Méthode. Détermination des hydrocarbures aromatiques polycycliques par chromatographie en phase gazeuse et détection par spectrométrie de masse.

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1 Page : 1 de 15 AVERTISSEMENT : Avant d appliquer cette méthode, consulter les manuels d instructions, les fiches signalétiques et autres documents portant sur la sécurité. Le timbre d'encre coloré indique que ceci est un document contrôlé. L'absence de couleur indique que cette copie n'est pas contrôlée et ne recevra pas des mises à jour de révision. INTRODUCTION Les polycycliques (HAP), sont des composés organiques relativement peu solubles dans l eau, composés de deux ou plusieurs noyaux benzéniques, dont au moins deux sont adjacents. Plusieurs de ces composés sont cancérogènes, même à de très basses concentrations. Les procédés pétroliers et de combustion peuvent générer ces composés comme sous-produits et sont les principales sources de leurs présences dans l environnement. 1. INTERVALLE DE MESURES 1.1. Cette méthode s applique à la détermination des polycycliques (HAP) suivants : Nom des composés # CAS Naphtalène Acénaphtylène Acénaphtène Fluorène Phénanthrène Anthracène Fluoranthène Pyrène Benzo(c)phénanthrène Benzo(a)anthracène Chrysène Benzo(b)fluoranthène Benzo(k)fluoranthène Benzo(j)fluoranthène Benzo(e)pyrène

2 Page : 2 de 15 Benzo(a)pyrène méthylcholanthrène Indéno(1,2,3-c,d)pyrène Dibenzo(a,h)anthracène Benzo(g,h,i)pérylène Dibenzo(a,l)pyrène Dibenzo(a,i)pyrène Dibenzo(a,h)pyrène Cette détermination est applicable pour des échantillons d eaux usées ou de surface ayant des concentrations entre 0.3 et 4 µg/l. L intervalle de mesure peut être étendu par une dilution adéquate de l échantillon ou de l extrait. 2. PRINCIPE ET THÉORIE 2.1. Une extraction liquide-liquide de l échantillon est faite avec du dichlorométhane. Le solvant contenant les produits d intérêts est ensuite évaporé, concentré et complété à 1 ml avec de l isooctane. Les composés sont par la suite séparés par chromatographie gazeuse La détection des différents composés se fait à l aide d un spectromètre de masse. La concentration des composés organiques ciblés est déterminée par comparaison avec les surfaces chromatographiques obtenues pour des étalons tout en tenant compte des surfaces obtenues pour les différents étalons volumétriques et étalons de recouvrement. 3. CRITÈRES D ACCEPTABILITÉ 3.1. Validation de méthode Note : Lorsqu applicables, les éléments de validation de méthode ainsi que les éléments de contrôle de qualité doivent respecter les critères pour un minimum de 75% des composés dont 13 des 16 composés du domaine 125 du programme d accréditation du CEAEQ (les 3 isomères Benzo fluoranthène étant considérés comme 1 composé) Interférences et limitations Les interférences pour les analyses de ces différents composés peuvent provenir entre autres des produits chimiques utilisés. Comme certains composés sont photo sensibles, la problématique est minimisée par l utilisation, lorsque possible, de verrerie ambrée Une émulsion, si présente dans l échantillon lors de l extraction, peut causer une perte de certains composés.

3 Limites Page : 3 de La limite de détection de la méthode est établie à 0,1 µg/l pour chacun des composés La limite de quantification de la méthode est établie à 0.3 µg/l pour chacun des composés Sensibilité La sensibilité minimale requise pour les composés (HAP) est exprimée en réponse pour une concentration de 1 mg/l. Nom des composés Réponse (unités x 10 6 ) Naphtalène 3.0 Acénaphtylène 3.0 Acénaphtène 1.0 Fluorène 1.0 Phénanthrène 3.0 Anthracène 3.0 Fluoranthène 3.0 Pyrène 5.0 Benzo(c)phénanthrène 1.0 Benzo(a)anthracène 2.0 Chrysène 3.0 Benzo(b)fluoranthène 2.0 Benzo(k)fluoranthène 3.0 Benzo(j)fluoranthène 3.0 Benzo(e)pyrène 3.0 Benzo(a)pyrène méthylcholanthrène 1.0 Indéno(1,2,3-c,d)pyrène 1.0 Dibenzo(a,h)anthracène 2.0 Benzo(g,h,i)pérylène 3.0 Dibenzo(a,l)pyrène 1.0 Dibenzo(a,i)pyrène 1.0 Dibenzo(a,h)pyrène 1.0

