Kromatografi gas ruang kepala untuk penentuan 12 hidrokarbon aromatik volatil di tanah

Hidrokarbon aromatik volatil dalam tanah (seperti 12 polutan khas termasuk benzena, toluena, xilena, dan klorobenzena) terutama berasal dari aktivitas manusia seperti emisi industri, tumpahan minyak bumi, dan penggunaan pelarut organik. Senyawa-senyawa ini menunjukkan toksisitas, persistensi, dan karakteristik bioakumulasi yang signifikan. Mereka dapat ditransmisikan melalui rantai makanan, menimbulkan ancaman langsung terhadap keselamatan produk pertanian dan kesehatan manusia, dengan risiko karsinogenisitas dan teratogenisitas tertentu.

Artikel ini mengacu pada metode standar "Tanah dan Sedimen—Penentuan Hidrokarbon Aromatik Volatil—Headspace/Kromatografi Gas" (HJ 742-2015) dan menggunakan kromatograf gas Wayeal GC6100, dilengkapi dengan detektor FID dan autosampler headspace, untuk deteksi hidrokarbon aromatik volatil dalam tanah.

Kata kunci: Hidrokarbon Aromatik Volatil; Headspace; Kromatografi Gas; Detektor FID; Tanah

1. Metode Eksperimen

1.1 Konfigurasi Instrumen

Tabel 1 Daftar Konfigurasi Sistem Kromatografi Gas

1.2 Bahan Eksperimen dan Peralatan Tambahan

Larutan stok standar (1000μg/mL) dari 12 hidrokarbon aromatik volatil: Bahan referensi bersertifikat dibeli dari luar, disimpan dalam kondisi kedap cahaya dan kedap udara pada suhu di bawah 4°C untuk pendinginan.

Metanol: Tingkat kromatografi.

Natrium klorida: Tingkat reagen terjamin (dipanggang pada suhu 400°C dalam tungku muffle selama 4 jam sebelum digunakan, didinginkan hingga suhu ruangan dalam desikator, dan kemudian disimpan dalam botol kaca arde untuk digunakan nanti).

Asam fosfat: Tingkat GR

Pasir kuarsa: Tingkat reagen analitik, 20–50 mesh

Pengocok bolak-balik: Frekuensi osilasi 150 goresan/menit;

Neraca analitik.

Gas pembawa: Nitrogen kemurnian tinggi;

Generator hidrogen;

Generator udara;

Sampler headspace otomatis penuh: Akurasi kontrol suhu ±1°C;

Vial headspace: Vial headspace kaca (20mL).

1.3 Kondisi Uji

1.3.1 Kondisi Referensi untuk Sampler Headspace

Suhu pemanasan dan kesetimbangan: 85°C

Waktu pemanasan dan kesetimbangan: 50 menit

Suhu katup injeksi: 100°C

Suhu saluran transfer: 110°C

Volume injeksi: 1,0 mL (loop sampel).

1.3.2 Kondisi Referensi untuk Kromatograf Gas

Kolom kromatografi: Kolom kapiler lilin, 30 m × 0,32 mm × 0,5 μm.

Program suhu: Suhu kolom awal 35°C ditahan selama 6 menit; dipanaskan hingga 150°C pada laju 5°C/menit dan ditahan selama 5 menit; kemudian dipanaskan hingga 200°C pada 20°C/menit dan ditahan selama 5 menit.

Laju aliran kolom: 1 mL/menit

Suhu port injeksi: 250°C

Suhu detektor: 250°C

Laju aliran udara: 300mL/menit

Laju aliran hidrogen: 40 mL/menit

Laju aliran makeup: 10mL/menit

Injeksi split: Rasio split 5:1

1.4 Persiapan Larutan

1.4.1 Larutan Natrium Klorida Jenuh

Ukur 500mL air ultrapure, sesuaikan pH menjadi ≤2 menggunakan asam fosfat, tambahkan 180g natrium klorida, larutkan dan campur secara menyeluruh. Simpan dalam lingkungan terlindung cahaya pada suhu 4°C.

1.4.2 Larutan Kerja Standar Linear

Ukur 25μL, 50μL, 100μL, 250μL, dan 500μL dari larutan stok standar hidrokarbon aromatik volatil (1000μg/mL) secara terpisah ke dalam labu volumetrik 5mL yang telah diisi sebelumnya dengan sedikit metanol. Kemudian encerkan hingga volume dengan metanol untuk mendapatkan larutan standar dengan konsentrasi 5μg/mL, 10μg/mL, 20μg/mL, 50μg/mL, dan 100μg/mL, masing-masing. Tambahkan 2g pasir kuarsa, 10mL larutan natrium klorida jenuh, dan 10μL dari masing-masing larutan kerja standar linear yang disebutkan di atas secara berurutan ke dalam lima vial headspace. Persiapan ini menghasilkan seri kurva kalibrasi lima titik dengan massa senyawa target masing-masing 50ng, 100ng, 200ng, 500ng, dan 1000ng.

