Streamlining HRMS data interpretation for wastewater impact on water quality
Postery | 2023 | Agilent Technologies | ASMSInstrumentace
Ochrana vodních zdrojů před obsahem nových kontaminantů je klíčová pro zajištění bezpečnosti pitné vody a ekosystémů. Odpadní vody přinášejí do řek a potoků farmaceutika, pesticidy či průmyslové chemikálie včetně PFAS, jejichž metabolity a degradační produkty často zůstávají nevypozorovány standardními metodami. Vysoce výkonná hmotnostní spektrometrie (HRMS) nabízí možnost neřízené detekce tisíců sloučenin najednou, což představuje zásadní krok k efektivní environmentální kontrole.
Cílem studie bylo vyvinout a ověřit workflow pro neřízenou identifikaci neznámých kontaminantů ve vodách Big Thompson River v Koloradu, s důrazem na vliv čistíren odpadních vod. Konkrétně autoři:
Vzorky řeky byly připraveny následujícím postupem:
Instrumentace:
Z celkem 58 vzorků bylo detekováno 6745 signálů, z nichž 6036 se pravidelně objevilo v kontrolních QC vzorcích. Po LOESS normalizaci a jednocestné ANOVA:
Normalizace napříč třemi analytickými dávkami z let 2017, 2018 a 2022 posílila statistickou sílu vyhodnocení a zlepšila rozlišení lokalit v PCA analýze.
Navržené workflow umožňuje:
Další rozvoj může zahrnovat:
Kombinace datově nezávislé a závislé akvizice s robustní statistickou normalizací představuje silný nástroj pro environmentální chemii. Workflow úspěšně identifikovalo známé i nové kontaminanty, což umožní lepší monitorování a řízení kvality vodních zdrojů.
Thurman EM, Ferrer I, Pyke JS. Streamlining HRMS data interpretation for wastewater impact on water quality. ASMS 2023 Th090
Software, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Ochrana vodních zdrojů před obsahem nových kontaminantů je klíčová pro zajištění bezpečnosti pitné vody a ekosystémů. Odpadní vody přinášejí do řek a potoků farmaceutika, pesticidy či průmyslové chemikálie včetně PFAS, jejichž metabolity a degradační produkty často zůstávají nevypozorovány standardními metodami. Vysoce výkonná hmotnostní spektrometrie (HRMS) nabízí možnost neřízené detekce tisíců sloučenin najednou, což představuje zásadní krok k efektivní environmentální kontrole.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout a ověřit workflow pro neřízenou identifikaci neznámých kontaminantů ve vodách Big Thompson River v Koloradu, s důrazem na vliv čistíren odpadních vod. Konkrétně autoři:
- sledovali šest lokalit od čistých horských pramenů až po úseky ovlivněné městskou zástavbou,
- využili kombinaci datově nezávislé (All Ions MS/MS) a závislé (Iterative MS/MS) akvizice,
- aplikovali statistické nástroje pro normalizaci a vyhodnocení významných změn koncentrací.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky řeky byly připraveny následujícím postupem:
- Sbírka 1 l povrchové vody na každé lokalitě, přidání interního standardu carbamazepinu-d10 (80 ng/l).
- Extrahování 100 ml na Oasis HLB cartridgiích pomocí automatizovaného SPE systému Gilson GX-271 ASPEC.
- Eluce metodou reverzní fáze (MeOH), koncentrování dusíkem na 0,5 ml a injekce 20 μl do LC/Q-TOF MS.
Instrumentace:
- Agilent 1290 Infinity II LC s reverzní fází.
- Agilent 6546 LC/Q-TOF MS s pozitivním ESI, režimy All Ions MS/MS a Iterative Auto MS/MS.
- Software Agilent MassHunter Explorer pro neřízenou extrakci dat a identifikaci.
Hlavní výsledky a diskuse
Z celkem 58 vzorků bylo detekováno 6745 signálů, z nichž 6036 se pravidelně objevilo v kontrolních QC vzorcích. Po LOESS normalizaci a jednocestné ANOVA:
- 1705 sloučenin vykázalo statisticky významnou změnu (p ≤ 0,05) oproti kontrolní lokalitě.
- 275 analytů bylo více než desetkrát obohaceno v polích pod čistírnou odpadních vod.