4 Page : 4 de Fidélité La répétabilité relative est à l intérieur de ± 20% La fidélité intermédiaire de mesure est à l intérieur de ± 20% Justesse La justesse doit se situer entre 80 et 100 % Récupération La récupération d un échantillon fortifié se situe entre 80 et 120% Éléments de contrôle qualité Les éléments de contrôle de la qualité analysés doivent se situer à l intérieur des intervalles spécifiés ci-dessous : Éléments de contrôle qualité Limite minimale acceptable Limite maximale acceptable Coefficient de corrélation R Unité Blanc de méthode (BLM) µg/l Étalons de recouvrement, (récupération pour ETCE) Étalons volumétriques (ETCE 1 mg/l) acénaphtène-d10 (sensibilité). Étalons volumétriques (ETCE 1 mg/l) chrysène-d12 (sensibilité). Échantillon fortifié (ECF), (récupération des composés ajoutés) Étalon de contrôle externe (ETCE), (récupération) % 2 X 10 6 N/A Réponse 5 X 10 6 N/A Réponse % % Duplicata (DUP), (écart) % 4. PRÉLÈVEMENT ET CONSERVATION 4.1. Les échantillons sont prélevés et conservés selon le document n o L-CR , Échantillons d eau, contenants, agents et délais de conservation.

5 Page : 5 de APPAREILLAGE, ACCESSOIRES ET DOCUMENTS QUALITÉ REQUIS 5.1. Dispositif de rotation horizontale (figure 1 en annexe) 5.2. Chromatographe en phase gazeuse avec contrôleur électronique de pression 5.3. Spectromètre de masse avec impact électronique 5.4. Logiciel d acquisition et de traitement de données 5.5. Colonne chromatographique capillaire de 30 m, diamètre interne de 0,25 mm de type RXI 17 SIL MS, dont la phase stationnaire interne est d une épaisseur de 0.25 µm 5.6. Vials pour GC avec septum 5.7. Seringues 5.8. Ballons volumétriques 5.9. Pipettes mécaniques Système d évaporation permettant de contrôler le vide et la température Pompe vacuum «sans huile» Tubes en verre pour évaporation Supports à tube Ampoules à extraction en verre de 1000 ml Entonnoirs de filtration en verre Papier-filtre Whatman #41, 150 mm de diamètre (ou l équivalent) Cylindres gradués Bouteilles en verre de capacité d environ 1L (ambrées) Distributeur de liquide Pipettes en verre, type Pasteur Béchers Tige de verre Manchon pour vial de GC

