WCPS: Element-specific examination of volatile halogenated organics in wastewater extracts using GC-ICP-MS

Význam tématu

Voda často obsahuje chloridové, bromidové a jodidové ionty, které za oxidačních podmínek (chlorování, ozonace, chloraminace) vytvářejí halogenované organické DBP. Některé bromované a jodované DBP jsou výrazně toxičtější než chlorované analogy.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout element-specifickou metodu pro analýzu těkavých halogenovaných organických látek ve vzorcích odpadních vod před a po úpravě monochloraminem. Studie hodnotila kvantifikaci bromu a jódu pomocí GC spojené s ICP-MS.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorků: Extrakce 35 mL odpadní vody pomocí 5 mL MTBE podle modifikovaného EPA 551.1.
• Chromatografie: Agilent 7890A GC s kolónou HP-5 (30 m × 0,32 mm × 0,25 μm), inlet 200 °C, transfer line 260 °C, pulsed splitless injekce, program: 37 °C po 6 min, +10 °C/min do 260 °C, držení 11 min.
• Detekce: Agilent 7700x ICP-MS v No gas režimu, RF 700 W, Ar ředicí plyn 0,4 L/min, integrace m/z 79, 81 a 127, kalibrace pomocí 1-bromo-4-iodobenzenu (0–100 ng/mL).

Hlavní výsledky a diskuse

Monochloraminace vedla k výraznému nárůstu celkových těkavých organohalogenů a především jodovaných DBP. Identifikovány byly i látky přítomné před úpravou, některé byly spotřebovány a transformovány na nové halogenované produkty. Element-specifická detekce umožnila bezinterferenční kvantifikaci Br a I.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda GC-ICP-MS nabízí vysokou citlivost, element-specifičnost a schopnost rychlého screeningu širokého spektra halogenovaných DBP ve vodách. Je vhodná pro monitorování kvality odpadních vod a hodnocení efektu dezinfekčních postupů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace GC-ICP-MS s GC-QToF pro strukturální identifikaci neznámých DBP.
• Rozšíření metodiky na detekci dalších halogenů a heteroatomů.
• Optimalizace technologických procesů úpravy vody s cílem minimalizovat tvorbu toxických DBP.

Závěr

GC-ICP-MS se ukázala jako efektivní metoda pro element-specifickou analýzu těkavých bromovaných a jodovaných DBP v odpadních vodách. Monitorování změn po monochloraminaci poskytuje klíčové informace pro zlepšení procesů úpravy vody.

Reference

• Richardson S.D., et al. Occurrence and Mammalian Cell Toxicity of Iodinated Disinfection Byproducts in Drinking Water. Environmental Science & Technology, 2008, 42(22):8330–8338.
• Sharma V.K., Zboril R., McDonald T.J. Formation and toxicity of brominated disinfection byproducts during chlorination and chloramination of water: A review. Journal of Environmental Science and Health, Part B, 2013, 49(3):212–228.
• Hua G., Reckhow D.A. Effect of pre-ozonation on the formation and speciation of DBPs. Water Research, 2013, 47(13):4322–4330.
• Jeong C.H., et al. Occurrence and Toxicity of Disinfection Byproducts in European Drinking Waters in Relation with the HIWATE Epidemiology Study. Environmental Science & Technology, 2012, 46(21):12120–12128.
• United States EPA. National primary drinking water regulations: Stage 2 disinfectants and disinfection byproducts rule. Federal Register, 2006, 71(2):387–493.
• Krasner S.W., et al. Occurrence of a New Generation of Disinfection Byproducts. Environmental Science & Technology, 2006, 40(23):7175–7185.
• Smith E.M., et al. Comparison of Byproduct Formation in Waters Treated with Chlorine and Iodine: Relevance to Point-of-Use Treatment. Environmental Science & Technology, 2010, 44(22):8446–8452.
• Woo Y.-T., et al. Use of Mechanism-Based Structure-Activity Relationships Analysis in Carcinogenic Potential Ranking for Drinking Water Disinfection By-Products. Environmental Health Perspectives Supplements, 2002, 110:75.