Specific determination of non-ionic surfactants in drinking-, waste- and surface water with high resolution mass spectrometry

Význam tématu

Noniontové povrchově aktivní látky nacházejí široké uplatnění v průmyslových i spotřebitelských produktech, především v pracích a čisticích prostředcích.
Tyto látky se do životního prostředí uvolňují spolu s odpadními vodami a podléhají degradaci na toxičtější a perzistentnější produkty, které mohou mít endokrinní účinky.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo vyvinout a validovat univerzální metodu pro simultánní stanovení skupiny noniontových surfaktantů v pitné, odpadní a povrchové vodě pomocí vysokorozlišovací LC-MS/MS.
Studie představuje semi-automatizovaný postup zpracování dat založený na sumaci extrahovaných iontových chromatogramů (XIC) s hmotnostním rozdílem 44 Da.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky: 10 mL vody smíseno s 10 mL acetonitrilu, filtrace 0,45 µm, injekce 5 µL.
Chromatografie: C18 kolona 150 × 2,1 mm, 1,7 µm, teplota 50 °C, mobilní fáze A (5 mM octan amonný ve vodě) a B (5 mM octan amonný v acetonitrilu), gradient 50–100 % B (0–9 min), návrat na 50 % B (11–11,1 min), průtok 0,4 mL/min.
Hmotnostní spektrometrie: NexeraX3/LCMS-9050 QTOF, ESI pozitivní režim, sken 100–1000 Da, rychlost 10 Hz, polarity switching, hmotnostní přesnost < 1 ppm, sušení plyn 10 L/min, výhřevné plyny a blok až 400 °C.
Zpracování dat: extrakce XIC pro jednotlivé ethoxyláty podle rozdílu 44 Da, sumace až 16 XIC, kvadratická kalibrace s vážením 1/C2 pro semi-kvantifikaci.

Hlavní výsledky a diskuse

Byly získány dobře linearizované kalibrace na standardech APEO C9 a AEO C12 v rozmezí 31,8–1000 µg/L s r2 > 0,999.
Detekce skutečných vzorků prokázala použití metody pro screening pitné, povrchové i odpadní vody; typické hmotnostní spektrum ukazuje pravidelný interval 44 Da odpovídající přítomnosti ethoxylových jednotek.
Metoda umožňuje identifikaci i přibližné stanovení krátkých ethoxylátů na úrovni jednotek ppb, například APEO C6 detekováno při 1,08 ppb.

Přínosy a praktické využití metody

Postup je nákladově i časově efektivní díky částečné automatizaci zpracování dat a univerzálnímu přístupu ke skupinám surfaktantů.
Umožňuje rychlý screening širokého spektra noniontových surfaktantů a jejich degradátů pro účely environmentálního monitoringu, řízení kvality vody a regulačních kontrol.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k plné automatizaci vzorkování, rozšíření na jiné třídy povrchově aktivních látek a integraci strojového učení pro pokročilou identifikaci a kvantifikaci.
Možné je také sledování metabolitů a degradačních produktů s využitím rozsáhlejších databází a standardizovaných datových workflow.

Závěr

Popsaná metoda kombinuje vysokorozlišovací LC-MS/MS se semi-automatizovaným zpracováním dat a poskytuje robustní platformu pro simultánní screening, identifikaci a semi-kvantifikaci noniontových surfaktantů ve vodách.
Dosahuje vynikající linearity, vysoké citlivosti a je připravena k nasazení v laboratorní praxi.

Reference

1. Van den Heuvel DJA, Scholtens J, Haagsma T, Moreau S Specific determination of non-ionic surfactants in drinking-, waste- and surface water with high resolution mass spectrometry WP-195 Shimadzu Benelux and Shimadzu GmbH