6 Page : 6 de Pour la consultation des documents reliés à la méthode, cliquer sur la touche «lien vers la documentation» dans le logiciel IsoVision. 6. RÉACTIFS, ÉTALONS ET CONTRÔLES QUALITÉ ATTENTION : La concentration d un nouveau lot d étalon doit être vérifiée à l aide du lot précédent avant d être utilisé. L écart entre le nouveau lot et la concentration attendue doit être égal ou inférieur à la valeur de la répétabilité affichée au point ATTENTION : Certaines solutions peuvent être remplacées par des étalons disponibles commercialement. La concentration de l étalon commercial doit être vérifiée. La concentration peut être différente de celle mentionnée. Les dilutions devront être modifiées en conséquence. ATTENTION : Les matériaux de référence ainsi que les étalons périmés doivent être validés de nouveau avant utilisation. Une nouvelle date de péremption doit être identifiée et justifiée Eau dont la conductivité est < que 2 µmhos/cm ou la résistivité est > que 0,5 MΩ/cm Dichlorométhane : Liquide de qualité Ultra Resi-Analyzed ou l équivalent Isooctane : Liquide de qualité Ultra Resi-Analyzed ou l équivalent Benzène : Liquide de qualité HPLC. ou l équivalent Acétone : Liquide de qualité ACS ou l équivalent 6.6. Sulfate de sodium granulaire anhydre : Sel de qualité ACS ou supérieure de mailles. Préalablement à son utilisation, le sel est séché à 650 C pour au moins 8 heures et placé dans un dessiccateur, pour être à la température ambiante lors de l utilisation Gel de silice mailles : Préalablement à son utilisation, le gel de silice est séché à 105 C pour au moins 8 heures et placé dans un dessiccateur, pour être à la température ambiante lors de l utilisation Acide sulfurique concentré (H 2 SO 4 ) : Liquide de qualité ACS ou supérieure Solution d acide sulfurique dilué 50% (V/V) : Placer un bécher (5.21) d au moins 1,5 L dans un bain de glace. Ajouter 500 ml d eau (6.1) et agiter sur un agitateur magnétique à l aide d un barreau magnétique. Ajouter lentement dans le bécher 500 ml d acide sulfurique concentré (6.8). Cette solution est conservée à la température ambiante jusqu à épuisement.

7 Page : 7 de Mélange de dichlorométhane et benzène 1:1(V/V). Mélanger un volume de dichlorométhane (6.2) et de benzène (6.4) dans des proportions 1:1 (V/V) et bien homogénéiser. Ce mélange n est pas conservé après son utilisation Mélange d étalons volumétriques de 1000 mg/l disponible commercialement. Étalons volumétriques # CAS Acenaphthene-d Chrysene-d Mélange d étalons de recouvrement de 1000 mg/l disponible commercialement. Étalons de recouvrement # CAS Pyrene-d Perylene -d Mélange d étalons d étalonnage de 500 mg/l : Mélange disponible commercialement et contenant les composés inscrits dans le tableau du point 1.1 à une concentration de 500 mg/l. La quantité restante de ce mélange n est pas conservée Solution d étalons volumétriques de 10 mg/l : Prélever, à l aide d une seringue (5.7), 1 ml du mélange d étalons volumétriques à 1000 mg/l (6.11) et transférer dans un ballon volumétrique de 100 ml (5.8) contenant environ 95 ml de isooctane (6.3). Compléter à 100 ml avec de l isooctane. Cette solution est conservée à une température de 4 ± 2 C jusqu à épuisement Solution d étalons de recouvrement de 100 mg/l : Prélever, à l aide s une seringue (5.7), 1ml du mélange d étalons de recouvrement à 1000 mg/l (6.12) et transférer dans un ballon volumétrique de 10 ml (5.8) contenant environ 8.5 ml de isooctane (6.3). Compléter à 10 ml avec de l isooctane. Cette solution est conservée à une température de 4 ± 2 C jusqu à épuisement Solution d étalons d étalonnage de 10 mg/l : Transférer, à l aide d une seringue (5.7), 1 ml de l étalon de 500 mg/l (6.13) dans un ballon volumétrique de 50 ml (5.8) contenant au moins 40 ml d un mélange de dichlorométhane et benzène (6.10). Compléter au trait de jauge avec le mélange de dichlorométhane et benzène. Cette solution est conservée au congélateur jusqu à épuisement Solution d étalons d étalonnage de 0.3 mg/l à 2 mg/l : Transférer, à l aide d une seringue (5.7) 30, 50, 100 et 200 µl de l étalon de 10 mg/l (6.16) dans des ballons volumétriques de 1 ml (5.8) contenant au moins 0.5 ml d isooctane (6.3). Ajouter 10 µl de solution d étalons de recouvrement 100 mg/l (6.15) à chaque ballon et 100 µl de solution d étalons volumétriques de 10 mg/l (6.14). Compléter au trait de jauge avec de l isooctane (6.3).Transférer immédiatement dans des vials pour GC avec septum (5.6).Préparer ces solutions à chaque série d analyse :

