KÖRNYEZETI VIZEK SZERVES SZENNYEZŐINEK ELEMZÉSE GC- MS/MS MÓDSZERREL

Átírás

1 KÖRNYEZETI VIZEK SZERVES SZENNYEZŐINEK ELEMZÉSE GC- MS/MS MÓDSZERREL Készítette: Vannai Mariann Környezettudomány MSc. Témavezető: Perlné Dr. Molnár Ibolya 2012.

2 Vázlat 1. Bevezetés 2. Irodalmi áttekintés 2.1. Fenolok és klórfenolok a környezetben 2.2. Vizsgált vegyületek, kromatográfiás mérés 3. Célkitűzés 4. Kísérleti rész 4.1. Eredmények értékelése A klórfenolok felvétele FS és MRM üzemmódban Visszanyerési vizsgálatok Linearitási vizsgálatok A klórfenolok meghatározása környezeti és ivóvíz mintából 5. Összefoglalás

3 1. Bevezetés természetes vizekben megjelenő szennyezőanyagok nem megfelelően üzemeltetett szennyvíztisztító telepek, ipari létesítmények, mezőgazdaság

4 2. Irodalmi áttekintés 2.1. Fenolok és klórfenolok a környezetben természetes anyagok degradációjából, ipari- és mezőgazdasági tevékenységből legtöbbjük kis koncentrációban is toxikus és perzisztens EU irányelv: Drinking Water Directive 80/778/EEC. - összes fenol maximális koncentrációja 0,5 μg/l - egyénenkénti koncentráció 0,1 μg/l

5 Klórfenolok létrejöhetnek: ivóvíz klórozása során klórozott gyomirtók metabolitjaként szennyvízkezelés során

6 2.2. Vizsgált vegyületek

7 A klórfenol szennyezőkre kidolgozott eljárások fő lépései és az elért kimutatási és meghatározási határok Á. Kovács O. O. Olujimi A vizsgált klórfenolok A legtöbb klórfenol 4- klórfenol 2,4- diklórfenol 2,4,6- triklórfenol H. Faraji 3- klórfenol Extrakciós módszer Szilárd fázisú extrakció (SPE) SPE - C18 β-ciklodextrin SPE Származékképzés Elválasztás Detektálás Gázkromatográf ia (GC) GC trimetilszilil-n,ndimetilkarbamát (TMSDMC) N-(t.-butil-dimetilszilil)-Nmetiltrifluoracetamid (MTBSTFA) Tömegspektrométer (MS) MS Ecetsav- anhidrid GC MS Kutatócsoportok Kimutatási határ LOD µg/l 0,004-0,1 1,11-2,96 0,015-0,12 Mérési határ LOQ µg/l 0,01-0,33 3,66-9,77 n.a. J. A. Padilla- Sánchez 4- klórfenol SPE Ecetsav- anhidrid GC Tripla quadrupol MS (QQQ- MS/MS) 0,01 0,03 X. Huang 2,4- diklórfenol vinilpiridin-etilén anyaggal bevont keverőbabás extrakció (SBSEVE) Származékképzés nélkül Nagy teljesítményű folyadék kromatográfia (HPLC) Diódasoros detektor (DAD) 2,00 6,56

8 Klórfenolok Extrakciós módszer Származékképzés Elválasztás Detektálás Kutatócsoportok Kimutatási határ LOD µg/l Meghatározási határ LOQ µg/l M. Polo. A legtöbb klórfenol Szilárd fázisú mikroextrakció (SPME) Ecetsav- anhidrid GC MS n.a. n.a. M. Saraji - M. Marzban 2,4- diklórfenol 2,4,6- triklórfenol Diszperzív folyadékfolyadék mikroextrakció (DLLME) Származékképzés nélkül HPLC DAD 0,1-0,4 n.a. M. Schellin - P. Popp 2,4,6- triklórfenol Membrán segítette extrakció (MASE) Származékképzés nélkül GC MS 0,009-0,015 n.a. I. Turnes A legtöbb klórfenol SPE Ecetsav- anhidrid GC Tandem tömegspektometria (MS/MS) 0, , ,08-0,19 T. Heberer A legtöbb klórfenol SPE N-(t-butildimetilszilil)-Nmetiltrifluoracetamin (MTBSTFA) GC MS 0, ,02

9 3. Célkitűzés a klórfenolok környezeti vízmintákból azonosítása és meghatározása, az ELTE Analitikai Kémiai Tanszékén kidolgozott GC-MS elemzési módszer fejlesztéseként szelektivitás és érzékenység vizsgálat az optimált eljárás gyakorlati hasznosíthatósága

