Primena sveobuhvatne dvodimenzionalne gasne hromatografije sa masenom spektrometrijom (GCxGC-MS) za rešavanje nerazložene složene smeše (Unresolved Complex Mixture - UCM) naftnih ugljovodonika u procesima bioremedijacije

Abstract

Da bi biotehnološki proces bio uspešno realizovan neophodno je paralelno pratiti i analizirati mikrobiološke i hemijske parametre. Bioremedijacija predstavlja proces koji zahvaljujući mikroorganizmima uspeva, u velikoj meri ili pak potpuno, da zagađenu sredinu vrati u stanje pre zagađenja [1]. Uobičajene analitičke metode koje se primenjuju za praćenje sadržaja naftnih ugljovodonika tokom bioremedijacionih procesa obuhvataju najjednostavnija gravimetrijska određivanja, preko instrumentalnih FTIR, GC-FID, GCECD kao i GC-MS. Kvalitativni i kvantitativni sastav kompleksinh smeša, kao i analizu novonastalih metabolita (metabolomiks) daje nam sveobuhvatna dvodimenzionalna gasna hromatografija sa masenim spektrometrom GCxGC-MS [2,3]. Cilj ovog rada je proučavanje sastava naftnih ugljovodonika upotrebom GCxGC-MS u cilju utvrđivanja sastava dela smese poznate kao nerazložene složene smeše (Unresolved Complex Mixture - UCM) na uzorcima euro dizela, dizela D2 i zemljišta u procesu ex situ bioremedijaciji. U radu su korišćeni uzorci euro dizela, dizela D2 i zemljišta uzorkovanih sa projektovane gomile (’’halde’’) za bioremedijaciju kompanije ”BREM GROUP” u Dobanovcima. Uzorci su nakon ekstrakcije i prečišćavanja analizirani gravimetrijski i upotrebom GC-FID, GC-MS i konačno GCxGC-MS (GCMS-QP2010Ultra, Shimadzu, Kyoto, Japan) sa GC×GC modulatorom (ZoexCorp). GC×GC-MS podaci su analizirani pomoću softvera ChromSquare 2.1. Gravimetrijskom analizom kvantitativno se određuju ukupni naftni ugljovodonici (Total Petroleum Hydrocarbons–TPH), ali se ne identifikuju. Granica detekcije je oko 50 mg/kg zemljišta. Svi nepolarni ugljovodonici mogu se analizirati korišćenjem GC-FID. Pored ukupnog sadržaja ugljovodonika, dobijaju se podaci o vrsti naftnih ugljovodonika nafte (na osnovu upotrebljenih standarda), kao i stepen biorazgradnje. Granica detekcije je oko 0,1 mg/kg zemljišta. U slučaju nedostatka odgovarajućeg standarda, ovom tehnikom se ne mogu odrediti pojedine komponente smese i dominantan deo hromatograma često obuhvata UCM a dodatni problem je i činjenica da različita jedinjenja mogu imati ista retenciona vremena. Tehnika GC-MS se rutinski primenjuje za identifikaciju pojedinačnih ugljovodoničnih komponenti. I pored visokog stepena selektivnosti, nedostatak ovih metoda je u tome što mnoga različita jedinjenja mogu imati slične masene spektre, pa je njihova jasna identifikacija teška. Metoda koja pruža detaljniji uvid u hemijski sastav uzorka svakako je GCxGC-MS. Ovaj metod omogućava razdvajanje komponenti smeše u zavisnosti od tačke isparavanja (prva dimenzija) i polariteta (druga dimenzija). Na ovaj način se dobija mnogo detaljniji uvid u sastav analiziranog uzorka i omogućava analizu proizvoda metabolizma, kao i praćenje biodegradacije određenih komponenti smeše.