8 Page : 8 de 15 Nom des composés Concentrations (mg/l) Naphtalène Acénaphtylène Acénaphtène Fluorène Phénanthrène Anthracène Fluoranthène Pyrène Benzo(c)phénanthrène Benzo(a)anthracène Chrysène Benzo(b)fluoranthène Benzo(k)fluoranthène Benzo(j)fluoranthène Benzo(e)pyrène Benzo(a)pyrène méthylcholanthrène Indéno(1,2,3-c,d)pyrène Dibenzo(a,h)anthracène Benzo(g,h,i)pérylène Dibenzo(a,l)pyrène Dibenzo(a,i)pyrène Dibenzo(a,h)pyrène Note : Dans le détail de la préparation du réactif, lorsque jugé nécessaire, mentionner d effectuer le calcul de la concentration finale Blanc de méthode (BLM) : Prélever un volume d environ 500 ml d eau (6.1) dans une bouteille (5.18) contenant 2 ml d acide sulfurique 50% (6.9). Dans un vial (5.6) contenant environ 0.5 ml d acétone (6.5), ajouter 10 µl de l étalon de recouvrement de 100 mg/l (6.15) Ajouter le vial à la bouteille et bien rincer à deux reprises le vial avec de l acétone.

9 6.19. Échantillon fortifié (ECF) : Page : 9 de Utiliser une seconde bouteille d un échantillon. Dans un vial (5.6) contenant environ 0.5 ml d acétone (6.5), ajouter 50 µl d un étalon commercial contenant les HAP à une concentration de 10 mg/l et ajouter 10 µl de l étalon de recouvrement de 100 mg/l (6.15) Ajouter le vial à la bouteille d échantillon et bien rincer à deux reprises le vial avec de l acétone Étalon de contrôle externe (ETCE) Matrice synthétique : Prélever un volume d environ 500 ml d eau (6.1) dans une bouteille (5.18) contenant 2 ml d acide sulfurique 50% (6.9) Dans un vial (5.6) contenant environ 0.5 ml d acétone (6.5), ajouter 100 µl d un étalon commercial contenant les HAP à une concentration de 10 mg/l et ajouter 10 µl de l étalon de recouvrement de 100 mg/l (6.15) Ajouter le vial à la bouteille et bien rincer à deux reprises le vial avec de l acétone Matrice réelle (CEAEQ ou autres) : Traiter la totalité de l échantillon Duplicata (DUP) : Utiliser une bouteille supplémentaire d un échantillon. Note : Les contrôles de qualité ainsi que les échantillons vont suivre les mêmes étapes de dosage (7.3). 7. PROCÉDURE ANALYTIQUE 7.1. Vérification de l ajustage des paramètres du spectromètre de masse : Avant de procéder à une séquence d analyse, une vérification de l ajustage du spectromètre de masse est nécessaire à l aide du perfluorotributylamine (PFTBA), tel que décrit dans la procédure reliée à l instrument Étalonnage : Pour procéder à la réalisation de la courbe d étalonnage, les étalons d étalonnage sont préparés tel qu indiqué au point Placer les vials contenant les étalons sur le carrousel et exécuter selon la procédure reliée à l instrument.