10 Minták Mintaelőkészítés Elválasztás és dúsítás (szilárd fázisú extrakció) Bepárlás Származékképzés (szililezés) Kromatográfiás elválasztás és detektálás 4. Kísérleti rész Korábbi eljárás Duna, ivóvíz Módosított eljárás mintavétel, szűrés, ph 3 (tömény sósav), homogenizálás, Feldolgozott minta: Duna 3 L, ivóvíz 10 L (3 párhuzamos) Kondicionálás: 5 ml n-hexán, 5 ml etil-acetát, 10 ml metanol, 10 ml desztillált víz Leoldás: 5 ml n-hexán, 5 ml etil-acetát, 10 ml metanol µl telített ammóniás-metanol - fülke alatti bepárlás µl telített ammóniás-metanol - rotációs vákuumbepárlóval szárazra párolás Kondicionálás: 5 ml n-hexán, 5 ml etil-acetát, 10 ml metanol, 10 ml desztillált víz Leoldás: 2 2 ml n-hexán, etil-acetát, metanol oldószerek elegye µl NaOH nézve 6 mmol metanol - rotációs vákuumbepárlóval szárazra párolás 125 µl piridin, 225 µl hexametil-diszilazán, 25 µl trifluor-ecetsav (30 perc 70 C) 1 µl minta injektálása ( on column üzemmód) GC-MS/MS

11 4.1. Eredmények értékelése A klórfenolok felvétele FS és MRM üzemmódban Jelölés: 1. 3-klórfenol, 2. 4-klórfenol, 3. 3,5-diklórfenol és 2,5-diklórfenol, 4. 2,6-diklórfenol 5. 2,4-diklórfenol, 6. 2,3-diklórfenol, 7. 3,4-diklórfenol, 8. 2,4,6-triklórfenol, 9. 2,4,5- triklórfenol, 10. 2,3,4-triklórfenol, 11. 2,3,4,6-tetraklórfenol FS, full scan, az összes ion áram mérése MRM, multiple ion monitoring, választott ionok további ionizációja termék ionjai mérése

12 A vegyületek retenció ideje (t R ), FS és MRM ionjai, valamint, az ütközéssel indukált disszociáció (CID) optimum értékei A vegyületek t R, perc FS,m/z MRM, m/z CID, Volt 3-klórfenol 5,17 185, 187, (185,186,187) 0,55 4-klórfenol 5,31 185,187, (187,186,185) 0,80 3,5-diklórfenol 6,10 93,219,221, (155) 1,05 2,5-diklórfenol 6,13 93,183, 219,221, (146,147,148,149,155) 0,90 2,6-diklórfenol 6,13 93,183, 219,221, (146,147,148,149,155) 0,90 2,4-diklórfenol 6,22 93,183,219,221, (183,184,185,201) 0,95 2,3-diklórfenol 6,40 93,219, 221, (183,184,185,201) 0,95 3,4-diklórfenol 6,46 93,219,221, (219,220,221) 0,80 2,4,6-triklórfenol 7,01 93,217,253, (217,218,219,220,235) 0,90 2,4,5-triklórfenol 7,15 93,253, (217,218,219,220,235) 1,00 2,3,4-triklórfenol 7,53 93,253, (217,218,219,220,235) 0,75 2,3,4,6- tetraklórfenol 8,17 93,287,289, (217,218,251,252,253,254) 1,25

13 Visszanyerési vizsgálatok Korábbi eljárás Módosított eljárás A klórfenol Vezetékes víz (10L) Duna víz (3L) hozzáadva hozzáadva hozzáadva 100 ng/l 150 ng/l 400 ng/l Visszanyerés % 3-klórfenol 33 (2) 109 (4) 117 (5) 4-klórfenol 52 (3) 107 (4) 122 (11) 3,5-diklórfenol 62 (11) 83 (4) 81 (10) 2,5-diklórfenol 20 (5) 2,6-diklórfenol 4 (12) 75 (10) 73 (10) 2,4-diklórfenol 8 (62) 86 (8) 87 (18) 2,3-diklórfenol 7 (20) 97 (3) 102(16) 3,4-diklórfenol 80 (4) 110 (6) 99 (13) 2,4,6-triklórfenol 25 (21) 108 (4) 92 (12) 2,4,5-triklórfenol 51 (14) 113 (4) 103 (8) 2,3,4-triklórfenol 53 (3) 109 (6) 94 (8) 2,3,4,6-tetraklórfenol 67 (10) 126 (3) 95 (3) Zárójelben: a relatív standard deviáció %, RDS%

