Combined Determination of 1,4-Dioxane and Nitrosamine Contaminants in Drinking Water
Aplikace | 2014 | RestekInstrumentace
Analýza stopových karcinogenních látek 1,4-dioxanu a nitrosaminů ve vodě určené k pití je klíčová pro ochranu veřejného zdraví. 1,4-dioxan patří mezi látky zařazené IARC do kategorie 2B a jeho přítomnost v pitné vodě může vznikat nevhodnou likvidací stabilizovaných chlorovaných rozpouštědel. Nitrosaminy, zejména N-nitrosodimethylamin (NDMA), vznikají jako vedlejší produkty dezinfekce vody (chlorací, chloraminací či ozonací) a jsou rovněž podezřelé z karcinogenních účinků. Regulace a monitorování těchto kontaminantů vyžaduje citlivé, rychlé a efektivní analytické postupy.
Cílem studie bylo zkombinovat poměrně jednoduché stanovení 1,4-dioxanu (EPA Method 522, GC-EI-SIM) a náročnější nitrosaminů (EPA Method 521, GC-PCI-MS/MS) do jediného analytického běhu. Koncepce spočívala v použití jednoho SPE cartridge s aktivním kokosovým uhlím, extrakci 0,5 L vzorků a následné analýze pomocí techniky CSR-LVSI (Concurrent Solvent Recondensation–Large Volume Splitless Injection), která umožnila velkoobjemové 50 µL injekce přímo do standardního splitless portu GC-MS s elektronovou ionizací.
Postup extrakce a instrumentace byl sjednocen takto:
Metoda dosáhla praktických kvantifikačních limitů (PQL) od 0,5 ng/L pro NDMA do 10 ng/L pro 1,4-dioxan a THF. Blanky pitné vody odhalily nízké úrovně kontaminace, což vedlo ke zvýšení interních hlásících limitů (dvakrát nad detekci v blanku). Laboratorně fortifikované vzorky (0,50; 2,5; 25 ng/L) prokázaly průměrné recoveries většinou 85–105 % (RSD < 10 %), u nejnižších úrovní NDMA okolo 130 % (RSD 14 %) a NDEA 75 % (RSD 18 %). Kombinací SPE a CSR-LVSI bez koncentračního kroku odpařováním se podařilo udržet nízkou ztrátu volatilních látek a zároveň zvýšit průtok analýz.
Nová kombinovaná metoda přináší:
Metoda CSR-LVSI v kombinaci se SPE je perspektivní pro rozšíření do dalších oblastí:
Využití CSR-LVSI s objemem 50 µL v nezměněném splitless injektoru GC-MS umožňuje stanovení 1,4-dioxanu a osmi nitrosaminů v pitné vodě s limitami v rozsahu sub-ppt až desítky ppt bez ztráty volatilit, s významnou úsporou času a spotřeby rozpouštědel. Kombinovaný přístup usnadňuje rutinní monitorování karcinogenních kontaminantů a otevírá možnosti aplikace na odpadní a průmyslové vzorky.
GC/MSD, GC/SQ, Spotřební materiál
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceAgilent Technologies, Restek
Souhrn
Význam tématu
Analýza stopových karcinogenních látek 1,4-dioxanu a nitrosaminů ve vodě určené k pití je klíčová pro ochranu veřejného zdraví. 1,4-dioxan patří mezi látky zařazené IARC do kategorie 2B a jeho přítomnost v pitné vodě může vznikat nevhodnou likvidací stabilizovaných chlorovaných rozpouštědel. Nitrosaminy, zejména N-nitrosodimethylamin (NDMA), vznikají jako vedlejší produkty dezinfekce vody (chlorací, chloraminací či ozonací) a jsou rovněž podezřelé z karcinogenních účinků. Regulace a monitorování těchto kontaminantů vyžaduje citlivé, rychlé a efektivní analytické postupy.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo zkombinovat poměrně jednoduché stanovení 1,4-dioxanu (EPA Method 522, GC-EI-SIM) a náročnější nitrosaminů (EPA Method 521, GC-PCI-MS/MS) do jediného analytického běhu. Koncepce spočívala v použití jednoho SPE cartridge s aktivním kokosovým uhlím, extrakci 0,5 L vzorků a následné analýze pomocí techniky CSR-LVSI (Concurrent Solvent Recondensation–Large Volume Splitless Injection), která umožnila velkoobjemové 50 µL injekce přímo do standardního splitless portu GC-MS s elektronovou ionizací.
