinski H., Charrier L., Capes S. eta Dorthe A.M.,
Fresenius J. Anal. Chem., 1999, 364, 228.
[10] NELDER J.A. eta Mead R., Comput. J., 1965, 7, 308.
_____211_____
Laburdurak
Euskara English Esanahia
BCR Bureau Communitare du Reference
NIST National Institute of Standards and Technology
EPA Environmental Protection Agency
ASETR Accelerated Solvent Extraction
ISO International Standardization Office
ATUNE Automatic Tune
EISENS EI Sensitivity Tune
ANOVA ANalysis Of Variance
AZN ACN Azetonitriloa / Acetonitrile
BPK PCB Bifenilo Polikloratua / Polychlorinated bipheyls
BTEX BTEX Bentzenoa-Toluenoa-Etilbentzenoa-Xilenoa
Bencene-Toluene-Ethylbencene-Xylene
DDD DDD Diklorofenildikloroetanoa /Dichlorofenildichloroetane
DDE DDE Diklorodifenildikloroetenoa / Dichlorofenildichloroetane
DDPK PCDD Dibenzodioxina Polikloratua / Polychlorinated dibenzodioxins
Laburdurak _______________________________________________________________
_____212_____
DDT DDT Diklorodifeniltrikloroetanoa
DEE RSD Desbideratze estandar erlatiboa / Relative Standard Deviation
DFPK PCDF Dibenzofurano Polikloratua / Polychlorinated dibenzofurans
Euskara English Esanahia
DKM DCM Diklorometanoa / Dicholoromethane
DKZ CCD Diseinu Konposatu Zentrala / Central Compose Design
EAE ABC Euskadiko Autonomia Erkidegoa / Autonomous Basque Comunity
Efe Drf Erantzun-faktore erlatiboa / Relative response factor
EME CRM Erreferentziazko Material Egiaztatua / Certified Reference Material
FSE SPE Fase Solidoko Erauzketa /Solid Phase Extraction
GK/GBID GC/FID Gas-Kromatografia/Garraren Bidezko Ionizazio-Detektorea
Gas Chromatography/Flame Ionisation Detector
GK/ME GK/MS Gas-Kromatografia/Masa-Espektrometria
Gas Chromatography/Mass Spectrometry
HAP PAH Hidrokarburo Aromatiko Poliziklikoa / Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
HZH HCH Hexakloroziklohexanoa /Hexachlorocyclehexane
IBM SIM Ioi Bakarreko Monitorizazioa
Single Ion Monitoring
JSBE SFE Jariakin Superkritikoen Bidezko Erauzketa / Supercritical Fluid Extraction
JSBE/GK SFE/GC Jariakin Superkritikoen Bidezko Erauzketa/Gas-Kromatografia Supercritical Fluid Extraction/Gas Chromatography
JSBE/JSBK
SFE/SFC Jariakin Superkritikoen Bidezko Erauzketa/Jariakin Superkritikoen Bidezko Kromatografia / Supercritical Fluid Extraction/ Supercritical Fluid Chromatography
KOL VOC Konposatu Organiko Lurrunkorra / Volatile Organic C d
________________________________________________________________ Esker Onak
_____213_____
Compound
MBE MAE Mikrouhinen Bidezko Erauzketa / Microwave-assisted Extraction
MFBE FMAE Mikrouhin Fokalizatuaren Bidezko Erauzketa / Focused Microwave-assisted Extraction
PFTBA PFTBA Perfluorotributlamina / Perfluorotributylamine
PJBE PFE Presiopeko Jariakinen Bidezko Erauzketa /Pressurised Fluid Extraction
_____213_____
Esker Onak
esi batean zehar, hezkuntzaren edozein ataletan lez, norberaren
izaeran, norberaren heldutasunean, eman diren aldaketak helburu
garrantzitsua beharko leukie izan. Irakurritako liburuek eta artikuluek,
laborategian egindako saioek (eta garbitutakoak guztiak!) eta egindako ikastaroek
nere izateko moduan eragina izan badabe ere, lau urte hauetan inguratu naben
pertsonei eskertu behar deutset batez ere. Batzuk, urteetan ezagutu dodaz,
besteak, orain gitxi, baina danen zerbait dago lan honeitan isladaturik.
Lehenenegoz, Nestor (el jefe) eskertu nahi dot. Lan hau (eta ez
potentziometriari buruzkoa!) aurrera eramateko aukera eskeini eustalako eta beti
laguntzeko prest egon dalako (baita beira-artilea Pasteur pipetetan sartzeko ere,
eta hori bihotzetik eskertzen da!).
