Of Fireworks and Tourism: GC×GC-HRMS Analysis of Summer Impacts on Lake Michigan Water Quality

Význam tématu

Ochrana kvality vodních zdrojů je zásadní pro udržitelnost ekosystémů i zdraví obyvatel. Pyrotechnické oslavy a zvýšený turistický ruch mohou do jezer vnášet řadu organických kontaminantů, včetně složek osobní péče a zbytků materiálů z ohňostrojů.

Cíle a přehled studie

Studie hodnotila krátkodobé vlivy 4. července na kvalitu vody v oblasti Silver Beach a Tiscornia Beach u jezera Michigan. Cílem bylo porovnat chemické složení vzorků odebraných před a po ohňostrojových show a identifikovat přítomné kontaminanty.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky o objemu 60 mL byly odebrány na plážích před a hodinu po ohňostrojích, pH bylo upraveno na 2 a skladováno v mrazničce. Extrakce proběhla pomocí SPME Arrow (1,5 mm DVB / Carbon WR / PDMS) při 30 °C po dobu 30 min a desorpci při 250 °C. Analýza proběhla na dvourozměrné plynové chromatografii GC×GC s vysokorozlišovacím TOF-MS:

• Primární kolona Rxi-5ms, sekundární Rxi-17SilMS
• Teplotní program 40 °C → 300 °C (10 °C / min), sekundární a modulační rozdíly +5 °C a +15 °C
• Modulace každých 5 s, přenosová linie 320 °C
• MS rozsah 40–520 m/z, rychlost 200 spekter / s

Hlavní výsledky a diskuse

Nebyla prokázána přímá přítomnost pyrotechnických zbytků nad detekčními limity, avšak výrazně vzrostly hladiny látek z kosmetiky a repelentů:

• Benzoová kyselina: 4× nárůst
• Oxybenzon a homosalat: nově detekovány s nárůstem až 40×
• Diisopropyl adipát: 10× zvýšení
• Diethyltoluamid: 5× zvýšení

Díky GC×GC bylo možné rozlišit souběžně eluující látky a získat kvalitní spektroskopické údaje pro acetofenon, heptanoylovou kyselinu a 1-methyl-4-propylbenzenu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda GC×GC-HRTOFMS s SPME Arrow nabízí komplexní netargetovanou analýzu vodních vzorků s vysokou separační schopností a spolehlivou identifikací stopových organických látek:

• Rychlá příprava vzorků bez rozsáhlých extrakcí
• Vysoká citlivost a selektivita
• Možnost sledování sezónních a událostních změn kvality vody

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj by mohl směřovat k integraci dalších ionizačních technik a pokročilých chemometrických nástrojů pro automatizaci datové analýzy. Implementace kontinuálního monitoringu kvality vody pomocí senzorů a adaptivních algoritmů otevře nové možnosti v environmentální chemii.

Závěr

SPME Arrow v kombinaci s GC×GC-HRTOFMS se ukázaly jako efektivní nástroj pro sledování vlivu lidské činnosti na kvalitu jezera. Ačkoli přímé stopy ohňostrojů nebyly významné, metoda identifikovala výrazný dopad produktů osobní péče spojených s letním turistickým ruchem.

Reference

• Kelly C N, Richards T S, Binkley J E, Fell L M Of Fireworks and Tourism GC×GC-HRMS Analysis of Summer Impacts on Lake Michigan Water Quality LECO Corporation Saint Joseph Michigan USA