Metoder og procedurer til reduktion af uønskede stoffer
6 Præparations- og analysemetoder
6.1 En undersøgelsesfase
Undersøgelse af forbrugerprodukter for uønskede indholdsstoffer gennemløber stort set altid de faser, som er skitseret på figuren herunder. I eksemplet er det forudsat, at analyseprogrammet allerede er kendt.
Formålet med prøvepræparationen er dels at udtage de relevante dele af varen til analyse, dels at ekstrahere de relevante stoffer fra materialet, som varen består af.
Når præparationen er gennemført, foreligger der en væskeprøve med udtræk af de relevante stoffer fra varen. Denne væskeprøve analyseres herefter med en analysemetode, som afhænger af, hvilke stoffer der er tale om.
Resultatet af analysen er en rapport, som angiver og beskriver resultatet. Rapporten vil foruden selve resultatet normalt også indeholde oplysninger om:
- den undersøgte vare (type, batchnummer, fremstillingstidspunkt etc.),
- analyseperioden (dato for modtagelse på laboratoriet, start- og slutdato for undersøgelsen),
- de anvendte præparationsmetoder (kort beskrivelse, referencer til standarder)
- de anvendte analysemetoder (kort beskrivelse, referencer til standarder)
- anvendte analyseinstrumenter (kort beskrivelse med typebetegnelser)
- undersøgelsesomstændigheder i øvrigt (f.eks. temperaturer)
I det følgende er der lavet en kort beskrivelse af nogle af de præparations- og analysemetoder, som kan bringes i anvendelse. Beskrivelsen er ikke uddybende og har alene til formål at give en introduktion til metoderne. Laboratorierne vil normalt være i stand til at uddybe metoderne yderligere.
6.2 Prøvepræparation
Prøvepræparationen består af en udvælgelse af de dele af materialet, som skal analyseres og en efterfølgende ekstraktion af de relevante stoffer fra de udvalgte dele.
6.2.1 Udvælgelse af prøveemner
Produkter som f.eks. legetøj og møbler kan bestå af mange typer af materialer, mange farver, belægninger osv. Det er derfor vigtigt at gøre sig klart, hvad der præcist skal undersøges. Noget lovgivning går på hele produkter, noget går på hver enkelt del af produktet, og noget går på hver enkelt materialetype. Derfor skal lovteksten læses nøje, inden en evt. analyse igangsættes.
6.2.2 Ekstraktion
Ekstraktionen drejer sig i alt sin enkelthed om at trække de stoffer, man ønsker at analysere for, ud af produktet/materialet. Med mindre der er tale om væsker eller faste stoffer, som analyseres ved røntgen- eller IR-teknik, kan man ikke analysere varen direkte. Ekstraktionsmidlet vil i de fleste tilfælde være et organisk opløsnings-middel eller vand og ekstraktionen vil normalt foregå som en fysisk proces, hvor stofferne opløses i ekstraktionsmidlet.
I en række tilfælde (f.eks. ved ekstraktion af azofarvestoffer) sker der samtidig med ekstraktionen også en kemisk omdannelse (reaktion) af det oprindelige stof. Selve analysen vil i disse tilfælde foregå efter reaktionsproduktet.
Ved stoffer med lavt kogepunkt, såkaldte letflygtige stoffer kan ekstraktionen bestå i en opvarmning, hvorved stofferne frigives fra materialet. Stofferne fanges derefter på en egnet adsorbent, som efterfølgende analyseres.
Hvorledes ekstraktionen foregår afhænger meget af det enkelte materiale. Nogle stoffer ”sidder godt fast” i materialet og kan derfor være nødvendigt at ekstrahere i længere tid eller at opvarme prøven. Ofte indledes ekstraktionen med en findeling af prøven for at sikre maksimal kontakt mellem materiale og ekstraktionsmiddel.
Valg af ekstraktionsmetode er som nævnt afhængig af det materiale, som varen består af. Da der ikke kan opstilles generelle regler for, hvorledes ekstraktion skal gennemføres, og da resultatet er helt afhængig af den valgte ekstraktionsmetode, er det meget vigtigt at sikre, at laboratoriet har det fornødne kendskab til analyse af det aktuelle materiale.
Laboratorier kan f.eks. dokumentere kendskab til en given opgave ved akkreditering af den pågældende metode, deltagelse i ringtest, præsentation af tidligere opgaver af lignende type herunder specielt projektopgaver for myndigheder mv. Hvis laboratoriet ikke har et forudgående kendskab til metoden, er det ekstra vigtigt at sikre kvaliteten af resultatet ved at inddrage de kvalitetsforbedrende aktiviteter som tidligere nævnt i Del 1, kapitel 5 (dobbeltbestemmelse, spiking, analyse af kontrolprøver mv.) .
Det har ikke været formålet med denne rapport at beskrive alle ekstraktionsmetoder i detaljer. For at hjælpe brugeren af denne rapport på vej, er der dog angivet 1-2 typiske eksempler på ekstraktionsmetoder for hvert stof i bilag B. Hvor der er tale om metoder eller materialer, som ikke er dækket af eksemplerne, er det analyselaboratoriets ansvar at dokumentere valget af ekstraktionsmetodik.
