JODOVANÉ KONTRASTNÍ LÁTKY JAKO POLUTANTY VODY

Význam tématu

Jodované kontrastní látky (ICM) jsou široce aplikovány v medicínské diagnostice a díky své vysoké rozpustnosti, chemické i biochemické stabilitě nacházejí cestu do odpadních i pitných vod. Jejich přetrvávání ve vodním prostředí, neúčinná eliminace tradičními čistírenskými postupy a možnost vzniku toxických transformačních produktů představují potenciální riziko pro necílové organismy i kvalitu vody.

Cíle a přehled studie

Cílem přehledového článku je shrnout současné poznatky o výskytu nejčastěji používaných ICM (jopromid, jomeprol, iohexol, iopamidol, iothalamát, joxithalamát), popsat jejich spotřebu a koncentrace v různých typech vod, způsoby biotické a abiotické eliminace a metodiky jejich analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Pro stanovení ICM a jejich metabolitů se nejčastěji využívá:

• Kapalinová chromatografie spojená s hmotnostní spektrometrií v tandemovém módu (LC-ESI-MS/MS)
• Extrahci pevnou fází (SPE) se sekvenčním použitím C18 a grafitizovaného uhlí
• Detekci sumárního organicky vázaného jodu kapalinovou chromatografií s ICP-MS
• Fotometrické stanovení AOI po adsorpci na aktivním uhlí a spalování
• Použití membrán reverzní osmózy, ozonizéru, UV-lamp a Fentonova reaktoru pro eliminační experimenty

Hlavní výsledky a diskuse

• Spotřeba ICM dosahuje globálně 3 500 t ročně, v ČR stovky tisíc dávek ročně.
• Ve vyčištěných odpadních vodách se koncentrace pohybují v jednotkách až desítkách μg/l, v povrchových vodách jednotkách μg/l, v podzemní a pitné vodě řádově desetinách až setinách μg/l.
• Biotická eliminace v klasických aerobních čistírnách je nízká; při optimalizaci nitrifikace lze dosáhnout až 80–97 % degradace některých ICM, ale často vznikají perzistentní biotransformační produkty.
• Abiotic­ké procesy (ozonizace, chlorace, AOP, fotolýza, UV/S₂O₈^2–, UV/H₂O₂) vedou k částečné eliminaci, zejména neiontových ICM, často však vznikají jodované dezinfekční produkty nebo perzistentní meziprodukty.
• Reverzní osmóza je nejefektivnější metodou uplatnitelnou jako dočišťovací stupeň – filtrací membránami jsou ICM redukovány o více než 90 % bez vzniku transformačních produktů.

Přínosy a praktické využití metody

Reverzní osmóza představuje realistické řešení pro čištění odpadních vod ze zdravotnických zařízení a zajištění nízkých koncentrací ICM v systému úpravy pitné vody. Kombinace SPE-LC-MS/MS poskytuje robustní nástroj pro monitoring a kvantifikaci ICM ve všech typech vod.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Vývoj pokročilých membrán s vyšší selektivitou vůči ICM.
• Aplikace kombinovaných AOP (fotokatalýza, peroxodisíran) se zaměřením na minimalizaci toxických meziproduktů.
• Nasazení on-line monitoringu ICM pomocí miniaturizované LC-MS přístrojové techniky v čističkách.
• Studium dlouhodobých efektů transformačních produktů na ekosystémy a lidské zdraví.

Závěr

ICM jsou perzistentními polutanty vody s prokázanou přítomností v odpadních, povrchových i pitných vodách. Biotické či abiotické procesy obvykle nevedou k jejich úplné degradaci, často vznikají nové rizikové produkty. Reverzní osmóza se jeví jako klíčový dočišťovací proces. Spolehlivá analýza pomocí SPE-LC-MS/MS je základem environmentálního monitoringu a hodnocení účinnosti eliminačních technologií.

