Identification of Unknowns in Ground and Surface Water by LC/Q-TOF
Aplikace | 2018 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Spotřeba a vnik farmaceutik do povrchových a podzemních vod představuje důležitou environmentální a zdravotní výzvu. Město Denver a tok řeky South Platte slouží jako modelový případ pro sledování vstupu, transportu a odstraňování léků a jejich produktů degradace. Použití vysoce selektivních a citlivých nástrojů LC/Q-TOF MS umožňuje odhalit i dosud neznámé látky v nízkých koncentracích (ng/L).
Hlavními cíli bylo:
Studie se opírá o odběr vzorků na deseti alluviálních vrtech a v řece South Platte v období 2009–2016.
Vzorky (100 mL) byly koncentrovány 200násobně pomocí offline SPE (C18, eluace methanolem) na robotickém systému Gilson. Analýza probíhala na:
Bylo identifikováno 22 farmaceutik a jejich metabolitů v povrchové vodě, z toho 8 látek se stabilně vyskytovalo i v alluviálních vrtech 100–500 m od toku. Mezi objevené skupiny patří:
Koncentrace sucralosy a gabapentinu klesaly při průtoku do vrtů jen o 0–50 %, což ukazuje na konzervativní transport. Atenolol a difenhydramin byly odstraněny z cca 90 % a 99 % díky sorpci (hydrofobní interakce, kationtová výměna). Venlafaxin a jeho demetylo-metabolit vykázaly ~60 % snížení. Proměnlivé koncentrace lamotriginu, karbamazepinu a sulfamethoxazolu ve vrtech odrážejí sezónní výkyvy ve vstupu ze sanitárních odpadních vod.
LC/Q-TOF MS s přesnou hmotností a pokročilou datovou analýzou umožňuje:
Očekává se další rozvoj:
Aplikovaný workflow LC/Q-TOF MS s komplexními analytickými nástroji úspěšně odhalil cílené, susppektní i neznámé farmaceutiká zárodky a jejich degradáty v povrchové i podzemní vodě. Systém prokázal vysokou citlivost i spolehlivost a ukázal klíčové procesy transportu a odstraňování v alluviálních zónách.
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Spotřeba a vnik farmaceutik do povrchových a podzemních vod představuje důležitou environmentální a zdravotní výzvu. Město Denver a tok řeky South Platte slouží jako modelový případ pro sledování vstupu, transportu a odstraňování léků a jejich produktů degradace. Použití vysoce selektivních a citlivých nástrojů LC/Q-TOF MS umožňuje odhalit i dosud neznámé látky v nízkých koncentracích (ng/L).
Cíle a přehled studie / článku
Hlavními cíli bylo:
- Vyvinout a aplikovat analytický pracovní postup pro cílenou, podezřelou a neznámou identifikaci farmaceutik a jejich degradátů ve vodě
- Mapovat výskyt látek v povrchové vodě řeky South Platte a jejich transport do okolních napájecích vrtů
- Posoudit účinnost přirozených procesů čištění (infiltrace, sorpce) při snižování koncentrace farmaceutik
Studie se opírá o odběr vzorků na deseti alluviálních vrtech a v řece South Platte v období 2009–2016.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky (100 mL) byly koncentrovány 200násobně pomocí offline SPE (C18, eluace methanolem) na robotickém systému Gilson. Analýza probíhala na:
- Agilent 1290 Infinity II LC s C8 kolonkou ZORBAX Eclipse XDB-C8 (150 × 4,6 mm, 3,5 µm), 25 °C, injekce 10 µL, gradient 10–100 % acetonitril s 0,1 % formiátem během 30 min
- Agilent 6545 Q-TOF s Jet Stream zdrojem, režim pozitivních iontů, rozlišení 40 000–60 000, MS rozsah 50–1 000 m/z, MS/MS Auto MS/MS (1,3 m/z izolace, CE 15/30 eV)
- Software Agilent MassHunter včetně Molecular Structure Correlator, PCD/PCDL databází a nástrojů pro přesnou hmotnost, Kendrickovu analýzu a izotopovou kalkulaci
Hlavní výsledky a diskuse
Bylo identifikováno 22 farmaceutik a jejich metabolitů v povrchové vodě, z toho 8 látek se stabilně vyskytovalo i v alluviálních vrtech 100–500 m od toku. Mezi objevené skupiny patří:
- Blokátory beta-receptorů (atenolol, metoprolol)
- Antibiotika (azithromycin, sulfamethoxazol)
- Antidepresiva (venlafaxin, lamotrigin, bupropion)
- Stimulancia a sladidla (kofein, sucralose)
Koncentrace sucralosy a gabapentinu klesaly při průtoku do vrtů jen o 0–50 %, což ukazuje na konzervativní transport. Atenolol a difenhydramin byly odstraněny z cca 90 % a 99 % díky sorpci (hydrofobní interakce, kationtová výměna). Venlafaxin a jeho demetylo-metabolit vykázaly ~60 % snížení. Proměnlivé koncentrace lamotriginu, karbamazepinu a sulfamethoxazolu ve vrtech odrážejí sezónní výkyvy ve vstupu ze sanitárních odpadních vod.
