Low level quantification of NDMA and non-targeted contaminants screening in drinking water using GC Orbitrap mass spectrometry

Význam tématu

NDMA je vysoce karcinogenní nitrosamin vznikající při úpravě vody chlornanem. I stopová množství (řádově ng/L) představují riziko pro lidské zdraví, proto je klíčový citlivý a selektivní monitoring v pitné vodě.

Cíle a přehled studie

Studie demonstruje schopnost GC Orbitrap technologie pro kvantifikaci nízkých hladin NDMA a paralelní screening dalších kontaminantů v pitné vodě v jediném plnospektrálním běhu.

Použitá instrumentace

• GC Orbitrap Exactive GC (Thermo Scientific)
• TRACE 1310 GC se sloupcem TraceGOLD TG-1701MS (30 m×0,25 mm×0,25 µm)
• TriPlus RSH autosampler
• Exaktní hmotnostní detektor v plnospektrálním režimu při rozlišení 60 000 FWHM
• Softwarová platforma TraceFinder pro kvantitativní a kvalitativní analýzu

Použitá metodika

• Příprava vzorků: SPE extrakce pitné vody se soustředěním 1000×, internal standards d6-NDMA a d14-NDPA
• GC-EI (70 eV) plnospektrální akvizice m/z 50–650
• Optimalizace kalibrace masové stupnice pomocí PFTBA pro přesnost <0,5 ppm
• Chromatografický program 11min běh s 12 body/vrchol pro spolehlivou integraci
• Kvantifikace na základě 7-bodové 1/x vážené kalibrace 0,1–50 µg/L
• Non-target screening pomocí automatické dekonvoluce a vyhledání ve vlastních a NIST knihovnách

Hlavní výsledky a diskuse

• IDL pro NDMA 0,09 µg/L, přepočtený LOD ~0,1 ng/L při 100% recovery
• %RSD plocha vrcholu <5% pro standardy i reálné vzorky
• Masová přesnost NDMA <1 ppm napříč hladinami a vzorky
• Linearita R2 >0,999, variabilita RRF <9%
• Obnova d6-NDMA 88–111%, splňuje požadavky 70–130%
• NDMA přesné kvantifikováno na úrovních 0,96–9,6 ng/L s chybou <5%
• Non-target screening detekovalo 220 dalších kontaminantů včetně halogenovaných sloučenin, léčiv a monoterpenů
• Putativní identifikace chloroiodomethanu a tetrachlorethylenu s knihovním indexem >890 a mass error <0,5 ppm

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou a spolehlivou detekci stopových nitrosaminů a souběžný kvalitativní průzkum dalších znečišťujících látek v pitné vodě bez nutnosti dodatečných běhů. Vyšší selektivita a citlivost snižují riziko falešně pozitivních výsledků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Širší aplikace GC Orbitrap pro monitoring nových kontaminantů a dislokačních produktů
• Integrace s pokročilou datovou analýzou a chemometrií pro non-target identifikace
• Sledování kvality vody v reálném čase a automatizované workflow v moderních laboratořích
• Rozšíření databází vysoké rozlišovací schopnosti a spojení s LIMS platformami pro řízení kvality

Závěr

Exactive GC Orbitrap technologie prokázala výjimečnou citlivost, selektivitu a přesnost pro kvantifikaci nízkých hladin NDMA v pitné vodě a současný screening dalších kontaminantů. Metoda poskytuje robustní, rychlý a komplexní analytický postup vhodný pro rutinní kontrolu kvality vody.

Reference

1. Mitch WA et al 2003 NDMA as a drinking water contaminant A review Environmental Engineering Science 20 389–404
2. Sedlak DL et al 2005 Sources and fate of nitrosodimethylamine and its precursors in municipal wastewater treatment plants Water Environment Research 77 32–39
3. US EPA Method 521 Determination of Nitrosamines in Drinking Water by SPE and GC-MS MS/MS 2004
4. Thermo Fisher Scientific AN10490 Discovery of Emerging Disinfection By-Products in Water Using GC Orbitrap MS 2015
5. USEPA Basic Information about Tetrachloroethylene in Drinking Water 2014
6. California DHS NDMA in California Drinking Water March 15 2002
7. Health Canada 2011 Guidelines for Canadian Drinking Water Quality N-Nitrosodimethylamine Ottawa
8. Krauss M Hollender J 2008 Analysis of nitrosamines in wastewater Using hybrid linear ion trap orbitrap mass spectrometer Anal Chem 80 834–842