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Paper des Monats
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Eingeladener Vortrag
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Feste Referenzmaterialien für die Spurenanalytik umweltrelevanter organischer Schadstoffe erfordern aufgrund der geringen thermischen Belastbarkeit der Analyten besondere Aufarbeitungsstrategien für die Herstellung repräsentativer Teilproben. Das in der Fachgruppe I.2 seit 1994 für diesen Zweck systematisch aufgebaute technologische Instrumentarium wird vorgestellt, und das im Laufe der Jahre angesammelte Know How wird anhand von Beispielen vermittelt. Das im Laboratorium I.21 entwickelte Qualitätssystem für eine optimale Logistik der Arbeitsabläufe der Probenherstellung und -verwaltung sowie für eine bedarfsgerechte Charakterisierung der Materialien wird ausführlich erläutert.
Bezüglich der Verwendung der Referenzmaterialien wird herausgestellt, daß es zwei gleichberechtigte Anwendungsrichtungen gibt: die interne Qualitätskontrolle mit zertifizierten Referenzmaterialien (ZRM, z.B. für die Methodenvalidierung) und die externe Qualitätskontrolle (Proficiency Testing = Kompetenzbewertung von Prüflaboratorien). Referenzmaterialien für das Proficiency Testing, die im Umweltbereich in viel größeren Stückzahlen umgesetzt werden können als ZRM, weisen bezüglich Homogenität und Charakterisierung die gleichen Qualitätskriterien wie ZRM auf. Diese Materialien haben - auch im internationalen Maßstab - stark an Bedeutung gewonnen.
Ein englisches Abstract gibt es nicht, aber eine Grobgliederung zur Vortragsankündigung:
This lecture includes:
· the technological and logistical aspects of reference material preparation and sub-sampling and subsequent sample management,
· appropriate measurement strategies for homogeneity and stability studies,
· the use of relevant statistical tests to evaluate those measurement data,
· the organisation of interlaboratory studies based on traceable measurements
Due to the utilisation of 1,1,2-trichlorotrifluoroethane (CFE) as extraction solvent the IR-spectrometric determination of total petrol hydrocarbon (TPH) in soil according to ISO/TR 11046 has been replaced by gas chromatography/flame ionisation detection (GC/FID) after extraction with a halogen-free solvent according to ISO/DIS 16703:2001. The results obtained with both methods by field laboratories in three proficiency testing (PT) rounds are compared. The consensus means obtained with GC/FID are typically 10%-20% (ranging between 0% and 25%) higher than those found with IR-spectroscopy. On the contrary, coefficients of variation (CV) are roughly double in case of GC/FID and are briefly discussed against the background of the Horwitz equation.
Determination of pentachlorphenol (PCP) in waste wood - method comparison by a collaborative trial
(2002)
Two independently developed and validated procedures for the determination of pentachlorophenol (PCP) in waste wood were compared by means of a collaborative trial. Both methods foresee quantification of PCP by gas chromatography (GC-ECD) after acetylation and differ with regard to the use of methanol or toluene/sulphuric acid, respectively, as solvent in the sonication extraction step. Test samples with established analyte homogeneity were prepared from a ground real life starting material. A total of 23 participating laboratories with experience in wood preservative analysis were instructed to apply both methods to three levels of content in the range of 0.520 mg PCP/kg. In case of the toluene/sulphuric acid extraction, lower recoveries and higher interlaboratory dispersion of results at the higher PCP contents were observed. Seen against the background of the Horwitz equation a reproducibility standard deviation of not, vert, similar19% for the methanol extraction at the 4.5 mg/kg level meets the requirement for a sound analytical method. Thus, the sonication extraction procedure with methanol has been annexed as a reference method to the German waste wood regulation.