Použitá metodika a instrumentace
Postup extrakce a instrumentace byl sjednocen takto:
- SPE cartridge: aktivované kokosové uhlí Resprep (6 mL, 2 g; Restek #26032).
- Eluce: dichlormethan 10 mL, sušení nad anhydridem Na₂SO₄, doplnění interními standardy a objem na 10 mL.
- Velkoobjemová injekce: 50 µL CSR-LVSI do splitless portu (275 °C, splitless 1,5 min pak split 100 mL/min).
- Kolony: pre-column Rxi guard 10 m × 0,53 mm; analytická kolona Rxi-5Sil MS 30 m × 0,25 mm, 1 µm, spojka SGE µ-union.
- GC-MS: Agilent 7890A GC s 5975C MSD, EI 70 eV, SIM režim s šesti skupinami iontů, zdroj 230 °C, quad 150 °C.
- Křivka kalibrace: osm úrovní, 1/x vážená regrese, R = 0,994–0,999, surrogáty d6-NDMA a d8-1,4-dioxan RSD < 4 %.
Hlavní výsledky a diskuse
Metoda dosáhla praktických kvantifikačních limitů (PQL) od 0,5 ng/L pro NDMA do 10 ng/L pro 1,4-dioxan a THF. Blanky pitné vody odhalily nízké úrovně kontaminace, což vedlo ke zvýšení interních hlásících limitů (dvakrát nad detekci v blanku). Laboratorně fortifikované vzorky (0,50; 2,5; 25 ng/L) prokázaly průměrné recoveries většinou 85–105 % (RSD < 10 %), u nejnižších úrovní NDMA okolo 130 % (RSD 14 %) a NDEA 75 % (RSD 18 %). Kombinací SPE a CSR-LVSI bez koncentračního kroku odpařováním se podařilo udržet nízkou ztrátu volatilních látek a zároveň zvýšit průtok analýz.
Přínosy a praktické využití metody
Nová kombinovaná metoda přináší:
- Redukci počtu odběrů a extrakcí – jeden SPE tube pro oba druhy analyzovaných sloučenin.
- Snížení spotřeby rozpouštědel a materiálu.
- Zvýšení průchodnosti laboratoře – 20 vzorků za 17,7 h místo 31,7 h.
- Možnost stanovení vícero kontaminantů v jediném běhu GC-MS bez nutnosti PCI nebo HRMS.
Budoucí trendy a možnosti využití
Metoda CSR-LVSI v kombinaci se SPE je perspektivní pro rozšíření do dalších oblastí:
- Monitorování odpadních vod a průmyslových výluhů, kde je potřeba analyzovat vysoký počet vzorků.
- Uplatnění v kombinaci s vysokorozlišovacím MS či chemickou ionizací pro selektivnější analýzu.
- Miniaturizace extrakčních postupů na menší objemy vzorků, což snižuje náklady i odpad.
Závěr
Využití CSR-LVSI s objemem 50 µL v nezměněném splitless injektoru GC-MS umožňuje stanovení 1,4-dioxanu a osmi nitrosaminů v pitné vodě s limitami v rozsahu sub-ppt až desítky ppt bez ztráty volatilit, s významnou úsporou času a spotřeby rozpouštědel. Kombinovaný přístup usnadňuje rutinní monitorování karcinogenních kontaminantů a otevírá možnosti aplikace na odpadní a průmyslové vzorky.
Reference
- Grimmett P.E., Munch J.W. Method development for the analysis of 1,4-dioxane in drinking water using solid-phase extraction and gas chromatography-mass spectrometry. J Chromatogr Sci. 47(1):31–35, 2009.
- U.S. EPA. Revisions to the Unregulated Contaminant Monitoring Regulation (UCMR 3) for Public Water Systems. Federal Register, 77(84):25607–25615, 2012.
- Zhao Y.Y. et al. Formation of N-nitrosamines from eleven disinfection treatments of seven different surface waters. Environ Sci Technol. 42(13):4857–4862, 2008.
- Pressman J.G. et al. Concentration, chlorination, and chemical analysis of drinking water for disinfection byproduct mixtures health effects research: U.S. EPA’s Four Lab Study. Environ Sci Technol. 44(19):7184–7191, 2010.
