The Use of High Resolution Accurate Mass GC/Q-TOF and Chemometrics in the Identification of Environmental Pollutants in Wastewater Effluents

Význam tématu

Odhalování stopových organických kontaminantů ve vodním prostředí je klíčové pro ochranu zdraví a ekosystémů
Metoda GC Q TOF v kombinaci s chemometrií umožňuje neomezenou analýzu komplexních vzorků

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout workflow pro neselektivní a selektivní identifikaci znečišťujících látek z odpadních vod z více čistíren v jižním Walesu
Metoda spojila vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrii s kvadrupól časem letu a statistickou analýzou v softwaru Mass Profiler Professional

Použitá instrumentace

• Agilent 7890B GC s kolonkou DB-5 MS Ultra Inert délka 30 m průměr 025 mm tloušťka filmu 025 µm
• Agilent 7200 series GC Q TOF MS v režimu elektronové ionizace s hmotnostním rozsahem 50 600 m z
• Dichlorometanová extrakce se standardem D10 fenanthren

Metodika

Vzorky primární a finální vody byly odebrány pětkrát z každé čistírny a extrahovány dichlorometanem
Data procházela dekonvolucí v MassHunter Unknowns Analysis a porovnáním s knihovnou NIST 14
Přesné hmotnostní údaje a izotopová hojná data podporovaly potvrzení vzorců pomocí Molecular Formula Generator
Výsledky semikvantitativně zpracovány v MassHunter Quantitative Analysis a následně importovány do MPP

Hlavní výsledky a diskuse

Dekonvoluce odhalila kolem 600 složek ve vzorcích
Potvrzeny látky jako farmaka korozní inhibitory benzotriazolové musky polycyklická musky
PCA identifikovala odlišné shluky pro primární a finální odpadní vody a rozdíly mezi lokalitami
Heatmapy i K means klastrování ukázaly skupiny látek s podobnou změnou koncentrace
Vennovy diagramy ilustrovaly počet látek redukovaných a akumulovaných během úpravy vody

Přínosy a praktické využití metody

Workflow umožňuje spolehlivou identifikaci širokého spektra neznámých kontaminantů
Kombinace vysokého rozlišení a chemometrie zkracuje dobu analýzy a zvyšuje jistotu identifikace

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace dalších databází a strojového učení pro rozšíření neobyčejných screeningů
Automatizace datových workflow a využití cloudových platforem pro sdílení výsledků
Aplikace této metody v sledování průmyslových emisí povrchových i podzemních vod

Závěr

Kombinace GC Q TOF a chemometrie představuje silný nástroj pro monitorování organických kontaminantů v odpadních vodách
Metoda přispívá k lepšímu hodnocení účinnosti čistíren a ochraně vodních ekosystémů

Reference

• Portoles et al J Mass Spectrom 42 9 1175 85 2007
• Portoles et al J Chromatogr A 1218 2 303 15 2011
• Hernandez et al TrAC Trends Anal Chem 30 2 388 400 2011