Ziel der vorliegenden Untersuchungen, die im Rahmen einer Diplomarbeit der Fachhochschule Lausitz/Senftenberg an der BAM durchgeführt wurden, war ein Vergleich unterschiedlicher Extraktionsverfahren für die Bestimmung von extrahierbarem organischem Halogen (EOX) in Bodenproben. EOX ist ein für die rasche Bewertung der Organochlor- Belastung kontaminationsverdächtiger Flächen wertvoller Summenparameter, der sämtliche mit organischen Lösungsmittel extrahierbare Organohalogenverbindungen erfasst. Gegenwärtig existiert jedoch kein für die Bodenanalytik genormtes Verfahren für die Durchführung von EOX-Bestimmungen. Daher wird in der Praxis auf das für Schlämme und Sedimente entwickelte Verfahren nach DIN 38414 S17 (1990) zurückgegriffen, so auch in der Bundesbodenschutz- und Altlasten-Verordung (BBodSchV). Literaturangaben und Erfahrungen mit der Wiederfindungsrate polarer Extraktionsmittel und moderner Extraktionsverfahren bei Organochlorpestiziden, die eine bedeutende Quelle für EOX in Schlämmen und Böden darstellen, lassen vermuten, dass das genannte Normverfahren systematisch zu Unterbefunden neigen könnte. Für die Untersuchungen wurden an der BAM entwickelte Boden-Referenzmaterialien mit "natürlicher", über jahrzehntelangen Eintrag entstandener DDT- und Lindan-Belastung verwendet. Neben den klassischen Extraktionsverfahren nach Soxhlet kamen die ultraschallunterstützte Extraktion, die Mikrowellen- und die beschleunigte Lösungsmittelextraktion (ASE) jeweils mit Lösungsmitteln unterschiedlicher Polarität zum Einsatz. Extraktionsausbeuten und Wiederholpräzision der einzelnen Varianten wurden verglichen und vor dem Hintergrund der Ergebnisse unabhängiger Verfahren wie der gaschromatographischen Bestimmung der einzelnen Organochlorverbindungen bewertet. Die Polarität des Extraktionsmittels weist auch bei trockenen Böden den größten Einfluss auf die Extraktionsausbeuten der in den untersuchten Proben enthaltenen Organochlorverbindungen auf. Die Mischung Hexan/Aceton (1:1), die sich für die Extraktion verschiedener organischer Parameter bewährt hat, ist hinsichtlich der EOX-Analytik der existierenden Norm überlegen.
Zinc dialkyl dithiocarbamoylsulfinates have been proposed as intermediates in the antioxidant action of the respective zinc dialkyl dithiocarbamate additives in hydrocarbon-based plastics and lubricants. As a model compound, zinc diisobutyl dithiocarbamoylsulfinate, [Zn(C9H18NO2S2)2], has been prepared and its crystal structure determined.
The role of matrix reference materials in the process of demonstrating the degree of equivalence of measurement results obtained from intercomparisons is outlined, reviewing exemplary selected experience gained at BAM regarding the determination of organic contaminants in environmental matrices.
The specific characteristics of reference materials employed in the process of demonstrating equivalence between laboratories in the course of proficiency testing as well as the development, comparison and validation of methods are elaborated. The demand is for series of appropriately characterised samples which are fit for the purpose and it is seen from representative examples that the utilisation of such tailor-made RM designed to tackle the specific need of an analytical problem dominates over certified matrix reference materials in this context. Concluding, the role of certified matrix reference materials in quality assurance is briefly looked at both from the users and providers points of view.
Bis(N,N-di-n-butyldithiocarbamato-?2S,S')(1,10-phenanthroline-?2N,N')zinc(II) ethanol hemisolvate, [Zn(C9H18NS2)2(C12H8N2)]·0.5C2H6O, (I), and bis(N,N-di-n-hexyldithiocarbamato-?2S,S')bis(1,10-phenanthroline-?2N,N')calcium(II), [Ca(C13H26NS2)2(C12H8N2)2], (II), are mixed-ligand complexes. In the first compound, the Zn atom has a distorted octahedral coordination, while in the second compound, the Ca atom is eight-coordinate, with four S and four N atoms forming a highly distorted cube.
Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) geförderten Projektes wird in Kooperation mit dem Verband deutscher Metallhändler (VDM) ein Verfahren zur Quantifizierung der PCB-Kongenere 28, 52, 101, 138, 153, 180 im Gehaltsbereich von 0,1 bis 20 mg in Kunststoffabfällen aus dem Altkabelrecycling entwickelt und validiert. Dazu werden repräsentative Referenzmaterialien für die Laboranalytik aus Granulaten verschiedener Kabelzerlegeprozesse hergestellt und charakterisiert. Die Methodenentwicklung umfasst mahl-, sieb- und schüttguttechnologische Aspekte sowie den Vergleich unterschiedlicher Extraktionsverfahren und chromatographischer Bedingungen. Das validierte Verfahren sieht die Mahlung der technischen Probe auf eine Kornobergrenze von 0,50 mm gefolgt von Extraktion mit einem unpolaren Lösungsmittel bei einer Einwaage von 4 g und gaschromatographischer Bestimmung vor. Die Bestimmungsgrenzen liegen zwischen 0,01 und 0,08 mg/kg. Bei sorgfältiger Wahl der chromatographischen Bedingungen sind Elektroneneinfang- und massenselektive Detektion (MS) gleichwertig. In Gegenwart größerer Mengen bestimmter Komponenten, die in einigen Kabeln enthalten sind, kann der Einsatz eines MS von Vorteil sein. Drei Referenzmaterialien mit Gehalten der genannten Kongenere zwischen 0,1 bis 5 mg/kg werden in einem abschließenden Ringversuch zur Validierung dieser Methode mit 23 ausgewählten Laboratorien eingesetzt. Dabei ergeben sich für die Quantifizierung dieser Kongenere relative Vergleichsstandardabweichungen zwischen 15 und 33 %. Das Verfahren wird in die europäische Normung (CEN 292 „Characterisation of Waste“) eingebracht.