10 7.3. Dosage : Page : 10 de Sortir les échantillons du réfrigérateur et les laisser reposer jusqu'à ce que ceux-ci soient à la température ambiante Dans un vial (5.6) contenant environ 0.5 ml d acétone (6.5), ajouter 10 µl de l étalon de recouvrement de 100 mg/l (6.15) Ajouter le contenu du vial dans les échantillons et rincer le vial à deux reprises avec de l acétone, ces portions sont aussi ajoutées à l échantillon Pour la première extraction, ajouter 50 ml de dichlorométhane (6.2) directement dans la bouteille de verre contenant l échantillon Fermer hermétiquement la bouteille contenant l échantillon et le dichlorométhane, vérifier qu il n y a pas de fuite, et la placer sur le dispositif de rotation horizontal (5.1) Mettre sous tension le dispositif de rotation horizontal et ajuster la vitesse de rotation afin que la bouteille effectue 54 ± 2 rotations à la minute. Observer visuellement et utiliser un chronomètre. Enregistrer les données Laisser fonctionner pendant 16 ± 2 heures À la fin du cycle, vérifier de nouveau que la vitesse de rotation de la bouteille est de 54 ± 2 rotations à la minute. Enregistrer les données Retirer les bouteilles du dispositif de rotation Avant de débuter la filtration, les entonnoirs (5.15), les filtres (5.16) avec sulfate de sodium (6.6), les tubes en verre (5.12) et les ampoules à extraction (5.14) doivent être rincés avec du dichlorométhane Transférer le contenu de la bouteille dans une ampoule à extraction Bien rincer les parois de la bouteille avec du dichlorométhane et transférer dans l ampoule à extraction. Répéter cette étape une autre fois Laisser les 2 phases se séparer Filtrer la phase organique, celle du bas, (contenant le dichlorométhane et l émulsion) à travers le papier-filtre contenant du sulfate de sodium, dans le tube en verre à évaporation Si l émulsion est importante, elle est traitée de la façon suivante : Transférer l émulsion dans un bécher (5.21).

11 Page : 11 de Ajouter du sulfate de sodium au bécher et mélanger avec la tige de verre (5.22) Ajouter du sulfate de sodium jusqu à ce que ce dernier ne s agglomère plus Laver le sulfate de sodium avec du dichlorométhane en ajoutant suffisamment pour le couvrir et mélanger avec la tige de verre Récupérer le dichlorométhane en le filtrant à travers le papier filtre, préparé à l étape Répéter deux fois les étapes et Bien rincer les parois de l ampoule à extraction et récupérer le dichlorométhane en le filtrant à travers le papier filtre Rincer, avec une portion de dichlorométhane, le sulfate de sodium contenu dans le papier filtre Récupérer la phase aqueuse dans la bouteille en verre de l échantillon Pour la deuxième extraction ajouter 30 ml de dichlorométhane dans la bouteille qui contient la phase aqueuse récupérée (7.3.18) et la placer sur le dispositif de rotation horizontal pour un temps d extraction d environ 1 heure Mettre sous tension le dispositif de rotation horizontal et ajuster la vitesse de rotation afin que la bouteille effectue 54 ± 2 rotations à la minute. Enregistrer les données Répéter les étapes jusqu à Récupérer la phase aqueuse dans un cylindre gradué (5.17) et noter le volume d eau recueilli Ajouter à chaque tube d évaporation contenant l extrait à évaporer 1 ml d isooctane (6.3) Évaporer les extraits selon la procédure reliée à l instrument d évaporation (5.10). Le programme choisi devrait être HAP-INITIAL. La température d évaporation mesurée devra respecter le critère de 60 ± 5 C et celle du bain réfrigérant -2 ± 2 C. Enregistrer les données. Au besoin une deuxième évaporation pourrait être faite, dans ce cas choisir le programme HAP-FINAL Lorsque l évaporation est complétée, (volume restant moins de 1 ml), placer les tubes dans les supports (5.13) prévus à cet effet.

12 Page : 12 de Récupérer l extrait à l aide d une pipette Pasteur (5.20) dans un ballon volumétrique de 1 ml (5.8) Bien rincer les parois du tube avec une petite quantité d isooctane et récupérer dans le même ballon volumétrique, ajouter 100 µl de la solution d étalons volumétriques de 10 mg/l (6.14) et compléter au trait jauge Note : Les échantillons dont l extrait est très foncé pourraient être dilués. Cette procédure permet d éviter la contamination du système par un échantillon qui serait très concentré Mélanger doucement à laide d une pipette Pasteur et transférer l échantillon dans un vial pour GC qui contient un peu de gel de silice (6.7) À l aide d une pipette Pasteur prélever le surnageant et transférer dans un vial pour GC. Utiliser un manchon (5.23) si le volume n est pas suffisant Placer les vials contenant les échantillons sur le carrousel et exécuter selon la procédure d utilisation du GC/MS pour semi-volatils Les échantillons dont la concentration dépasse la concentration de l étalon d étalonnage le plus concentré pourraient être ré-analysés de deux façons, soit en diluant l extrait déjà récupéré (il faudra dans ce cas ajuster la quantité d étalon volumétrique) ou en effectuant une nouvelle extraction. Nom des composés Tableau des composés ciblés : Étalon volumétrique utilisé Ions de quantification (m/z) Ciblé Confirmation Temps rétention approx. (minutes) Naphtalène Acenaphthene-d Acénaphtylène Acenaphthene-d Acénaphtène Acenaphthene-d Fluorène Acenaphthene-d Phénanthrène Acenaphthene-d Anthracène Acenaphthene-d Fluoranthène Acenaphthene-d Pyrène Acenaphthene-d Benzo(c)phénanthrène Chrysene-d Benzo(a)anthracène Chrysene-d Chrysène Chrysene-d Benzo(b)fluoranthène Chrysene-d

