Targeted and Nontargeted MS Analysis of Contaminants in Storm Water Retention Ponds

Význam tématu

Voda v retenčních pangech a povrchová voda v blízkosti golfových hřišť a městských oblastí je vystavena komplexní směsi organických mikroznečišťujících látek pocházejících jak z úprav trávníku, tak z čištěných odpadních vod. Komplexní sledování těchto látek vyžaduje kombinaci nenamířených a cílených hmotnostně spektrometrických přístupů, které umožňují detekci neznámých látek a současně kvantifikaci známých kontaminantů v nízkých koncentracích.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na ukázku datově řízeného postupu monitoringu organických mikroznečišťujících látek v dešťových retenčních pangech na ostrově Kiawah (SC, USA). Cílem bylo

• nenařízeným vysokorozlišovacím stanovením (HRAM) odhalit spektrum neznámých kontaminantů,
• na základě těchto nálezů připravit metodu online SPE-LC-MS/MS pro cílenou kvantifikaci vybraných látek v rozsahu sub-ng/L.

Použitá metodika

Vzorky povrchové a spodní vody a odpadní vody z retenčních pangech a studní byly odebírány v několika bodech reprezentujících golfový odtok, rezidenční dešťovou vodu a čističkový výtok. Nenamířeným přístupem byly 0,5 l vzorky extrahovány online SPE a analyzovány full-scan na LTQ Orbitrap Velos (pozitivní HESI, m/z 100–1000, rozlišení 60 000) s datově závislými MS2 experimenty. Spektrální data byla prohledána proti databázi EFS a knihovně MS2 ve softwaru ExactFinder, přičemž výstupy prošly filtrem tvaru signálu, chyby hmotnosti (<1 ppm) a izotopového vzorce. Na základě necelých tisíce potenciálních nálezů byly vybrány standardy pro Kvantifikaci.

Pro cílenou kvantifikaci sloužila online SPE LC-MS/MS na systému EQuan MAX Plus spojeném s TSQ Quantiva ve vybraném režimu SRM. Vzorky o objemu 1 ml se naložily na Hypersil GOLD aQ precolumnu a separovaly na Accucore aQ analytické kolóně gradientem methanol/voda. Metoda dosáhla detekčních limitů v sub-ng/L úrovni během 18,4 min celkového běhu.

Použitá instrumentace

• HPLC-HRAM MS: Thermo Scientific LTQ Orbitrap Velos s HESI, software ExactFinder 2.5
• Online SPE-LC-MS/MS: Thermo Scientific EQuan MAX Plus, Hypersil GOLD aQ precolumn, Accucore aQ analytická kolona, TSQ Quantiva triple quadrupole s HESI, software TraceFinder 3.1

Hlavní výsledky a diskuse

V nenamířeném režimu bylo identifikováno řada pesticidů (atraton, atrazin, fluridon), farmaceutik (metoprolol, trimethoprim), pesticidních metabolitů a repellents (DEET). U fluridonu byla potvrzena shoda chromatogramu (0,93 bodu) i fragmentačního spektra (70 % skóre). Cílená kvantifikace prokázala přítomnost až desítek sloučenin v koncentracích od 0,06 do 62,5 ng/L. Boxploty koncentrací ukázaly rozdíly mezi golfovým odtokem, dešťovou vodou a čističkovými pangech, přičemž nejvyšší hodnoty vykazovaly golfové a rezidenční zdroje.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda kombinuje výhody obou přístupů: nenamířená HRAM analýza umožňuje rychlou detekci neočekávaných znečišťujících látek, cílená SRM analýza poskytuje reprodukovatelnou a citlivou kvantifikaci jednotlivých kontaminantů. Tento workflow je vhodný pro environmentální monitorování, hodnocení účinnosti čistíren odpadních vod a řízení kvality vody v rekreačních i průmyslových oblastech.

Budoucí trendy a možnosti využití

Budoucí směry zahrnují:

• rozšíření spektra sledovaných látek o nové vznikající kontaminanty a jejich metabolity,
• integraci toxikologických dat pro hodnocení rizika vodních organismů,
• použití pokročilých datových analýz a strojového učení pro predikci zdrojů znečištění,
• přenos a přizpůsobení metody pro širší geografické oblasti a různé typy vodních ekosystémů.

Závěr

Kombinace nenamířeného HRAM screeningového přístupu a cílené online SPE-LC-MS/MS metody umožnila účinné zjištění a kvantifikaci širokého spektra organických mikroznečišťujících látek v retenčních pangech a čističkových systémech na Kiawah Island. Postup nabízí robustní platformu pro environmentální monitoring a podporuje rozhodování o ochraně vodních zdrojů.

Reference

V textu nebyly uvedeny explicitní bibliografické odkazy.