- 29 látek bylo potvrzeno standardy (léčiva, pesticidy a jejich metabolity),
- 8 sloučenin získalo putativní identifikaci díky shodě s MS/MS spektry,
- u zbývajících ~238 látek spektrální vzory naznačují možné struktury, které vyžadují další potvrzení.
Normalizace napříč třemi analytickými dávkami z let 2017, 2018 a 2022 posílila statistickou sílu vyhodnocení a zlepšila rozlišení lokalit v PCA analýze.
Přínosy a praktické využití metody
Navržené workflow umožňuje:
- rychlou a komplexní analýzu environmentálních vzorků s neřízenou detekcí tisíců komponent,
- prioritizaci kontaminantů na základě statistické významnosti a velikosti změny,
- efektivní sledování vlivů čistíren odpadních vod na kvalitu řek.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další rozvoj může zahrnovat:
- rozšířené a veřejné MS/MS databáze pro vyšší podíl potvrzených identifikací,
- implementaci strojového učení pro předpověď struktur na základě fragmentačních vzorů,
- automatizované reportování prioritních kontaminantů v reálném čase.
Závěr
Kombinace datově nezávislé a závislé akvizice s robustní statistickou normalizací představuje silný nástroj pro environmentální chemii. Workflow úspěšně identifikovalo známé i nové kontaminanty, což umožní lepší monitorování a řízení kvality vodních zdrojů.
Reference
Thurman EM, Ferrer I, Pyke JS. Streamlining HRMS data interpretation for wastewater impact on water quality. ASMS 2023 Th090
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Identification of Anthropogenic Compounds in Stream Waters Using Non- target Strategies by HRMS
2024|Agilent Technologies|Postery
Poster Reprint ASMS 2024 Poster number MP 203 Identification of Anthropogenic Compounds in Stream Waters Using Nontarget Strategies by HRMS Imma Ferrer1, Michael Thurman1, James S. Pyke2, Andrew McEachran2 1University of Colorado, Boulder, CO 2Agilent Technologies, Santa Clara, CA Introduction…
Klíčová slova
chemvista, chemvistaverapamil, verapamilupstream, upstreamimpacted, impactedcompounds, compoundshome, homeformulas, formulasdata, dataapentadol, apentadolestes, estesxactm, xactmdownstream, downstreamböcker, böckerdatabases, databasesstrategies
Agilent MassHunter Explorer software for nontargeted LC/Q-TOF data
2023|Agilent Technologies|Brožury a specifikace
Draw Critical Insights from Complex Data Agilent MassHunter Explorer software for nontargeted LC/Q-TOF data 2 Meet Your LC/Q-TOF’s Best Companion for Fast, Reliable, and Simple Nontargeted Data Analysis High-resolution Agilent LC/Q-TOF instruments deliver rich nontargeted data with excellent precision, accuracy,…
Klíčová slova
nontargeted, nontargetedcompounds, compoundsfold, foldfind, findyour, yourreview, reviewtof, tofstatistical, statisticalcut, cutthousands, thousandsdata, datachange, changeexplorer, explorerfailed, failedplot
Accurately Identify Emerging Environmental Chemical Contaminants - Application Compendium
2018|Agilent Technologies|AplikacePříručky
Find More, Miss Less Accurately Identify Emerging Environmental Chemical Contaminants Application Compendium Identify Emerging Contaminants in Air, Water, and Soil Today’s environmental analysis must be done more reliably, more efficiently, and with higher quality results than ever before. Unfortunately, pharmaceuticals,…
Klíčová slova
tof, tofmass, masscounts, countscompounds, compoundsaccurate, accuratewere, werescreening, screeningagilent, agilentusing, usingwater, waterpcdl, pcdlmasshunter, masshunterions, ionscompound, compoundenvironmental
Environmental Profiling of River Water Using Q-TOF LC/MS and Mass Profiler Software
2014|Agilent Technologies|Aplikace
Environmental Profiling of River Water Using Q-TOF LC/MS and Mass Profiler Software Application Note Environmental Authors Abstract Dr. Christian Zwiener The demand for the detection and identification of emerging contaminants in the University of Tübingen environment requires a new approach…
Klíčová slova
water, wateridentification, identificationdownstream, downstreammass, masssubmitted, submittedaccurate, accuratecontaminants, contaminantswere, wereprofiler, profilerriver, rivermasshunter, masshuntersum, sumdatabase, databaseeffluents, effluentsupstream