LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Detekce stopových množství léčiv a přípravků osobní péče (PPCP) ve vodním prostředí i jejich transformačních produktů je klíčová pro hodnocení rizik pro ekosystémy a zdraví lidí. Konvenční čisticí procesy často nedokážou zcela odstranit tyto látky, což vede k jejich přítomnosti v povrchových i pitných vodách. Vysoce přesná hmotnostní spektrometrie na bázi Orbitrap MS umožňuje kvantitativní i polokvantitativní analýzu širokého spektra složek v komplexních matricích jako je odpadní voda.
Cíle a přehled studie
Hlavním cílem bylo vyvinout a validovat analytickou metodiku pro stanovení 56 cílových PPCP a provést screening dalších až 312 sloučenin v permeátech z laboratorního pilotního anaerobního membránového bioreaktoru (AnMBR). Vzorky (35 permeátů) byly odebírány během různých ročních období a při třech teplotách (20 °C, 35 °C, 55 °C) za účelem zhodnocení vlivu provozních podmínek na eliminaci a vzniku by-produktů.
Použitá metodika a instrumentace
- Příprava vzorků: SPE kartridže (6 mL, 200 mg, hydrofobně-hydrofilní) pro extrakci 200 mL vzorků, s pufrováním (pH 6,95), přídavkem EDTA, surrogátních standardů a odbouráním do sucha pod dusíkem.
- HPLC: Dionex UltiMate 3000 s C18 (pozitivní ionizace) a Hypersil GOLD (negativní) kolony, gradientní mobilní fáze s formiátem amonným, formiovou kyselinou nebo acetonitrilem.
- MS: Thermo Exactive Plus Orbitrap s HESI-II, rozlišení 140 000 při m/z 200, scan 95–950 Da, pozitivní i negativní režim.
- Datová analýza: TraceFinder pro kvantifikaci a screening, SIEVE pro nontargeted analýzu a PCA.
Hlavní výsledky a diskuse
Analytická metoda prokázala vynikající linearitu (R² ≥ 0,999). V 35 permeátech bylo nalezeno 43 cílových PPCP s výskytem nad 75 %, typicky stimulanty (kofein), antiepileptiky (karbamazepin), repelenty (DEET), anestetiky (lidokain) a antibiotiky. Mediánové koncentrace se pohybovaly v řádu ng/L až desítek µg/L. PCA indikovala, že teplota ošetření ovlivnila složení permeátu výrazněji než roční období.
Při polokvantitativní analýze by-produktů bylo identifikováno 5 derivátů triclosanu a 16 derivátů karbamazepinu. Relativní zastoupení se měnilo s teplotou: nejvyšší koncentrace klorofenolů a methyltriclosanu se vyskytly při 35 °C. Byl pozorován také vznik toxických sloučenin typu chlorofenolů a akridonů.
Přínosy a praktické využití metody
- Komplexní sledování PPCP i jejich transformačních produktů v reálné odpadní vodě.
- Vysoká citlivost a selektivita díky Orbitrap MS pro kvantitativní i nontargeted analýzu.
- Možnost optimalizace čisticích procesů v závislosti na teplotě a dalších provozních parametrech.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další rozvoj analytiky směřuje k rozšíření databází nontargeted screeningů, kvantifikaci nových vznikajících kontaminantů a integraci vysokorozlišovací MS do monitoringu pitné vody. Pokračuje se ve vývoji interních standardů pro by-produkty a využití datové vědy pro predikci chování kontaminantů.
Závěr
Popsaná metoda spojuje hydrophilně-lipofilní SPE, HPLC a Orbitrap MS k robustnímu stanovení PPCP a jejich derivativů v komplexních vodných matricích. Výsledky potvrdily význam teploty procesu pro degradaci a transformaci těchto látek. Námi získaná data poskytují cenné vodítko pro optimalizaci čisticích technologií a environmentální rizikovou analýzu.
Použitá instrumentace
- Thermo Scientific Exactive Plus Hybrid Quadrupole-Orbitrap MS s HESI-II.
- Thermo Dionex UltiMate 3000 HPLC (HRG-3400RS pump, WPS-3000 autosampler, TCC-3400 kolona).
- SPE kartridže 6 mL, 200 mg (hydrophilně-lipofilní).
- Thermo Scientific Barnstead Nanopure water system.
Reference
- Ternes T. A.; Joss A., eds. Human Pharmaceuticals, Hormones and Fragrances: The Challenge of Micropollutants. IWA 2006.
- Kortenkamp A. Endocrine Health Perspectives 2007, 1–42.
- Ontario Ministry of the Environment method E3454. Determination of Emerging Organic Pollutants in Environmental Matrices by LC-MS/MS.
- Sanchez-Prado L.; Llompart M.; Lores M.; García-Jares C.; Bayona J. M.; Cela R. Chemosphere 2006, 65(8), 1338–1347.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.