A Novel Screening Method for Anthropogenic Sewage Pollutants in Waste Water, Ground Water and Drinking Water Samples by LC–HRAM Analysis

Význam tématu

Ve vodním cyklu se kumulují rozptýlené antropogenní kontaminanty a jejich degradační produkty, které mohou mít dlouhodobý vliv na životní prostředí a lidské zdraví. Spolehlivá a citlivá screeningová metoda pro monitoring těchto látek je nezbytná pro včasné odhalení znečištění ve všech typech vodních vzorků bez časově náročné přípravy.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout rychlý a komplexní postup pro screening antropogenních látek ve vodě od odpadní přes podzemní až po pitnou vodu. Kombinace vysokorychlostní kapalné chromatografie a vysoko­rozlišovací hmotnostní spektrometrie umožnila detekci stopových koncentrací v řádu jednotek až desítek ppt bez potřeby extrakce na pevné fázi.

Použitá metodika a instrumentace

Automatizovaný systém zahrnoval vysokokapacitní vstřik až 5 mL vzorku a obohacení na kolóně Hypersil GOLD aQ C18 (100×2,1 mm, 3 μm) při 25 °C. Mobilní fáze tvořila voda a methanol pufrované 5 mM amonným formiátem a 0,05 % kyselinou mravenčí. Hmotnostní spektrometr Q Exactive pracoval v režimu full scan (rozlišení 70 000) a cílené fragmentace ddMS2 (35 000) při kolizní energii 35 eV. Jako zdroj sloužil zahřívaný elektrospray s napětím 4 800 V v pozitivním režimu. Analýzu a vyhodnocení dat zajišťovaly softwary ExactFinder, SIEVE, MetWorks a Mass Frontier, doplněné o vyhledávání v databázi ChemSpider.

Hlavní výsledky a diskuse

Mapování oblasti kolem čističky odpadních vod a přilehlých vodárenských zařízení odhalilo přítomnost 70 známých znečišťujících látek, včetně karbamazepinu, fenazonu, simazinu a tramadolu. Pomocí SIEVE byl proveden diferencovaný záznam koncentrací a odečtení pozadí. Karbamazepin prošel čistírnou a byl detekován v přítoku do vodárny i v pitné vodě na úrovních 54–59 ppt. Potvrzení identity látek bylo dosaženo porovnáním přesné hmotnosti, izotopického vzoru, retenční doby a ddMS2 spekter proti spektrálním knihovnám.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Vysoce citlivý screening bez potřeby extrakce na pevné fázi.
• Simultánní detekci, kvantifikaci a identifikaci ve složitých matricích.
• Retrospektivní analýzu uložených dat pro nové cíle.
• Rychlé srovnávací mapování lokalit a sledování vlivu čistírny.

Budoucí trendy a možnosti využití

Pro neznámé screeningové úlohy lze rozšířit data o režim All Ion Fragmentation pro celoplošné získání fragmen­tů přes chromatografii. Plánuje se automatizace generování zahrnujících seznamů, zlepšení algoritmů porovnání spektrálních knihoven a integrace geografických informačních systémů pro vizualizaci kontaminace v reálném čase.

Závěr

Kombinace ultra vysokorychlostní LC a vysoko­rozlišovací MS s pokročilým softwarovým zpracováním poskytuje univerzální nástroj pro citlivý a rychlý screening stopových antropogenních znečišťujících látek v různých typech vodních vzorků. Přístup umožňuje komplexní kvantifikaci i kvalitativní potvrzení s možností zpětné analýzy bez opakování měření.