Shimadzu Journal Vol 03 - Environmental Analysis

Význam tématu

Analýza kvality vody je zásadní pro posouzení možných rizik pro lidské zdraví a životní prostředí, zejména v oblastech s těžbou ropy a zemního plynu konvenčními i nekonvenčními metodami. Kombinace různých analytických technik poskytuje komplexní obraz kontaminace, ověřuje výsledky napříč metodami a minimalizuje možnost falešně pozitivních nálezů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat výhody komplementárního nasazení pěti analytických přístupů ke komplexní charakterizaci vzorků podzemní vody v lokalitách postižených nekonvenční těžbou. Vyhodnocovala se jak organická, tak anorganická kontaminace a základní fyzikálně–chemické parametry vody.

Použitá metodika a instrumentace

• Multiparametrický snímač – měření teploty, pH, vodivosti, redox potenciálu, rozpuštěného kyslíku a zákalu.
• GC­MS – stanovení těkavých a polotěkavých organických látek po extrakci ethylacetátem.
• HS­GC­FID – detekce nízkomolekulárních alkoholů a těkavých látek z přímého vzorku hloubkovou hlavou.
• TOC/TN analýza – celkový organický uhlík, dusík, anorganický uhlík k podpoře nálezů organických sloučenin.
• ICP­OES – koncentrace více než 60 kovových prvků včetně těžkých kovů; ověření vysledovatelných anomálií vodivostními měřeními.

Hlavní výsledky a diskuse

V 100 vzorcích z oblasti Barnett Shale byla prokázána silná korelace mezi součtem koncentrací kovových prvků a měřenou vodivostí (R²≈0,87). GC­MS metoda umožnila detekci pesticidů, glykolů a dalších kontaminantů na úrovni ng/l. HS­GC­FID prokázala přítomnost metanolu a ethanolu v úrovních desítek mg/l. TOC hodnoty korelovaly s integračním signálem z HS­GC­FID, čímž potvrdily účelné použití TOC/TN jako rychlého screeningu.

Přínosy a praktické využití metody

• Komplexní informace o anorganické i organické kontaminaci.
• Ověřování výsledků mezi technikami napříč analytickým řetězcem.
• Rychlý screening pomocí TOC/TN a multiparametrického snímače k optimalizaci nákladů.
• Nástroj pro hodnocení vlivu těžby ropy a plynu na kvalitu pitné vody soukromých studní.

Budoucí trendy a možnosti využití

Prediktivní monitoring založený na kombinaci in situ senzorů, on­line přípravy vzorků a rychlých chromatografických metod s podporou pokročilé datové analýzy a strojového učení. Dalším směrem je miniaturizace systémů pro mobilní terénní analýzy a rozšíření zelených technologií s minimální spotřebou reagentů.

Závěr

Komplementární použití pěti analytických technik založených na instrumentaci Shimadzu poskytuje robustní a validní schéma pro monitorování kvality vody v oblastech s rizikem kontaminace. Metodika garantuje vysokou citlivost, selektivitu a efektivitu, což je nezbytné pro včasné odhalování environmentálních hrozeb.

Reference

1. US EPA. Drinking Water Contaminants. Online: http://water.epa.gov/drink/contaminants. (Accessed October 2014)
2. US EPA. Private Drinking Water Wells. Online: http://water.epa.gov/drink/info/well/. (Accessed October 2014)
3. Fontenot BE et al. Evaluation of Water Quality in Private Drinking Water Wells Near Natural Gas Extraction Sites in the Barnett Shale Formation. Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 10032–10040.