Determination of Sub-μg/L Bromate in Municipal and Natural Mineral Waters Using Preconcentration with Two-Dimensional Ion Chromatography and Suppressed Conductivity Detection

Význam tématu

Ozonování se v pitné vodě využívá k eliminaci rezistentních mikroorganismů a ke zlepšení kvality vody bez zanechání pachových nebo chuťových stop. Při ozonování vod obsahujících bromid však vzniká bromát, potenciální karcinogen. Regulované limity bromatu v pitné vodě dosahují 3–10 µg/L, přičemž citlivější a spolehlivější metody analýzy jsou klíčové pro zajištění bezpečnosti spotřebitelů.

Cíle a přehled studie / článku

Studie popisuje jednodušší a citlivější dvoudimenzionální (2-D) iontovou chromatografii (IC) s předkoncentrací a potlačenou vodivostní detekcí pro stanovení bromatu v municipalních a přírodních minerálních vodách. Hlavními cíli jsou:

• snížit detekční limit (LOD) pod 0,2 µg/L bez postkolonních chemikálií,
• minimalizovat rušivé vlivy vysoké iontové síly vzorků,
• umožnit přímou analýzu vzorků bez nákladného čištění.

Použitá metodika

Metoda využívá 2-D IC ve dvou spojených chromatografických kanálech. První rozměr (4 mm AS19 kolona) odstraňuje většinu matrice a přepouští frakci obsahující bromat na koncentrační kolonu TAC-ULP1. Po upřesnění času přepojení (cut window) je analyzovaná frakce převedena na druhý rozměr (2 mm AS24 kolona) pro konečnou separaci a detekci potlačenou vodivostí. Eluentem je hydroxid draselný s gradientem od 10 do 65 mM, rekuperovaným z Reagent-Free IC systému.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Dionex ICS-3000 RFIC systém (DP, EG, DC moduly)
• Dionex AS autosampler se stříkačkou 5 mL a 8,2 mL jehlou
• KOH eluční generátory EGC II + CR-ATC kolony
• Suppressory ASRS ULTRA II (4 mm a 2 mm)
• Kolony: AG19/AS19 (4 × 50/4 × 250 mm), AG24/AS24 (2 × 50/2 × 250 mm)
• Koncentrační kolona Dionex IonPac TAC-ULP1 (5 × 23 mm)
• Chromeleon™ CDS software

Hlavní výsledky a diskuse

• Kalibrace pro rozsah 0,15–15 µg/L bromatu s kvadratickou regresí (r2 = 0,9995).
• Detekční limit (LOD) 0,036 µg/L, LCMRL 0,15 µg/L, MRL udrženo na 0,5 µg/L.
• Přesnost a opakovatelnost: RSD 0,6–7,2 % pro sedm replikátů.
• Obnova bromatu v municipalních vodách 98–106 % při fortifikaci 0,5 a 5 µg/L.
• Minerální vody s vysokou iontovou silou (sulfát > 1400 mg/L) byly analyzovány bez ředění či OnGuard cartridge; po úpravě režimu cut window obnovy ~95 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje přímou analýzu různorodých vod bez předchozí chemické úpravy, s nízkým detekčním limitem a vysokou selektivitou. Odstraňuje nákladné postkolonní přídavné chemikálie i offline čistící kroky, což zrychluje rozbor a snižuje provozní náklady.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Implementace 2-D IC pro jiné stopové kontaminanty ve vodách.
• Automatizace postkolonních reakcí integrovaných do RFIC systémů.
• Další snížení MRL využitím citlivějších detektorů (např. hmotnostní spektrometrie).
• Širší uplatnění ve farmaceutické a potravinářské analýze.
  

Závěr

Navržená 2-D IC metoda přináší vysoce citlivé, přesné a robustní stanovení bromatu v pitných i minerálních vodách. Eliminace offline vzorkové přípravy a postkolonních činidel zjednodušuje provoz, zrychluje analýzu a udržuje nízké náklady. Díky vynikajícím analytickým parametrům je metoda vhodná pro regulované monitorování a kontrolu kvality vody.

Reference

1. Bonacquisti T. A Drinking Water Utility’s Perspective on Bromide, Bromate, and Ozonation. Toxicology 2006, 221, 145–148.
2. U.S. EPA. Bottled Water Basics, Water Health Series, 2005.
3. U.S. EPA. Occurrence Assessment for the Final Stage 2 Disinfectants and Disinfection Byproducts Rule, 2005.
4. World Health Organization. Bromate in Drinking Water, 2005.
5. U.S. EPA. National Primary Drinking Water Regulations. Fed. Reg. 1998, 63(241), 69389–69476.
6. Fawell J.; Walker M. Approaches to Determining Regulatory Values for Carcinogens with Particular Reference to Bromate. Toxicology 2006, 221, 149–153.
7. FDA. Beverages: Bottled Water. Fed. Reg. 2001, 66(60), 16858–16868.
8. European Parliament and Council Directive 2003/40/EC.
9. U.S. EPA. Toxicological Review of Bromate, 2001.
10. U.S. EPA Method 300.1, 1997.
11. U.S. EPA Method 317.0, 2001.
12. U.S. EPA Method 326.0, 2002.
13. Dionex Application Note 167, 2004.
14. Dionex Application Note 168, 2005.
15. Dionex Application Note 171, 2006.
16. Dionex Application Note 184, 2007.
17. U.S. EPA Statistical Approach for Determination of LCMRL, 2004.