Determination of oxyhalides and bromide in drinking water using a compact ion chromatography system coupled with a single quadrupole mass spectrometer

Význam tématu

Ochrana pitné vody před mikrobiální kontaminací vyžaduje použití chlorace, ozonace či chloraminace. Tyto oxidanty reagují s přírodními látkami ve vodě a tvoří nežádoucí anorganické vedlejší produkty (DBP) – oxyhalogeny (chlorit, chlorát, bromát) a bromid. Některé z těchto sloučenin, zejména bromát, jsou považovány za potenciální karcinogeny a regulační limity bromátu v pitné vodě se pohybují mezi 3 a 10 µg/L, což vyžaduje citlivé a selektivní analytické metody.

Cíle a přehled studie

Studie rozšiřuje US EPA Methode 300.1 Part B (IC potlačená vodivost) o jednoduchý kvadrupólový hmotnostní spektrometr (IC-CD/MS). Cílem je zvýšit citlivost stanovení bromátu a současně umožnit potvrzení identity a kvantifikaci chloritu, chlorátu, bromátu i bromidu v pitné vodě.

Použitá metodika a instrumentace

• Ionická chromatografie: Thermo Scientific Dionex Integrion HPIC/RFIC se sloupcem Dionex IonPac AS19-4µm (2×250 mm), gradientní eluce KOH (10→30→100→10 mM), průtok 0,25 mL/min, teplota 30 °C.
• Potlačená vodivost (CD): AERS-500e (2 mm), externí režim regenerace vodou, proud 62 mA, teplota buňky 35 °C.
• Hmotnostní spektrometrie: Thermo Scientific ISQ EC s ESI (HESI II), negativní mód, režim SIM (vybrané ionty bromátu, chloritu, chlorátu, bromidu), diverzní ventil zapíná MS detekci v době eluce analy­tů (5–18 min).
• Příprava vzorků a standardů: konzervace etylendiaminem, interní standard 18O3-bromát (5 µg/L), pracovní standardy 0,25–500 µg/L.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekční limity LOD (S/N=3): MS 0,028–0,037 µg/L vs. CD 0,19–0,43 µg/L; MDL (n=7) obdobně nízké.
• Kalibrace: MS interně standardizovaná 0,25–20 µg/L (r2>0,999), CD externě standardizovaná 1–500 µg/L (r2>0,999).
• Dual detection kombinuje vysokou citlivost MS (<10 µg/L) a široký lineární rozsah CD (1–500 µg/L).
• MS selektivita odstraňuje rušení a potvrzuje identitu analy­tů v komplexních matricích (bottled vs. tap water).
• Doba analýzy 30 min umožňuje spolehlivou separaci oxyhalogenů a ostatních aniontů.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda IC-CD/MS splňuje regulační požadavky na monitoring bromátu a dalších oxyhalogenů v pitné vodě díky vynikajícím detekčním parametrům a možnosti potvrzení identity. Dual detection zkracuje dobu analýzy, zvyšuje spolehlivost výsledků a usnadňuje rozlišení cílových sloučenin ve vzorcích s vysokou iontovou silou.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace vysokorozlišovací MS (HRMS) pro detailní charakterizaci nových DBP.
• On-line monitorování kvality vody s automatizovanou přípravou vzorku.
• Mikrofluidní a kapilární IC systémy pro snížení spotřeby eluentu a vzorku.
• Vícedimenzionální chromatografie pro současné sledování organických a anorganických DBP.

Závěr

Propojení iontové chromatografie s potlačenou vodivostí a jednoduchým kvadrupólovým MS poskytuje efektivní nástroj pro citlivé stanovení oxyhalogenů a bromidu v pitné vodě. Dual detection maximalizuje citlivost, selektivitu i přesnost analýzy a usnadňuje splnění legislativních limitů.

Reference

• U.S. EPA Method 300.1 Part B, 1997.
• Thermo Scientific Application Update 203: Determination of trace concentration of oxyhalides and bromide in municipal and bottled waters.
• Thermo Scientific Application Note 72209: Determination of trace concentrations of oxyhalides and bromide in municipal and bottled waters.
• Wagner HP et al., Journal of Chromatography A, 1999, 850, 119–129.
• World Health Organization. Disinfectants and Disinfection By-Products, Environmental Health Criteria 216, 2000.
• WHO Background Document for Development of WHO Guidelines for Drinking-Water Quality: Bromate in Drinking Water, 2005.
• European Parliament Directive 2003/40/EC.
• ICH Guideline Q2B, Validation of Analytical Procedures, Methodology, 1996.