Přínosy a praktické využití metody
LC/Q-TOF MS s přesnou hmotností a pokročilou datovou analýzou umožňuje:
- Spolehlivou identifikaci stopových neznámých látek bez nutnosti standardů
- Široké pokrytí cílených a podezřelých sloučenin
- Mapování transportních a migračních procesů ve vodních systémech
- Hodnocení účinnosti přirozených nebo umělých technologií čištění
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další rozvoj:
- Databází a knihoven MS/MS spekter pro širší škálu xenobiotik
- Algoritmů strojového učení pro automatizovanou neznámou identifikaci
- Metod kombinujících metabolomiku a biodegradaci pro predikci transformačních produktů
- Integrace high-throughput workflow pro monitorování kvality pitné vody
Závěr
Aplikovaný workflow LC/Q-TOF MS s komplexními analytickými nástroji úspěšně odhalil cílené, susppektní i neznámé farmaceutiká zárodky a jejich degradáty v povrchové i podzemní vodě. Systém prokázal vysokou citlivost i spolehlivost a ukázal klíčové procesy transportu a odstraňování v alluviálních zónách.
Reference
- Halling-Sørensen B. et al. Chemosphere 1998, 36, 357–394.
- Kolpin D.W. et al. Environ. Sci. Technol. 2002, 36, 1202–1211.
- Heberer T. Toxicol. Lett. 2002, 131, 5–17.
- Lapworth D.J. et al. Environ. Pollut. 2012, 163, 287–303.
- Mauch K. et al. Ground Water Monit. Rem. 2018.
- Writer J.H., Ferrer I., Thurman E.M. Sci. Total Environ. 2013, 461, 519–527.
- Thurman E.M., Ferrer I., Zweigenbaum J.A. Anal. Chem. 2006, 78, 6702–6708.
- Ferrer I., Thurman E.M. J. Chromatogr. A 2012, 1259, 148–157.
- Ferrer I., Thurman E.M. Anal. Chem. 2010, 82, 8161–8168.
- Agilent Technologies Application Notes 2010–2018.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
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, agilentwater, waterusing, usingpcdl, pcdlmasshunter, masshunterenvironmental, environmentalions, ionscompound
Analysis of Pharmaceuticals and Personal Care Products in Groundwater by Online SPE and LC/MS/MS
2017|Agilent Technologies|Aplikace
Analysis of Pharmaceuticals and Personal Care Products in Groundwater by Online SPE and LC/MS/MS Application note Water analysis Authors Abstract E. Michael Thurman1, Imma Ferrer1, and An online SPE method for the identification and quantitation of trace levels of Karl…
Klíčová slova
spe, speonline, onlinegroundwater, groundwaterpositive, positivecarbamazepine, carbamazepinepharmaceuticals, pharmaceuticalssucralose, sucraloselamotrigine, lamotriginegabapentin, gabapentinsouth, southcartridge, cartridgepersonal, personalsulfamethoxazole, sulfamethoxazolecare, careanalysis
Finding NDMA Precursors Using Accurate Mass Tools with an Agilent 6540 Q-TOF LC/MS
2017|Agilent Technologies|Aplikace
Finding NDMA Precursors Using Accurate Mass Tools with an Agilent 6540 Q-TOF LC/MS Application Note Environment and Food Authors Abstract Imma Ferrer1, E. Michael Thurman1, N-nitrosodimethylamine (NDMA), a compound of environmental concern, occurs David Hanigan2 , and Paul Westerhoff 3…
Klíčová slova
ndma, ndmaprecursors, precursorsdimethylamine, dimethylaminedimethylphenethylamine, dimethylphenethylamineneutral, neutralpcdl, pcdldiagnostic, diagnosticcounts, countsformation, formationwastewater, wastewaterknown, knowntof, tofmass, massmatter, matterloss
Screening and Identification of Emerging Contaminants in Wastewater Treatment Plant Effluents Using UHPLC/Q-TOF MS and an Accurate Mass Database and Library
2016|Agilent Technologies|Aplikace
Screening and Identification of Emerging Contaminants in Wastewater Treatment Plant Effluents Using UHPLC/Q-TOF MS and an Accurate Mass Database and Library Application Note Environmental, Emerging contaminants, Water, Accurate mass screening, pesticides, PPCPs Authors Abstract Jean Daniel Berset This application note…
Klíčová slova
screening, screeningcounts, countspcdl, pcdlmass, masscontaminants, contaminantsspectrum, spectrumions, ionswwtp, wwtplibrary, librarymasshunter, masshunterwater, watereffluent, effluentwwtps, wwtpsaccurate, accuratecharge