EPA Method 557 Quantitation of Haloacetic Acids, Bromate, and Dalapon in Drinking Water Using Ion Chromatography and Tandem Mass Spectrometry

Význam tématu

Voda určená k pití je chlorována za účelem eliminace mikroorganismů, přičemž vznikají nepříznivé vedlejší produkty, zejména halokyseliny (HAA) a bromát. Tyto sloučeniny jsou spojovány s chronickými zdravotními riziky včetně karcinogenních účinků. Přesná a citlivá analýza těchto látek v trace koncentracích je proto klíčová pro dodržení legislativních limitů a zajištění bezpečnosti pitné vody.

Cíle a přehled studie

Cílem metodiky EPA Method 557 je vyvinout jednoduchý, přímý a vysoce citlivý postup pro simultánní stanovení devíti halokyselin (HAA5 + čtyři nerozšířené HAA), pesticidu dalapon a bromatu v pitné vodě. Studie demonstruje použití kombinace iontové chromatografie s elektrolyticky generovaným hydroxidovým eluentem a tandemové hmotnostní spektrometrie (IC-MS/MS) bez potřeby derivatizace či složité přípravy vzorku.

Použitá instrumentace

• Iontový chromatografický systém Thermo Scientific Dionex ICS-5000 se zásobníkem elektrolytického generátoru KOH a regenerativním suppressorem ASRS-300.
• Tandemový kvadrupólový hmotový spektrometr Thermo Scientific™ TSQ Endura™ s H-ESI-II ionizačním zdrojem.
• Konduktometrický detektor s odváděcím ventilem pro separaci matice.
• Automatický dávkovač vzorků pro přímou injekci bez předúpravy.

Metodika

Vzorky pitné vody byly uchovány při přídavku 100 mg/L NH4Cl jako konzervantu a bez další extrakce přímo injektovány do RFIC systému. Elektrolyticky generovaný gradient KOH (0–60 mM) umožnil separaci anorganických maticových iontů (Cl–, SO4–, NO3–, HCO3–), které jsou odváděny ke ztrátě pomocí programovatelného ventilu. Jako makeup byl po suppressoru přimícháván izopropanol rychlostí 0,2 mL/min pro zlepšení desolvace v H-ESI a stabilitu signálu. Metoda využívá MRM přechody jediné kvantifikační a kvalifikační reakce pro každý analyta.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje vynikající linearity (R2 > 0,995) v rozsahu 0,25–20 ppb pro všechny cílové sloučeniny. Meze detekce (MDL) se pohybují mezi 0,021 ppb (DBAA) a 0,214 ppb (DBCAA). V laboratorním syntetickém maticovém vzorku i v reálných vzorcích pitné vody byla prokázána vysoká selektivita a reproducibilita, s celkovou koncentrací HAA5 v reálném vzorku 0,0302 mg/L, což je pod limitem EPA (0,060 mg/L). Oddělení matrice minimalizovalo kontaminaci zdroje ESI a zlepšilo stabilitu měření.

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace potřeby derivatizace a organických extrakcí, zkrácení doby analýzy a snížení provozních nákladů.
• Vysoce citlivá a selektivní detekce bez rušivých vlivů matrice vody.
• Možnost simultánního stanovení více skupin sloučenin v jednom běhu.
• Snadná integrace do rutinní laboratoře bez složitého předzpracování vzorku.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření aplikace RFIC-MS/MS k analýze dalších disin­fekčních vedlejších produktů a organických mikropolutantů. Vývoj mikrofluidních IC systémů a integrace s vysokým rozlišením MS (HRMS) umožní širší spektrum cílených i nestrukturovaných analýz. Dále je reálné využití plně automatizovaných pracovních postupů a online monitoringu kvality vody v reálném čase.

Závěr

EPA Method 557 představuje robustní přímou IC-MS/MS metodu pro kvantifikaci haloacetic acids, bromátu a dalaponu v pitné vodě. Metoda kombinuje elektrolytickou generaci hydroxidového eluentu s účinným odváděním maticových iontů a dvojitým kvadrupólovým MS detekčním systémem, což vede k vysoké citlivosti, selektivitě a minimální přípravě vzorku. Tento přístup významně zkracuje dobu analýzy a splňuje přísné požadavky regulačních norem.

Reference

1. U.S. EPA. Microbial Health Effects Tables: Potential Adverse Health Effects from High/Long-term Exposure to Hazardous Chemicals in Drinking Water; 2002.
2. U.S. EPA. Method 552.1: Determination of Haloacetic Acids and Dalapon in Drinking Water by Ion Exchange Liquid-Solid Extraction and GC-ECD; 1992.
3. U.S. EPA. Method 552.2: Determination of Haloacetic Acids and Dalapon in Drinking Water by Liquid-Liquid Extraction, Derivatization and GC-ECD; 1995.
4. U.S. EPA. Method 552.3: Determination of Haloacetic Acids and Dalapon in Drinking Water by Liquid-Liquid Microextraction, Derivatization and GC-ECD; 2003.
5. U.S. EPA. Method 557: Determination of Haloacetic Acids, Bromate, and Dalapon in Drinking Water by IC-ESI-MS/MS; 2009.
6. Slingsby R.; Saini C.; Pohl C.; Jack R. The Measurement of Haloacetic Acids in Drinking Water Using IC-MS/MS–Method Performance. Pittcon, New Orleans, LA, March 2008.