Determination of Surfactants in Environmental Samples. Part III. Non-Ionic Compounds

• Authors: Ewa Olkowska , Marek Ruman , Anna Kowalska , Żaneta Polkowska
• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

Non-ionic surface active agents are a diverse group of chemicals which have an uncharged polar head and a non-polar tail. They have different properties due to amphiphilic structure of their molecules. Commercial available non-ionic surfactants consist of the broadest spectrum of compounds in comparison with other types of such agents. Typically, non-ionic compounds found applications in households and industry during formulation of cleaning products, cosmetics, paints, preservative coatings, resins, textiles, pulp and paper, petroleum products or pesticides. Their are one of the most common use class of surfactants which can be potential pollution sources of the different compartment of environment (because of they widely application or discharging treated wastewaters to surface water and sludge in agricultural). It is important to investigate the behavior, environmental fate of non-ionic surfactants and their impact on living organisms (they are toxic and/or can disrupt endocrine functions). To solve such problems should be applied appropriated analytical tools. Sample preparation step is one of the most critical part of analytical procedures in determination of different compounds in environmental matrices. Traditional extraction techniques (LLE - for liquid samples; SLE - for solid samples) are time and solvent-consuming. Developments in this field result in improving isolation efficiency and decreasing solvent consumption (eg SPE and SPME - liquid samples or PLE, SFE and MAE - solid samples). At final determination step can be applied spectrophotometric technique, potentiometric titrametration or tensammetry (determination total concentration of non-ionic surfactants) or chromatographic techniques coupled with appropriated detection techniques (individual analytes). The literature data concerning the concentrations of non-ionic surfactants in the different compartments of the environment can give general view that various ecosystems are polluted by those compounds.

PL

Niejonowe surfaktanty stanowią zróżnicowaną grupę związków chemicznych, które w swojej budowie zawierają pozbawioną ładunku polarną „głowę” i niepolarny „ogon”. Tego typu związki powierzchniowo czynne ze względu na amfifilową strukturę posiadają różnorodne właściwości. Komercyjnie dostępne produkty zawsze zawierają szerokie spektrum związków o niejonowym charakterze. Niejonowe związki znalazły zastosowanie głównie w gospodarstwach domowych oraz w przemyśle przy wytwarzaniu produktów czyszczących, włókienniczych, celulozowych i papierniczych, kosmetyków, farb, powłok konserwujących, żywic, produktów naftowych i pestycydów. Jest to jedna z najczęściej wykorzystywanych klas surfaktantów, które mogą stanowić potencjalne źródło zanieczyszczenia różnych elementów środowiska (ze względu na ich szerokie zastosowanie lub kierowanie oczyszczonych ścieków do wód powierzchniowych i stosowania osadów czynnych w rolnictwie). Istotne staje się badanie losu środowiskowego substancji powierzchniowo czynnych oraz ich wpływu względem organizmów żywych (ze względu na działanie toksyczne i zdolność do wpływu na funkcje endokrynologiczne). Te zagadnienia mogą być rozwiązywane przez stosowanie odpowiednich narzędzi analitycznych. Etap przygotowania próbek do analizy jest jednym z najważniejszych etapów procedur analitycznych. Tradycyjne techniki ekstrakcji (LLE - dla próbek ciekłych; SLE - dla próbek stałych) cechują się czasochłonnością oraz używaniem dużych ilości rozpuszczalników. Rozwój w tym zakresie doprowadził do poprawy efektywności izolacji analitów oraz zmniejszenia wymaganych objętości rozpuszczalników (np. SPE i SPME - próbki ciekłe lub PLE, SFE i MAE - próbki stałe). Na etapie oznaczania końcowego mogą być wykorzystane: technika spektrofotometryczna, technika miareczkowania potencjometrycznego lub tensammetria (do określania sumarycznego stężenie niejonowych związków powierzchniowoczynnych) oraz techniki chromatograficzne (do określania poziomów stężenie pojedynczych analitów). Analiza danych literaturowych dotyczących stężeń surfaktantów w różnych elementach środowiska pozwala na stwierdzenie, że różne ekosystemy są zanieczyszczone przez związki o charakterze niejonowym.