2. Hasil dan Diskusi

2.1 Analisis Kualitatif Standar Referensi

Gbr 1 Kromatogram Kosong

Gbr 2 Kromatogram Larutan Standar Hidrokarbon Aromatik Volatil (500ng)

Tabel 2 Parameter Kromatografi Larutan Standar Hidrokarbon Aromatik Volatil (500ng)

Catatan: Seperti yang ditunjukkan pada kromatogram di atas, resolusi antara puncak kromatografi dari semua senyawa hidrokarbon aromatik volatil melebihi 1,5, memenuhi persyaratan untuk analisis eksperimen.

2.2 Linear

Gbr 3 Kurva Standar dan Koefisien Korelasi Hidrokarbon Aromatik Volatil

Catatan: Kurva kerja standar untuk hidrokarbon aromatik volatil yang diuji dalam analisis ini dibangun pada tingkat massa 50ng, 100ng, 200ng, 500ng, dan 1000ng. Semua komponen menunjukkan linearitas yang sangat baik dengan koefisien korelasi melebihi 0,999, memenuhi persyaratan untuk analisis eksperimen.

2.3 Presisi

Gbr 4 Kromatogram Larutan Standar Hidrokarbon Aromatik Volatil (50ng)

Gbr 5 Kromatogram Larutan Standar Hidrokarbon Aromatik Volatil (200ng)

Gbr 6 Kromatogram Larutan Standar Hidrokarbon Aromatik Volatil (1000ng)

Tabel 3 Parameter Kromatografi Presisi

Catatan: Enam analisis duplikat dilakukan untuk sampel hidrokarbon aromatik volatil pada tingkat massa 50ng, 200ng, dan 1000ng. Deviasi standar relatif (RSD) berada dalam rentang 0,6–3,2%, 1,6–3,1%, dan 1,4–3,2%, masing-masing. Deviasi relatif dari puncak kromatografi untuk semua senyawa memenuhi persyaratan standar.

2.4 Batas Deteksi

Gbr 7 Kromatogram Larutan Batas Deteksi (50ng)

Tabel 4 LOD Metode dan Batas Bawah Penentuan untuk Setiap Komponen Hidrokarbon Aromatik Volatil.

Larutan standar hidrokarbon aromatik volatil (50ng) disuntikkan berulang kali sebanyak delapan kali. Berdasarkan perhitungan, ketika jumlah sampel tanah adalah 2g, batas deteksi metode untuk 12 hidrokarbon aromatik volatil berkisar dari 0,7μg/kg hingga 3,0μg/kg, dan batas bawah penentuan berkisar dari 2,8μg/kg hingga 12,0μg/kg, yang semuanya memenuhi persyaratan standar.

2.5 Pengujian Sampel

Gbr 8 Kromatogram Sampel Tanah

Timbang 2g sampel ke dalam vial headspace, segera tambahkan 10,0 mL larutan natrium klorida jenuh, dan segel segera. Kocok vial pada pengocok bolak-balik pada 150 goresan/menit selama 10 menit. Analisis menunjukkan bahwa tidak ada senyawa seri benzena yang terdeteksi dalam sampel tanah.

2.6 Uji Pemulihan Spiked

Gbr 9 Kromatogram Sampel Tanah Spiked (Tingkat spiking: 100μg/kg).

Tabel 5-1 Pemulihan Spiked Sampel Tanah (Tingkat spiking: 25μg/kg).

Tabel 5-2 Pemulihan Spiked Sampel Tanah (Tingkat spiking: 100μg/kg)

Tabel 5-3 Pemulihan Spiked Sampel Tanah (Tingkat spiking: 500μg/kg)

Analisis dilakukan pada sampel tanah yang di-spiked pada tingkat 25μg/kg, 100μg/kg, dan 500μg/kg. Rentang pemulihan spiked untuk 12 senyawa target adalah 92,4%–99,8%, 87,7%–103,7%, dan 94,9%–101,6%, masing-masing.

3. Kesimpulan

Metode ini menggunakan kromatografi gas headspace Wayeal GC6100, dilengkapi dengan detektor FID dan autosampler headspace, untuk deteksi hidrokarbon aromatik volatil dalam tanah. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa resolusi antara puncak kromatografi dari semua senyawa hidrokarbon aromatik volatil lebih besar dari 1,5, memenuhi persyaratan untuk analisis eksperimen. Ketika massa kurva kerja standar berkisar dari 50 hingga 1000ng, semua komponen dalam larutan standar menunjukkan linearitas yang sangat baik dengan koefisien korelasi melebihi 0,999, memenuhi persyaratan untuk analisis eksperimen. Hasil pengujian presisi, batas deteksi metode, batas kuantifikasi bawah, dan eksperimen pemulihan spiked semuanya sesuai dengan persyaratan standar. Metode ini dapat digunakan untuk deteksi hidrokarbon aromatik volatil dalam tanah.