13 Page : 13 de 15 Nom des composés Étalon volumétrique utilisé Ions de quantification (m/z) Ciblé Confirmation Temps rétention approx. (minutes) Benzo(k)fluoranthène Chrysene-d Benzo(j)fluoranthène Chrysene-d Benzo(e)pyrène Chrysene-d Benzo(a)pyrène Chrysene-d méthylcholanthrène Chrysene-d Indéno(1,2,3-c,d)pyrène Chrysene-d Dibenzo(a,h)anthracène Chrysene-d Benzo(g,h,i)pérylène Chrysene-d Dibenzo(a,l)pyrène Chrysene-d Dibenzo(a,i)pyrène Chrysene-d Dibenzo(a,h)pyrène Chrysene-d CALCUL ET EXPRESSION DES RÉSULTATS 8.1. Les résultats d analyses sont exprimés en µg/l Les polycycliques sont dosés à l aide des courbes d étalonnage obtenues par l analyse des quatre solutions étalons pour chacun des composés. Généralement, 2 courbes d étalonnage sont faites, une en début de séquence d analyse et une autre à la fin. La moyenne de ces deux courbes sera généralement utilisée pour les calculs. Les courbes de dosage sont de type quadratique sauf pour l acénaphtène et le phénanthrène qui sont de type linéaire. La réponse des différents composés des solutions étalons est ajustée selon la réponse obtenue avec la solution d étalons volumétriques La concentration pour un hydrocarbure aromatique polycyclique sera de : C finale HAP (µg/l ) = (C lue HAP(mg/l) * V complété (l)*( V dilution final (ml)/ V dilution prélevé (ml)))/ V échantillon C lue V dilution final V dilution prélevé V complété = Concentration de l échantillon ou de l échantillon de contrôle de qualité calculée à partir de la courbe d étalonnage. = Volume final de la dilution. = Volume d échantillon prélevé pour la dilution = Volume complété de l extrait

14 Page : 14 de 15 V échantillon = Volume d échantillon analysé 8.4. Saisir les résultats dans la base de données LIMS Saisir les résultats des éléments de contrôle qualité dans la charte de contrôle de l année en cours sur le serveur S. Enregistrer une non-conformité lors du non-respect d un ou plusieurs éléments de contrôle de la qualité et transmettre la non-conformité au responsable qualité. 9. RÉFÉRENCE 9.1. CENTRE D EXPERTISE EN ANALYSE ENVIRONNEMENTALE DU QUÉBEC, biphényles polychlorés, des chlorobenzènes et des hydrocarbures aromatiques polycycliques :extraction et purification sur phase solide (SPE) et dosage par gazeuse couplée à un spectromètre de masse. MA. 400 SPE-BPC/Clbz/HAP 1.0, Rév CENTRE D EXPERTISE EN ANALYSE ENVIRONNEMENTALE DU QUÉBEC, DR-12- CDA Champs et domaines d accréditation en vigueur, Ministère du Développement durable, Environnement et lutte contre les changements climatiques, , 40 p.

15 Page : 15 de 15 Annexe Figure 1, Schéma d un dispositif d extraction basé sur une rotation horizontale des bouteilles