Luis Angeli, beragaz kimikaz, zineaz (L.A. Confidential-ek merezi eban
Oscar hori!) eta beste gai askotaz hitz egin daitekelako. Beno, informatika alde
batera itzita (oraindik ez dot Linux Jounal-a erosi!).
Juanmari. Berak Bromley aurkeztu eustan baina gero hor geratu zan
(Bromley? Juanma? Neu?).
T
Esker Onak ________________________________________________________________
_____214_____
Inori bihotzetik eskerrak eman behar badeutsadaz, hori Jagoba da. Eskerrik
asko mintegian sartu nintzanetik beti laguntzeko prest egoteagatik, belarritakoak
jarri dodazan edo ez egunero gogoratzeagatik, eguenero txokolatilloa
prestatzeagatik…nola esan: ESKERRIK ASKO.
Aresatzi (ez atera mingainik, zatar hori!). Animo Are, zeuri ere ez jatsu ezer
geratzen eta!
Agurneri. Beragaz ikasi neban kromatografoa zutabez nola aldatu eta,
gezurra badirudi ere, horrek asko lotzen dau; eta Mikeli: parkatu sarri ez
idazteagatik, baina horren liauta nabil…
Edurneri eta Asierri. Zornotzan igerilekua baino gehiago dagoela
gogorarazteagatik.
Juancarri (aupa Depor, Celta edo Compos?) eta Joni (batzuetan lagun,
batzuetan etsai).
Sartu berriak diranei: Laurari (zaindu purga-eta-tranpa!), Kepari (hau bai
indartsu hasi jakula, gero!), Raqueli (hola gordi!) eta horren beste ezagutu ez
dodazan Amaiari eta Estherri.
A las viejas glorias (Gorka, Alberto, Rosario, Marisol eta Goio). Zuen
espiritu zientifikoagatik.
Manuri, Antoniori, Marijeri eta Mirariri. Sortutako familia-giroagatik.
Organikako lagunei (eta gero esango dute mintegien arteko eralazioak
txarrak direla!). Soniari, unibertsitatean sartu nintzanetik (hobe atzera ez begiratze,
zein zaharrak garen!) hor egon zarelako (eta horren apunte onak hartzeagatik),
Txeluri (the Wonderful Man), kimika organikoa horren gustokoa izateagatik,
Txabeliri, Portugaleko uda hura (cara vaca uno, cara vaca dos…) eta Fatiri (qué
________________________________________________________________ Esker Onak
_____215_____
viva el acetato bidestilado!). Eguneko ordurik hoberena, zeuekaz pasatu dodalako
: bazkaria!
John Dean-i, Newcastle ezagutzeko aukera eskeini eustalako, Bronwyn-i,
bazkal osteko kontu-kontariak (umm, Ingalaterrako sukaldaritza!), eta
erresidentziako eskoziarrei (John, Damien, Eune eta Colin), eguenero pinta bat
(edo bi) edatera ateratzeagatik.
Badago ere zer eskertu kimikarekin arlotik kanpo, hor inguruan egon
diranei.
Idoia (Gernikako parranda guztiak), Ainhoa (urte hauetako e-mailak eta
noizean behineko kafetxuak), Mónica (Irlandako uda hura) eta Nabarnizeko
lagunak (Miriam, Saira, Aiora, Aitziber, Ana eta June)…Gernikan euria
Nabarnizen edurra.
Lauroko irakasleei eta ikasleei (guztiak ikaskide?). Maiteri, zer litzateke
Lauro zu gabe? (Maite, txupa txups bat!). Unairi, tesi honen toke artistikoagatik
(eta tutorpekoen txarla horiengatik) eta Louse-i ingelesarekin (eta irlanderarekin,
go h-an whaith) laguntzeagatik.
Azkenik, familiakoei (hauek bai betidanik hor, eh?).
Iñakiri (beti eztabaidatzeko prest dagoen neba) eta Asuni (familiakoak
guztiak horren ondo aguantatzen gaituzulako). Izeko Natiri. Zuk eta osabak alaba
bat lez maite nauzuelako. Aitari eta osaba Migueli (nire zeruko aitatxoak). Zuek
bai ezagutu nere malko ezkutuak!
Zer esan oraindik ere goizero gosaria prestatzen deutsun amataz? Asko
maite dozula? Mosu handi bat, ama.
Esker Onak ________________________________________________________________
_____216_____
Enriqueri (hola feo!). Tesi honekin ezagutzen hasi eta oraindik ere nazen lez
maite nauzulako (eta ez da batere erraza, onartu behar dot). Eskerrik asko nere
alboan jarraitzeagatik.
Kantauri itsasoari eta Lagako hondartzari (Bizkaiko politena). Nire ametsak,
nire askatasuna, nire bakea.
Leioan, 2000ko Apirilaren 27an
Recommended