Enhanced Recovery of Nonextractable Benzo[a]pyrene Residues in Contrasting Soils Using Exhaustive Methanolic and Nonmethanolic Alkaline Treatments

Abstract

The fate, impacts and significance of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) non-extractable residues (NERs) in soils remain largely unexplored in risk-based contaminated land management. In this study, 7 different methanolic and non-methanolic alkaline treatments, and the conventional methanolic saponification, were used to extract benzo [a]pyrene (B[a]P) NERs that had been aged for 180 d from four contrasting soils. Up to 16% and 55% of the amount of B[a]P spiked (50 mg/kg) into soils was non-extractable after 2 d and 180 of aging, respectively; indicating rapid and progressive B[a]P sequestration in soils over time. The recovery of B[a]P from soils after 180 d of aging was increased by up to 48% by the 7 different alkaline extractions, although the extraction efficiencies of the different alkaline treatments did not differ significantly (p > 0.05). Approximately 40% of B[a]P NERs in the sandy-clay-loam organic matter-rich soil was recovered by the exhaustive alkaline extractions after 180 d of aging, compared to only 10% using conventional methanolic saponification. However, the amounts of B[a]P NERs recovered depend on soil properties and the amounts of NERs in soils. A significant correlation (R 2 = 0.69, p < 0.001) was also observed between the amounts of B[a]P recovered by each of the 7 alkaline extractions in the contrasting soils, and corresponding NERs at 180 d of aging, indicating a potential association warranting further investigations. Extraction techniques that estimate the amounts of PAH NERs recoverable in soil can help give a better understanding of the fate of NERs in soil.

Certainties and uncertainties in accessing toxicity of non-extractable residues (NER) in soil

“…A very low remobilization rate does not automatically mean that the chemical is non-extractable. polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are used as examples for NER [30]. The residual fraction present after bioremediation (i.e.…”

Estimación del secuestro de hidrocarburos en suelo: efecto del contenido y características de la materia orgánica

“…Tal y como se mencionó en la sección 2.5, los HOC secuestrados corresponden a la fracción no extraíble que permanece en el suelo e incrementa con respecto al tiempo de contacto con el mismo. Debido a que no son extraíbles, la fracción secuestrada se puede cuantificar solamente en suelos contaminados artificialmente, realizando un balance de masa y marcaje isotópico ( 14 C), complementado con métodos que implican la modificación de la MO (Umeh et al, 2018a). El marcaje isotópico se utiliza para corroborar que los HOC continúan atrapados en la matriz del suelo y que su ausencia en los extractos no se debe a procesos de intemperización o errores experimentales.…”

“…Normalmente, las técnicas utilizadas para cuantificar los compuestos no extraíbles (secuestrados) en un suelo, se basan principalmente en la extracción exhaustiva con solventes (Umeh et al, 2018a) y el uso de carbono marcado ( 14 C), complementado con métodos de anclaje de la MO (sililación, hidrólisis de KOH, saponificación metanólica) o combustión seguida por sintilación (Claßen et al, 2019;Schäffer et al, 2018;Umeh et al, 2018b). El costo de las técnicas mencionadas las hace poco accesibles (Umeh et al, 2018a). Debido a lo anterior, se sugiere el uso de la Ec.…”

“…Los hidrocarburos fuertemente unidos a la matriz del suelo se conocen como secuestrados, residuales o no extraíbles y sus procesos de difusión, adsorción y son limitados (Luthy et al, 1997). Como su nombre lo indica, los hidrocarburos secuestrados no pueden ser completamente extraídos ni cuantificados (Kuppusamy et al, 2017;Maletić et al, 2019), incluso utilizando técnicas exhaustivas de extracción (Umeh et al, 2018a). Debido a lo anterior, los hidrocarburos secuestrados son "invisibles" a las técnicas comunes de caracterización de sitios contaminados, que se basan en cuantificar el total de hidrocarburos extraíbles (Umeh et al, 2018b), subestimando sus concentraciones reales en los suelos.…”