Keywords

EN

non-ionic surfactants; isolation and/or enrichment; final determination; environmental samples

PL

niejonowe surfaktanty; izolacja i/lub wzbogacanie; etap oznaczania końcowego; próbki środowiskowe

• Publisher: De Gruyter Open
• Journal: Ecological Chemistry and Engineering S
• Year: 2013
• Volume: 20
• Issue: 3
• Pages: 449-461

Dates

published

1 - 09 - 2013

online

08 - 10 - 2013

Contributors

author

Ewa Olkowska

• Gdańsk University of Technology, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

author

Marek Ruman

• Faculty of Earth Sciences, University of Silesia, ul. Będzińska 60, Sosnowiec 41-200, Poland

author

Anna Kowalska

• Department of Forest Ecology, Forest Research Institute, Sękocin Stary, ul. Braci Leśnej 3, 05-090 Raszyn, Poland

author

Żaneta Polkowska

• Gdańsk University of Technology, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

References

• [1] Ying G-G. Environ Int. 2006;32:417-431. DOI: 10.1016/j.envint.2005.07.004.[Crossref][PubMed]
• [2] Holmberg K, Jönsson B, Kronberg B, Lindman B. Surfactants and Polymers in Aqueous Solution. Chichester: John Wiley & Sons; 2003.
• [3] Bloc SS. Disinfection, Sterilization, and Preservation. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2001.
• [4] Talmage SS. Environmental and Human Safety of Major Surfactants: Alcohol Ethoxylates and Alkylphenol Ethoxylates, A Report to the Soap and Detergent Association. Boca Raton: Lewis Publishers; 1994.
• [5] Naylor CG, Mieure JP, Adams WJ, Weeks JA, Castaldi FJ, Ogle LD, Romano RR. J Am Oil Chem Soc. 1992;69,695-703. DOI: 10.1007/BF02635812.[Crossref]
• [6] Thiele B. Surfactants. In: Nollet LML, editor. Chromatographic Analysis of the Environment. Boca Raton: CRC Press; 2005.
• [7] Loyo-Rosales JE, Rice CP, Torrents A. Chemosphere. 2007;68:2118-2127. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2007.02.002.[Crossref]
• [8] Petrovic M, Barcelo D. Trend Anal Chem. 2004;23:762-771. DOI:10.1016/j.trac.2004.07.015.[Crossref]
• [9] Hall WS, Patoczka JB, Mirenda RJ, Porter BA, Miller E. Arch Environ Contam Toxicol. 1988;18:765-772. DOI: 10.1007/BF01225014.[Crossref]
• [10] Chen Y, Guo Z, Wang X, Qiu Ch. J Chromatogr A 2008;1184:191-219. DOI: 10.1016/j.chroma.2007.10.026.[Crossref]
• [11] Van Ewijk PH, Hoekstra JA. Ecotoxicol Environ Saf. 1993;25:25-32. DOI: 10.1006/eesa.1993.1003.[Crossref][PubMed]
• [12] Verge C, Moreno A, Bravo J, Berna JL. Chemosphere. 2000;44:1749-1757. DOI: 10.1016/S0045-6535(00)00574-9.[Crossref]
• [13] Scullion SD, Clench MR, Cooke M, Ashcroft AE. J Chromatogr A 1996;733:207-216. DOI: 10.1016/0021-9673(95)01188-9.[Crossref]
• [14] Luque N, Merino F, Rubio S, Pérez-Bendito D. J Chromatogr A 2005;1094:17-23. DOI: 10.1016/j.chroma.2005.07.102.[Crossref]
• [15] Łukaszewski Z, Szymański A, Wyrwas B. Trend Anal Chem. 1996;15:525-531. DOI: 10.1016/S0165-9936(96)00064-7.[Crossref]
• [16] Vega Morales T, Torres Padron ME, Sosa Ferrera Z, Santana Rodriguez JJ. Trend Anal Chem. 2009;28:1186-1200. DOI: 10.1016/j.trac.2009.07.011.[Crossref]
• [17] Crescenzi C, Di Corcia A, Marcomini A, Samperi R. Anal Chem. 1995;67:1797-1804. DOI: 10.1021/ac00107a008.[Crossref]
• [18] Ferguson PL, Iden CR, Brownawell BJ. Anal Chem. 2000;72:4322-4330. DOI: 10.1021/ac000342n.[Crossref][PubMed]
• [19] Ahel M, Giger W. Chemosphere. 1993;26:1461-1470. DOI: 10.1016/0045-6535(93)90213-O.[Crossref]