14 Linearitási vizsgálatok FS MRM A vegyület Linearitási tartomány ng/l R 2 LOQ ng/l Linearitási tartomány ng/l 3-klórfenol 5, ,9989 5,3 1, ,9996 1,0 4-klórfenol 15, , ,6 0, ,9996 0,7 3,5-diklórfenol , ,999 1,2 2,5-diklórfenol 21, , ,1 1, ,9995 1,0 2,6-diklórfenol 20, , ,8 1, ,9995 1,0 2,4-diklórfenol 8, ,9998 8,9 2, ,9992 2,2 2,3-diklórfenol 25, , ,7 6, ,9999 6,4 3,4-diklórfenol 22, , ,0 5, ,9992 5,5 2,4,6-triklórfenol 25, , ,9 6, ,9997 6,5 2,4,5-triklórfenol 8, ,9996 8,5 8, ,9995 8,5 2,3,4-triklórfenol 26, , ,4 5, ,9997 5,3 R 2 LOQ ng/l 2,3,4,6- tetraklórfenol 6, ,9995 6,2 6,3-12,6 0,9991 6,3

15 Kutató-csoportok Vizsgált klórfenolok Extrakciós módszer Származékképzés Elválasztás Detektálás Kimutatási határ LOD µg/l Meghatározási határ LOQ µg/l Á. Kovács O. O. Olujimi A legtöbb klórfenol 4- klórfenol 2,4- diklórfenol 2,4,6- triklórfenol H. Faraji 3- klórfenol szilárd fázisú extrakció (SPE) SPE - C18 β-ciklodextrin SPE trimetilszili-n,ndimetilkarbamát (TMSDMC) N-(t-butildimetil-szilil)- N-metiltrifluoracetamin (MTBSTFA) gázkromatográfia (GC) tömegspektrometria (MS) 0,004-0,1 0,01-0,33 GC MS 1,11-2,96 3,66-9,77 Ecetsav- anhidrid GC MS 0,015-0,12 n.a. J. A. Padilla- Sánchez 4- klórfenol SPE Ecetsav- anhidrid GC tripla quadrupol tömegspektrometria (QQQ-MS/MS) 0,01 0,03 X. Huang M. Polo. M. Saraji - M. Marzban M. Schellin - P. Popp 2,4- diklórfenol a legtöbb klórfenol 2,4- diklórfenol 2,4,6-triklórfenol 2,4,6- triklórfenol vinilpiridin-etilén anyaggal bevont keverőbabás extrakció (SBSEVE) szilárd fázisú mikroextrakció (SPME) diszperzív folyadék-folyadék mikroextrakció (DLLME) membrán segítette extrakció (MASE) Származékképzés nélkül nagy teljesítményű folyadék kromatográfia (HPLC) diódasoros detektor (DAD) 2,00 6,56 Ecetsav- anhidrid GC MS n.a. n.a. Származékképzés nélkül Származékképzés nélkül HPLC DAD 0,1-0,4 n.a. GC MS 0,009-0,015 n.a. I. Turnes a legtöbb klórfenol SPE Ecetsav- anhidrid GC tandem tömegspektometria (MS/MS) 0, , ,08-0,19 T. Heberer a legtöbb klórfenol SPE MTBSTFA GC MS 0, ,02 Fejlesztett módszer 12 klórfenol SPE HMDS GC MS/MS n.a. 0,0007-0,0085

16 A klórfenolok meghatározása környezeti és ivóvíz mintából Név Duna minta ng/l Ivóvíz minta ng/l 4-klórfenol 4,76 6,8 2,4-diklórfenol 1,98 0,78 2,4,6-triklórfenol - 2,10 EU irányelv: Drinking Water Directive 80/778/EEC. - összes fenol maximális koncentrációja 0,5 μg/l - egyénenkénti koncentráció 0,1 μg/l

17 5. Összefoglalás szakirodalom összegzése meghatározási határok részletezése a klórfenolok dúsítási módjának optimálása FS és az MRM módszerek hatékonyságának vizsgálata a) linearitási sorozatok készítése b)meghatározási határérték megadása Duna vízben 4-klórfenol (4,76 ng/l), 2,4- diklórfenol (1,98 ng/l), a vezetékes vízben 4- klórfenol (6,8 ng/l), 2,4-diklórfenol (0,78 ng/l) és 2,4,6-triklórfenol (2,10 ng/l) 10 ng/l koncentrációban azonosítás és mérés

18 Köszönöm a figyelmet!