6.3 Analyse
Når ekstraktionen er gennemført, skal prøven analyseres. Som metode-beskrivelserne i kapitel 4 viser, er analysemetoden afhængig af, hvilket stof der er tale om. I de følgende afsnit er der givet en kort introduktion til de hyppigst anvendte analysemetoder.
6.3.1 Kromatografi
Kromatografi er en fælles betegnelse for en række metoder, hvor stoffer kan adskilles, hvis de fordeler sig forskelligt mellem en mobilfase (gas eller væske), og en stationær fase (væske eller fast stof). I praksis driver mobilfasen prøven igennem den faste fase (kolonnen), og adskillelsen af prøvens komponenter sker ved, at kolonnen tilbageholder med forskellig styrke.
Det kromatografiske princip kan skitseres således:
Prøvens komponenter detekteres, når de forlader kolonnen. Der fremkommer herved et kromatogram, hvor hver top svarer til en komponent i prøven. Nedenfor ses et eksempel på et sådan kromatogram. Toppens placering (retentionstiden) afslører hvilket stof, der er tale om, og toppens areal er et mål for mængden. I det aktuelle eksempel er der tale om analyse af plast (PVC) for indhold af phthalater.
6.3.1.1 Højtryksvæskekromatografi
Som betegnelsen antyder, er den mobile fase her en væske, som under tryk pumpes igennem en kolonne, som er pakket med en fast adsorbent. Den opløste prøve indføres i denne væskestrøm før kolonnen.
Højtryksvæskekromatografi anvendes ved analyse for f.eks. isocyanater, polyaromatiske kulbrinter, aldehyder, mercaptaner og aminer.
De mest anvendte detektorer er:
UV-detektor: Måler den mobile fases UV-absorption. Mest velegnet til aromatiske forbindelser. Bølgelængden kan varieres, eller der kan måles ved flere bølgelængder på samme tid (Diode-Array detektor). På denne måde kan der opnås et UV-spektrum af hver enkelt komponent.
Fluorescens-detektor: Måler den mobile fases fluorescerende egenskaber. Meget velegnet til polyaromater.
6.3.1.2 Ionkromatografi
Det ionkromatografiske system er i princippet opbygget som et konventionelt højtryksvæskekromatografisk system, blot indeholder kolonnematerialet funktionelle grupper, som er i stand til at tilbageholde ioner med forskellig styrke.
Den hyppigst anvendte detektionsmetode er ledningsevnemåling, idet tilstedeværelsen af ioner øger den mobile fases ledningsevne.
Ionkromatografi anvendes ved analyse for f.eks. chlorid (saltsyre), nitrat (salpetersyre), sulfat (svovlsyre) og phosphat (phosphorsyre).
6.3.1.3 Gaskromatografi
Som betegnelsen afslører, er den mobile fase i dette tilfælde en gas, som drives gennem en kolonne med en fast eller væskeformig fastfase. Prøven indføres i gasstrømmen før kolonnen ved høj temperatur, således at den straks bliver gasformig. Analyse ved gaskromatografi forudsætter, at prøven kan bringes på gasform.
Der findes et utal af detektorer til brug for gaskromatografi. De mest almindelige i forbindelse med analyse af materialeprøver er:
FID (Flammeionisationsdetektor) Næsten universel til organiske stoffer
MS (Massespektrometer) Universel og meget følsom
Giver oplysning om stoffets molekylære opbygning til brug for identifikation
6.3.2 Metalanalyser
6.3.2.1 Inductively Coupled Plasma (ICP)
ICP er betgnelsen for en metode som anvendes til analyse for metaller. Metoden udnytter, at metalatomer udsender lys, hvis de eksiteres. Eksiteringen foregår i dette tilfælde i argongas ved en temperatur på 6000 °K.
Bølgelængden af det udsendte lys er karakteristisk for det enkelte metal og identificerer således de metaller, der er i prøven. Lysets intensitet er proportional med mængden af stof.
6.3.2.2 Røntgen
Røntgenfluorescens kan bruges til analyse af de fleste grundstoffer med atomnummer højere end ilt.
Når atomer bestråles med hård, energirig røntgenstråling, udsender de mindre energirig røntgenstråling. Bølgelængderne af den udsendte stråling er karakteristisk for det enkelte grundstof. Bølgelængden af den udsendte stråling identificerer således grundstofferne i prøven mens strålingens intensitet er proportional med mængden af grundstofferne.
Metoden er ikke så følsom som for eksempel ICP. Til gengæld kan analysen ofte udføres næsten uden prøveforberedelse. Analysen giver et samlet overblik over indholdet af de fleste grundstoffer i én analysegang. Metoden er derfor velegnet til screening af ukendte prøver og til totalanlyse af sammensatte prøver.
Version 1.0 Juli 2008, © Miljøstyrelsen.