• [20] Di Corcia A, Samperi R, Marcomini A. Environ Sci Technol. 1994;28:850-858. DOI: 10.1021/es00054a016.[Crossref][PubMed]
• [21] Lara-Martin PA, Gomez-Parra A, Gonzalez-Mazo E. Environ Poll. 2008;156:36-45. DOI: 10.1016/j.envpol.2008.01.005.[Crossref]
• [22] Petrovic M, Barcelò D. Anal Chem. 2000;72:4560-4567. DOI: 10.1021/ac000306o.[PubMed][Crossref]
• [23] Loyo-Rosales JE, Schmitz-Afonso I, Rice CP, Torrents A. Anal Chem. 2003;75:4811-4817. DOI: 10.1021/ac0262762.[Crossref]
• [24] Jahnke A, Gandrass J, Ruck W. J Chromatogr A. 2004;1035:115-122. DOI: 10.1016/j.chroma.2004.02.060.[Crossref]
• [25] Loos R, Hanke G, Umlauf G, Eisenreich SJ. Chemosphere. 2007;66:690-699. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2006.07.060.[Crossref][PubMed]
• [26] Castillo M, Ventura F, Barcelo D. Waste Manage. 1999;19:101-110. DOI: 10.1016/S0956-053X(99)00004-5.[Crossref]
• [27] La Farre M, Klöter G, Petrovic M, Alonso MC, Lopez de Alda MJ, Barcelo D. Anal Chim Acta. 2002;456:19-30. DOI: 10.1016/S0003-2670(01)00908-4.[Crossref]
• [28] Sanchez-Avila J, Bonet J, Velasco G, Lacorte S. Sci Total Environ. 2009;407:4157-4167. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2009.03.016.[Crossref]
• [29] Tobiszewski M, Mechlińka A. Namieśnik J. Chem Soc Rev. 2010;39:2869-2878. DOI: 10.1039/B926439F.[Crossref][PubMed]
• [30] Luo S, Fang L, Wang X, Liu H, Ouyang G, Lan C, Luan T. J Chromatogr A 2010;1217:6762-6768. DOI: 10.1016/j.chroma.2010.06.030.[Crossref]
• [31] Zgoła-Grześkowiak A. J Chromatogr A 2010;1217:1761-1766. DOI: 10.1016/j.chroma.2010.01.054.[Crossref]
• [32] Liu J-F, Hu X-L, Peng J-F, Jönsson JÅ, Mayer P, Jiang G-B. Anal Chem. 2006;78:8526-8534. DOI: 10.1021/ac0615145.[PubMed][Crossref]
• [33] Boyd-Boland AA, Pawliszyn J. Anal Chem. 1996;68:1521-1529. DOI: 10.1021/ac950902w.[Crossref]
• [34] Pan Y-P, Tsai S-W. Anal Chim Acta. 2008;624:247-252. DOI: 10.1016/j.aca.2008.01.035.[Crossref]
• [35] Basheer C, Parthiban A, Jayaraman A, Lee HK, Valiyaveetti S. J Chromatogr A 2005;1087:274-282. DOI: 10.1016/j.chroma.2005.03.014.[Crossref]
• [36] Diaz A, Ventura F, Galceran MT. J Chromatogr A 2002;963:159-167. DOI: 10.1021/ac020124p.[Crossref]
• [37] Braun P, Möder M, Schrader S, Popp P, Kuschk P, Engewald W. J Chromatogr A 2003;988:41-51. DOI: 10.1016/S0021-9673(02)02052-6.[Crossref]
• [38] Petrovic M, Barcelo D. Chromatographia. 2002;56:535-544. DOI: 10.1007/BF02497667.[Crossref]
• [39] Bennie DT, Sullivan CA, Lee H-B, Peart TE, Maguire RJ. Sci Tot Environ. 1997;193:263-275. DOI: 10.1016/S0048-9697(96)05386-7.[Crossref]
• [40] Chiron S, Sauvard E, Jeannot R. Analusis. 2000;28:535-542. DOI: 10.1051/analusis:2000167.[Crossref]
• [41] Andreu V, Ferrer E, Rubio JL, Font G, Picó Y. Sci Tot Environ. 2007;378:124-129. DOI: 10.1016/j.trac.2007.01.010.[Crossref]
• [42] Jiménez-Díaz I, Ballesteros O, Zafra-Gómez A, Crovetto G, Vílchez JL, Navalón A. Chemosphere. 2010;80:248-255. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2010.04.032.[Crossref]
• [43] Petrovic M, Tavazzi S, Barcelo D. J Chromatogr A. 2002;971:37-45. DOI: 10.1016/S0021-9673(02)01026-9.[Crossref]
• [44] Liu R, Zhou JL, Wilding A. J Chromatogr A. 2004;1038:19-26. DOI: 10.1016/j.chroma.2004.03.030.[Crossref]
• [45] Croce V, Patrolecco L, Polesello S, Valsecchi S. Chromatographia. 2003;58:145-149. DOI: 10.1365/s10337-003-0032-8.[Crossref]
• [46] Bartolomé L, Cortazar E, Raposo JC, Usobiaga A, Zuloaga O, Etxebarria N, et al. J Chromatogr A. 2005;1068:229-236. DOI: 10.1016/j.chroma.2005.02.003.[Crossref]
