Fast determination of nine haloacetic acids, bromate, and dalapon at trace levels in drinking water samples by tandem IC-MS/MS

Význam tématu

Disinfeční vedlejší produkty (DBP), zejména halokarboxylové kyseliny (haloacetic acids, HAA), bromát a pesticid dalapon, vznikají při úpravě pitné vody chlorováním či ozonací. Látky jako dichloroctová (DCAA) nebo trichloroctová kyselina (TCAA) jsou podezřelé z karcinogenních a mutagenních účinků, což vedlo k přísným limitům WHO a americké EPA. Rychlá a spolehlivá analýza těchto sloučenin je klíčová pro zajištění bezpečnosti pitné vody a splnění legislativních požadavků.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout zkrácenou a přímou metodu pro stanovení devíti HAA, bromatu a dalaponu v pitné vodě podle US EPA Method 557 s využitím tandemové iontové chromatografie spojené s MS/MS. Nově zavedená kolona Dionex IonPac AS31 umožňuje zkrátit dobu analýzy na 35 minut oproti původním 57 minutám a vynechat časově náročné kroky deriviace a extrakce.

Použitá metodika a instrumentace

Analytická sestava sestávala z Thermo Scientific Dionex ICS-6000 s dvojitým pumpovacím systémem a keramickým generátorem KOH, Reagent-Free IC modulů, suppressoru ADRS 600 a detektoru s potlačenou vodivostí. Iontová chromatografie byla vedena na kolone AS31 (2×250 mm) s guard kolonkou AG31 (2×50 mm) v gradientu 17–85 mM KOH při průtoku 0,3 mL/min. Pro MS/MS detekci sloužilo ESI v negativním režimu na TSQ Fortis triple quad. Po supresi eluentu byla do proudu přidávána izopropanolová membrána 0,1 mL/min pro lepší ionizaci. Protiútlum způsobený vysokou koncentrací chloridů, karbonátů a síranů byl eliminován časovým přesměrováním (divert valve) do odpadní linie.

Hlavní výsledky a diskuse

• Separace všech 11 cílových látek včetně devíti HAA, bromatu a dalaponu byla dosažena za 35 min s rozlišením srovnatelným či lepším než u kolony AS24 (39 % rychlejší běh).
• Divertování matričních aniontů okreslení signálů zvýšilo citlivost o 40–120 % u slabších analýz (např. dalapon +120 %, některé HAA až +87 %).
• Metodické limity detekce (MDL) se pohybovaly v rozmezí 0,009–0,099 µg/L, LCMRL 0,035–0,25 µg/L, což splňuje požadavky EPA Method 557.
• Precision (RSD n=7) bylo lepší než 8 % při spikingu 2 a 10 µg/L HAA v deionizované vodě, laboratorní LSSM a reálné pitné vodě; recoveries 92–110 % (2 µg/L) a 87–106 % (10 µg/L).
• Reálné vzorky: podzemní voda bez DBP, balená voda s nízkou hladinou bromatu (<0,6 µg/L), obecní pitná voda s HAA5 1,2–23,5 µg/L a bromatem <0,6 µg/L, všechny hodnoty pod legislativními limity.

Přínosy a praktické využití metody

• Žádná chemická derivace ani extrakce, přímá injekce vzorku zkracuje dobu přípravy a riziko kontaminace.
• Vysoká propustnost a robustnost metody pro rutinní monitoring DBP v souladu s EPA a WHO.
• Automatizovaná regenerace suppressoru a eluent generatoru zajišťuje dlouhodobě stabilní provoz a minimální údržbu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření spektra sledovaných DBP o nové halogenované kyseliny a další agresory.
• Integrace online odběru a přímé dávkování do IC-MS/MS pro realtime monitoring kvality pitné vody.
• Využití miniaturizovaných kolon a rychlejších gradientů pro vysokokapacitní screening v průmyslových provozech.

Závěr

Vyvinutá metoda tandemové IC-MS/MS s kolonkou AS31 nabízí rychlou, citlivou a reprodukovatelnou analýzu devíti HAA, bromatu a dalaponu bez nutnosti derivace. Vysoká selektivita, nízké limity detekce a automatizované potlačení matričních rušivých složek dělají z metody ideální nástroj pro každodenní monitoring disinfečních vedlejších produktů v pitné vodě.

Reference

1. Linder RE, Klinefelter GR, Strader LF, Suarez JD, Roberts NL. Reprod Toxicol. 1997;11:681–693.
2. Melnick RL, Nyska A, Foster PM, Roycroft JH, Kissling GE. Toxicology. 2007;230:126–148.
3. Hunter ES 3rd, Rogers E, Blanton M, Richard AM, Chernoff N. Reprod Toxicol. 2006;21:260–268.
4. Itoh S, Murakami H, Fukuhara M, Nakano A. J Water Supply Res Technol–Aqua. 2007;56:95–104.
5. World Health Organization. Guidelines for Drinking-water Quality. 3rd ed. Vol 1; 2008.
6. U.S. Environmental Protection Agency. Stage 1 and Stage 2 Disinfectants and Disinfection Byproducts Rules; 1998, 2006.
7. Bonacquisti TA. Toxicology. 2006;221:145–148.
8. U.S. EPA Method 557. Determination of HAA, Bromate and Dalapon by IC-ESI-MS/MS; 2009.
9. Thermo Fisher Scientific. Method 557.1—Determination of Haloacetic Acids in Drinking Water by 2D IC; 2017.
10. U.S. EPA. Technical Basis for the LCMRL Calculator; 2010.
11. WHO. Revision of the WHO Guidelines for Drinking Water Quality; 1991.