Reference

• Hirsch R., Ternes T. A., Lindart A., Haberer K., Wilken R. D.: Fresenius J. Anal. Chem. 366, 835 (2000).
• Busseti F., Linge K. L., Blythe W., Heitz A.: J. Chromatogr. A 1213, 200 (2008).
• Chan T. W., Graham N. J. D., Wei Ch.: J. Hazard. Mater. 181, 508 (2010).
• Schulz M., Löffler D., Wagner M., Ternes T. A.: Environ. Sci. Technol. 42, 7207 (2008).
• Chu W., Wang Z. R., Leung H. F.: Chem. Eng. J. 178, 154 (2011).
• Seitz W., Jiang J.-Q., Schulz W., Weber W. H., Maier M., Maier D.: Chemosphere 70, 1238 (2008).
• Kormos J. L., Schulz M., Ternes T. A.: Environ. Sci. Technol. 45, 8723 (2011).
• Santos L. H. M. L. M., Araújo A. N., Fachini A., Pena A., Delerue-Matos C., Montenegro M. C. B. S. M.: J. Hazard. Mater. 175, 45 (2010).
• Zemann M., Wolf L., Pöschko A., Schmidt N., Sawarieh A., Seder N., Tiehm A., Hötzl H., Goldscheider N.: Sci. Total Environ. 488, 100 (2014).
• Ternes T. A., Hirsch R.: Environ. Sci. Technol. 34, 2741 (2000).
• Seitz W., Weber W. H., Jiang J.-Q., Lloyd B. J., Maier M., Maier D., Schulz W.: Chemosphere 64, 1318 (2006).
• Putschew A., Schittko S., Jekel M.: J. Chromatogr. A 930, 127 (2001).
• Ternes T. A., Stüber J., Herrmann N., McDowell D., Ried A., Kampmann M., Teiser B.: Water Res. 37, 1976 (2003).
• Putschew A., Miehe U., Tellez A. S., Jekel M.: Water Sci. Technol. 56, 159 (2007).
• Busetti F., Linge K. L., Rodriguez C., Heitz A.: J. Environ. Sci. Health, Part A 45, 542 (2010).
• Duirk S. E., Lindell C., Cornelison Ch., Kormos J., Ternes T. A., Attene-Ramos M., Osiol J., Wagner E. D., Plewa M. J., Richardson S. D.: Environ. Sci. Technol. 45, 6845 (2011).
• Batt A., Kim S., Aga D. S.: Environ. Sci. Technol. 40, 7367 (2006).
• Pérez S., Eichhorn P., Celiz M. D., Aga D. S.: Anal. Chem. 78, 1866 (2006).
• Kormos J. L., Schulz M., Kohler H.-P. E., Ternes T. A.: Environ. Sci. Technol. 44, 4998 (2010).
• Jeong J., Jung J., Cooper W. J., Song W.: Water Res. 44, 4391 (2010).
• Kovalova L., Siegrist H., Singer H., Wittmer A., McArdell Ch. S.: Environ. Sci. Technol. 46, 1536 (2012).
• Steger-Hartmann T., Länge R., Schweinfurth H., Tschampel M., Reimann I.: Water Res. 36, 266 (2002).
• Seitz W., Jiang J.-Q., Schulz W., Weber W. H., Maier M., Maier D.: Chemosphere 64, 1318 (2006).
• Drábek K.: Diplomová práce, VŠCHT Praha 2013.
• Poyatos J. M., Muñio M. M., Almecija M. C., Torres J. C., Hontoria E., Osorio F.: Water Air Soil Pollut. 205, 187 (2010).
• Dušek L.: Chem. Listy 104, 846 (2010).
• Krause H., Schweiger B., Schuhmacher J., Scholl S., Steinfeld U.: Chemosphere 75, 163 (2009).
• Bindzar J., Smrčková Š., Kollerová Ľ.: Hydrochémia 2004 (2004).