• [47] Lee HB, Peart TE, Bennie DT, Maguire RJ. J Chromatogr A. 1997;785:385-394. DOI: 10.1016/S0021-9673(97)00384-1.[Crossref]
• [48] Minamiyama M, Ochi S, Suzuki Y. J Environ Sci Health, Part A. 2007;43:1511-1515. DOI: 10.1080/10934520802293628.[Crossref]
• [49] Field JA, Reed RL. Environ Sci Technol. 1999;33:2782-2787. DOI: 10.1021/es990038f.[Crossref]
• [50] Bruno F, Curini R, di Corcia A, Fochi I, Nazzari M, Samperi R. Environ Sci Technol. 2002;36:4156-4761. DOI: 10.1021/es020002e.[PubMed][Crossref]
• [51] Zhu Z, Li Z, Hao Z, Chen J. Wat Res. 2003;37:4506-4512. DOI:.1016/S0043-1354(03)00379-8.
• [52] Feitkenhauer H, Meyer U. Water Sci Technol. 2002;45:61-68. DOI: 10.1016/S0043-1354(03)00379-8.[Crossref][PubMed]
• [53] Giannetto M, Minari C, Mori G. Electroanalysis 2003;15:1598-1605. DOI: 10.1002/elan.200302727.[Crossref]
• [54] Szymański A, Wyrwas B, Łukaszewski Z. Anal Chim Acta. 1995;305:256-264. DOI: 10.1016/0003-2670(94)00339-N.[Crossref]
• [55] Szymański A, Wyrwas B, Bubień E, Kurosz T, Hreczuch W, Zembrzuski W, Łukaszewski Z. Wat Res. 2003;37:281-288. DOI: 10.1016/S0043-1354(02)00275-0. [Crossref]
• [56] Valls M, Bayona JM, Albaiges JJ. Environ Anal Chem. 1990;39:329-348. DOI: 10.1080/03067319008030506.[Crossref]
• [57] Ferguson PL, Iden CR, Brownawell BJ. J Chromatogr A. 2001;938:79-91. DOI: 10.1016/S0021-9673(01)01091-3.[Crossref]
• [58] Núñez L, Turiel E, Tadeo JL. J Chromatogr A. 2007;1146:157-163. DOI: 10.1016/j.chroma.2007.01.101.[Crossref]
• [59] Datta S, Loyo-Rosales JE, Rice CP. J Agric Food Chem. 2002;50:1350-1354. DOI: 10.1021/jf0111357.[PubMed][Crossref]
• [60] Gentili A, Marchese S, Perret D. Trend Anal Chem. 2008;27:888-903. DOI: 10.1016/j.trac.2008.07.008.[Crossref]
• [61] Petrovic M, Barcelo D. J Mass Spectrom. 2001;36:1173-1185. DOI: 10.1002/jms.234.[PubMed][Crossref]
• [62] Cantero M, Rubio S, Perez-Bendito D. J Chromatogr A. 2004;1046:147-153. DOI: 10.1016/j.chroma.2004.06.073.[Crossref]
• [63] Zwiener C, Frimmel FH. Anal Bioanal Chem. 2004;378:862-874. DOI: 10.1007/s00216-003-2412-1.[Crossref]
• [64] Cantero M, Rubio S, Pérez-Bendito D. J Chromatogr A. 2005;1067:161-170. DOI: 10.1016/j.chroma.2004.11.017.[Crossref]
• [65] Andreu V, Picó Y. Anal Chem. 2004;76:2878-2885. DOI: 10.1021/ac035483e.[PubMed][Crossref]
• [66] Lara-Martin PA, Gomez-Parra A, Gonzalez-Mazo E. Trend Anal Chem. 2008;27:684-695. DOI: 10.1016/j.trac.2008.05.005.[Crossref]
• [67] Olkowska E, Polkowska Ż, Namiesnik J. Talanta 2012;88:1-13. DOI: 10.1016/j.talanta.2011.10.034.[PubMed][Crossref]
• [68] Olkowska E, Polkowska Ż, Namiesnik J. Chem Rev. 2011;111:5667-5700. DOI: 10.1021/cr100107g.[Crossref][PubMed]
• [69] Tubau I, Vázquez-Suńé E, Carrera J, González S, Petrovic M, de Alda MJL, Barceló D. J Hydrology 2010;383:83-92. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2009.11.030.[Crossref]
• [70] Hibberd A, Maskaoui K, Zhang Z, Zhou JL. Talanta 2009;77:1315-1321. DOI: 10.1016/j.talanta.2008.09.006.[Crossref][PubMed]
• [71] Petrovic M, Barceló D, Diaz A, Ventura F. J Am Soc Mass Spectrom. 2003;14:516-527. DOI: 10.1016/S1044-0305(03)00139-9.[PubMed][Crossref]
• [72] Olkowska E, Ruman M, Kowalska A, Polkowska Ż. Ecol Chem Eng S 2013;20(1):69-77. DOI: 10.2478/eces-2013-0005.[Crossref]
• [73] Olkowska E, Ruman M, Kowalska A, Polkowska Ż. Ecol Chem Eng S 2013;20(2):331-342. DOI: 10.2478/eces-2013-0024. [Crossref]

Identifiers

DOI

10.2478/eces-2013-0033