The performance of twelve laboratories with previously established proficiency in the determination of the mineral oil content in a fresh water sediment is described. The summation parameter total petrol hydrocarbon (TPH) is defined according to ISO 16703:2004 with regard to the sample preparation to be applied, the flame ionisation detection (FID) and the boiling range of C10C40 to be integrated. Comprehensive tests of homogeneity and stability have been carried out on the candidate material using appropriate models. The outcome of the study served as the basis for the certification of the candidate reference material as ERM-CC015a. The certified mass fraction is 1,820±130mgkg-1 and traceability was established by using an appropriate calibration standard certified for the mass fraction of C10C40. The interlaboratory scatter of measurement results in this exercise can largely be explained by the variability of the individual calibrations based on this common calibration standard.
The X-ray crystallographic study of the macrocyclic tetrakis-N[N-2-hydroxyethyl-piperazino]calix[4]resorcinarene·3CH3CH2OH·H2O (3) reveals a self-assembled dimeric capsule-like complex held together by an array of intermolecular hydrogen bonds. Pairs of concave molecules associate directly in bowl-to-bowl fashion and enclose an accessible supramolecular cavity of Å3 hosting one water and three ethanol molecules. The supramolecular arrangement displays alternating layers of facing bowls and interlocking lower rim aliphatic moieties. The helical conformation of the 2-hydroxyethyl piperazinomethyl moieties displays chirality of a bimolecular capsule frozen in the solid state. 3 crystallises in the triclinic space group P-1 with two symmetry independent molecules in the asymmetric unit. Two enantiomeric capsules form a racemic pair in the unit cell.
A method for the determination of the novel brominated flame retardant tetrabromobisphenol A bis(2,3-dibromopropylether), 1,1'-(isopropylidene)bis[3,5-dibromo-4-(2,3-dibromo-propoxy)-benzene] (TBBPA-dbpe), was developed. Technical TBBPA-dbpe was purified and the results of a thorough physical characterisation are reported. The application of APCI-MS is discussed and the fragmentation patterns are described. Quantification of TBBPA-dbpe was done by HPLC-DAD using external calibration. The validation of the method was accomplished using sediment and sewage sludge samples spiked with defined amounts of authentic TBBPA-dbpe. The average recovery rates of TBBPA-dbpe from spiked samples ranged from 35 to 91% (sediment) and from 57 to 98% (sewage sludge) depending on the respective extraction method. Pressurised fluid extraction (PFE) and fluidised bed extraction were superior to classical Soxhlet and sonication procedures and yielded recovery rates between 90 and 98% with relative standard deviations of 2%. The limits of detection (DTC), identification (ID) and determination (DTM) using HPLC-DAD were 10, 21 and 30 ng g-1 in sediment and 22, 44 and 72 ng g-1 in sewage sludge, respectively.
A procedure for the quantification of the PCB marker congeners 28, 52, 101, 138, 153, 180 in plastic waste form the recycling of cables in the range of content between 0.1 mg kg-1 and 20 mg kg-1 was validated. Representative reference materials for laboratory analyses were produced using granulates from different recycling processes. The method development included aspects of grinding, sieving, homogenising as well as the comparison of extraction methods and chromatographic conditions. The validated procedure foresees grinding of the technical sample to an upper particle size limit of 0.50 mm followed by extraction with an unpolar solvent such as n-hexane and gas chromatographic determination. LOD and LOQ for individual congeners ranged between 0.01 mg kg-1 and 0.08 mg kg-1. Electron capture detection (ECD) and mass selective detection (MS) were equivalent if chromatographic conditions were appropriately selected. The application of MS was advantageous in presence of significant amounts of interfering components which have been found in some cables.
Three reference materials containing the marker congeners in the range of 0.1 mg kg-15 mg kg-1 were submitted to a final validation intercomparison with 23 selected field laboratories using the developed method. Relative reproducibility standard deviations varied between 15% and 33%.
ISO Guide 35 deals with RM stability issues and scrutinizes the evaluation of stability testing results under the assumption that either there is no trend at all (a rather rare situation), or any observed deterministic change is insignificant and thus can be neglected. However, market demands for reliable reference materials are obviously not limited to stable or at least seemingly stable materials. In many analytical applications, analytes and measurands under consideration are known, or at least suspected, to be unstable on time scales that may vary widely from measurand to measurand. The Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) has developed (and successfully uses) an integrated approach in its certification practice. The approach is based on an initial stability study and subsequent post-certification monitoring. Data evaluation is model-based and takes advantage of all information collected in the stability testing scheme(s). It thus allows one to deal with any kind of instability observed, to assess limiting time intervals at any stress condition in the range tested, to estimate a final expiry date for materials with detected instabilities or the maximum admissible re-testing interval for seemingly stable materials, and to assess maximum admissible stress loads during delivery of the material to the customer. The article describes (and exemplifies) typical study layout, the model selection, and the integrated data assessment.