- Mitch W.A., Sedlak D.L. Formation of N-nitrosodimethylamine (NDMA) from dimethylamine during chlorination. Environ Sci Technol. 36(4):588–595, 2002.
- Andrzejewski P., Kasprzyk-Hordern B., Nawrocki J. N-nitrosomethylethylamine (NMEA) and N-nitrosodiethylamine (NDEA): two new potential disinfection byproducts. Global NEST J. 7(1):17–24, 2005.
- Padhye L.P. et al. N-nitrosamines formation from secondary amines by nitrogen fixation on the surface of activated carbon. Environ Sci Technol. 45(19):8368–8374, 2011.
- Munch J.W., Bassett M.V. Method development for the analysis of N-nitrosodimethylamine and other N-nitrosamines in drinking water at low nanogram/liter concentrations. J AOAC Int. 89(2):486–490, 2006.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Combination Run of U.S. EPA Methods 521 and 522, Nitrosamines and 1,4-Dioxane, on Rxi®-5Sil-MS by CSR-LVSI
|Agilent Technologies|Aplikace
Combination Run of U.S. EPA Methods 521 and 522, Nitrosamines and 1,4-Dioxane, on Rxi®-5Sil-MS by CSR-LVSI 2 1 1 m/z m/z m/z m/z m/z m/z Peaks 1. Tetrahydrofuran-d8 (IS) 2. Tetrahydrofuran 3. 1,4-Dioxane-d8 (SS) 4. 1,4-Dioxane 5. N-Nitrosodimethylamine-d6 (SS)…
Klíčová slova
sge, sgebfb, bfbdichloromethane, dichloromethaneunion, uniondwell, dwellmin, minsim, simgroup, groupstart, starttime, timeoven, ovenquadrupole, quadrupolepeaks, peakscarrier, carrierdetector
Rxi®-5Sil MS Columns
2015|Restek|Brožury a specifikace
Rxi®-5Sil MS Columns Rugged, Low-Bleed Performance for Challenging GC-MS Work Part of the Rxi® GC Column Family • Accurate MS data • The right results fast • Maximize instrument uptime 174 201 Time (s) 892 894 896 898 900 902…
Klíčová slova
gcs, gcsinlets, inletssplitless, splitlessane, anedibenzodioxins, dibenzodioxinsbenzo, benzoepa, epaequipped, equippedcarcinog, carcinoghxcdfs, hxcdfspecdds, pecddscolumn, columnrestek, restekenic, enicpotentia
10 μL CSR-LVSI with 5 ng Nitrosamines, THF, and 1,4-Dioxane On-Column
|Agilent Technologies|Aplikace
10 μL CSR-LVSI with 5 ng Nitrosamines, THF, and 1,4-Dioxane On-Column Peaks 1. Tetrahydrofuran 2. 1,4-Dioxane 3. N-Nitrosodimethylamine 4. N-Nitrosomethylethylamine 5. N-Nitrosodiethylamine 6. N-Nitrosopyrrolidine 7. N-Nitrosodi-n-propylamine 8. N-Nitrosopiperidine 9. N-Nitrosodi-n-butylamine * Toluene contaminant * 1 10 µL injection, 5…
Klíčová slova
bfb, bfbdichloromethane, dichloromethanecontaminant, contaminantdwell, dwellsim, simtoluene, toluenemin, mindelay, delaygroup, groupstart, starttime, timeoven, ovenquadrupole, quadrupoletransfer, transferpeaks
50 μL CSR-LVSI with 5 ng Nitrosamines, THF, and 1,4-Dioxane On-Column
|Agilent Technologies|Aplikace
50 µL CSR-LVSI with 5 ng Nitrosamines, THF, and 1,4-Dioxane On-Column Peaks 1. Tetrahydrofuran 2. 1,4-Dioxane 3. N-Nitrosodimethylamine 4. N-Nitrosomethylethylamine 5. N-Nitrosodiethylamine 6. N-Nitrosopyrrolidine 7. N-Nitrosodi-n-propylamine 8. N-Nitrosopiperidine 9. N-Nitrosodi-n-butylamine * Toluene contaminant * 50 µL injection, 5 ng…
Klíčová slova
bfb, bfbdichloromethane, dichloromethanecontaminant, contaminantdwell, dwellsim, simtoluene, toluenemin, mindelay, delaygroup, groupstart, starttime, timeoven, ovenquadrupole, quadrupoletransfer, transferpeaks