Determination of haloacetic acids, bromate, and dalapon in drinking water using ion chromatography coupled to high-resolution accurate-mass (IC-HRAM) mass spectrometry

Význam tématu

Ochrana pitné vody vyžaduje účinnou dezinfekci, která však vede k tvorbě nežádoucích vedlejších produktů, zejména halokyselin (HAAs), bromátu a pesticidu dalaponu. Tyto sloučeniny představují riziko pro lidské zdraví i životní prostředí, a proto je nutné je spolehlivě detekovat a kvantifikovat v nízkých koncentracích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo ověřit schopnost metodiky kombinující iontovou chromatografii (IC) a vysokorozlišovací orbitrapovou hmotnostní spektrometrii (HRAM MS) pro identifikaci a kvantifikaci devíti halokyselin, bromátu a dalaponu v pitné vodě. Studie porovnala tři akviziční režimy: full MS/ddMS2, t-SIM/ddMS2 a PRM.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda vychází z přímé injekce vzorku bez derivatizace do systému Thermo Scientific Dionex ICS-6000 HPIC s IonPac AS31 kolonnou. Jako detektor sloužil Q Exactive HF Hybrid Quadrupole-Orbitrap MS v negativním ESI módu. Eluce probíhala gradientem KOH (17–85 mM) při 0,3 mL/min a teplotě kolony 15 °C. Pro potlačení nespecifických iontů byl použit Dionex ADRS 600 potlačovač. Byly využity tyto režimy měření:

• Full-scan MS s data-dependent MS2 (inclusion list)
• Targeted SIM s data-dependent MS2 (t-SIM/ddMS2)
• Parallel reaction monitoring (PRM)

Software pro akvizici a zpracování dat tvořily Xcalibur a TraceFinder.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila baseline separaci všech analyzátů v čase 47 minut. Jednotlivé LCMRL hodnoty se pohybovaly v rozsahu 0,0011–0,18 μg/L, což překonává tradiční přístupy QQQ MS/MS. Linearita byla výborná (r2>0,998). Jednotková přesnost (RSD 0,08–8 %) a správnost (recovery 70–130 %) v modelových maticích potvrdily spolehlivost metody. Full-scan režim navíc umožnil zpětnou detekci nedefinovaných komponent (chlorit, chlorát, octan, malát apod.) bez opakovaného měření.

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace potřeby derivatizace vzorků
• Vysoká citlivost a selektivita díky vysokému rozlišení a přesné hmotnostní analýze
• Souběžná kvantifikace cílových DBP i nekórovaných aniontů
• Zjednodušené nastavení bez rozsáhlé optimalizace SRM přechodů

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření aplikace o další aniontové znečišťující látky (např. perchloráty, chloritany) díky full-scan datům. Implementace screeningových postupů a retroaktivní analýzy pro odhalení neznámých DBP. Automatizace workflow s využitím pokročilých softwarových nástrojů a integrace do datových platforem pro rychlý reporting.

Závěr

IC-HRAM MS na platformě Dionex ICS-6000 a Q Exactive HF prokázala vysokou citlivost, přesnost, linearitu a selektivitu při stanovení halokyselin, bromátu a dalaponu v pitné vodě. Metoda splňuje požadavky EPA 557, zjednodušuje analytický postup a poskytuje dodatečné možnosti pro netargetové a retrospektivní analýzy dat.

Reference

• Krasner SW et al. Occurrence of a new generation of disinfection byproducts. Environ Sci Technol 2006;40:7175–7185.
• Lee KJ et al. Distribution of chlorination by-products in treated water in Korea. Water Res 2001;35:2861–2872.
• Pals JA et al. Biological mechanism for the toxicity of haloacetic acids. Environ Sci Technol 2011;45:5791–5797.
• US EPA Stage 2 Disinfectants and Disinfection Byproducts Rule. 2006.
• Pisarenko AN et al. Rapid analysis of perchlorate, chlorate and bromate. Anal Chim Acta 2010;659:216–223.
• EPA Method 557: Determination of Haloacetic Acids, Bromate, and Dalapon in Drinking Water by IC-MS. 2009.
• Q Exactive HF Software Manual, Thermo Fisher Scientific, 2014.
• LCMRL Calculator, EPA.
• Lifongo LL et al. Thermal degradation of haloacetic acids in water. Int J Phys Sci 2010;5:738–747.