bg 06 ib en 01 “ води 3.3: 17-19 2009old.iss.it/binary/aqua/cont/ferretti_lc_ms_ surface...

Туининг Договор BG 06 IB EN 01 “Укрепване на мониторинговата система за повърхностни води”

Дейности 3.3: Обучение по химико-аналитични методи.

П LC MS

“Курс по химико-аналитични методи”17-19 февруари 2009

Прилагане на LC-MS мониторинг на веществата в повърхностните води

според РДВспоред РДВ

Emanuele Ferretti

Национален здравен институтОтдел Околна среда и основна защита Сектор Хигиена на вътрешните водиСектор Хигиена на вътрешните води

Приоритетни вещества: закониСтратегията за отстраняване на замърсяването на водите с химикали е изложена в Член

16 на Рамковата Директива за Водите 2000/60/EC (WFD) .16 на Рамковата Директива за Водите 2000/60/EC (WFD) .

О б (Р 2455/2001/EC) й Одобрен е списък с приоритетните вещества (Решение 2455/2001/EC), с който се

определят по приоритет 33 вещества или групи от вещества в повърхностните води в

Е й С б целия Европейски Съюз въз основа на тяхното разпространение и употреба и високата

им концентрация в реките, езерата, преходните и крайбрежните води.

Този списък трябва да бъде актуализиран на всеки четири години. В настоящия момент

списъкът съдържа главно органични съединения, включително различни пестициди,

някои ПАВ, бензен, халогенирани разтвори, противовъзпалителни вещества,

пластификатор /омекчител/, повърхностноактивни вещества и предпазващи от

обрастване вещества, както и някои тежки метали.

Определяне на веществата с приоритетно значение

Въз основа на опростената процедура за оценка на риска и особено като се вземе

предвид следното:

Доказателство за съществен риск на даденото вещество и по-специално неговата

токсичност за водата и човека чрез курса на водите чрез маршрутите на експониране на

водата,

Доказателство от мониторинга на широко разпространено замърсяване на околната

среда,

Други доказани фактори, които могат да разкрият вероятността от широко разпространено

замърсяване на околната среда, например от производството или степента и начина на

използване.

Мерките по отношение на тези приоритетни замърсители трябва да имат за цел

прогресивното им намаляване и за определянето на приоритетните опасни вещества

поради високата им устойчивост, бионатрупване и токсичност при преустановяване или

спиране на заустванията, емисиите и загубите.

Приоритетни вещества (2008/105/CE)

Предложената Директива ще очертае границите на концентрация в Предложената Директива ще очертае границите на концентрация в

повърхностните води на 41 опасни химични вещества, включващи 33

приоритетни вещества и 8 други замърсителя които представляват риск за приоритетни вещества и 8 други замърсителя, които представляват риск за

животните и растенията във водна среда и носят риск за човека.

Това предложение има за цел да осигури високо ниво на защита срещу такива

рискове, които произлизат от тези 41 вещества чрез определяне на стандарти за

качеството на околната среда (СКОС) на Европейско ниво.

21 - (СКОС-СГС) Стандарт за качеството на околната среда изразен като средна годишна 21 - (СКОС-СГС) Стандарт за качеството на околната среда изразен като средна годишна стойност.

22 - (СКОС-МДК) Стандарт за качеството на околната среда изразен като максимално (С ОС Д ) С а дар за а ес о о а о ол а а среда зразе а о а с ал одопустима концентрация. Където МДК-СКОС са отбелязани като “неприложими", стойностите СГС-СКОС са също защита срещу повишаването на замърсяването в близко бъдеще, тъй като са значително по-ниски от стойностите, получени при силна токсичност., , у р

23 – За групата на приоритетните вещества от Бромираните дифенилетери (No. 5) изброени в Списъка на Решение 2455/2001/EC, СКОС е определен само за пентабромдифенили.

24 – За кадмия и неговите съединения (No. 6) стойностите на СКОСса различни в зависимост от твърдостта на водата, както е посочено в категориите от пет класа

Специфични замърсители - РДВ

Съгласно Рамковата Директива държавите членки трябва да определят

ф р

Съгласно Рамковата Директива държавите-членки трябва да определят допълнително стандартите за качеството за специфичните замърсители на речните басейни в съответствие с тази Директива и да предприемат действия, за да могат да отговорят напълно на тези стандарти не по-късно от 2015.

Като Специфичните замърсители са определени веществата, които могат да окажат вредно влияние върху биологичното качество и от които според държавите-членки изтича значително количество в повърхностните води.

В съответствие с Рамковата Директива за Водите спазването на стандартите за качеството на околната среда за специфичните замърсители е част от оценката на екологичния статус РДВ посочва само индикативен списък на такива на екологичния статус. РДВ посочва само индикативен списък на такива замърсители в Анекс VIII, който включва:

(1) Органохалогенни съединения и вещества, които могат да образуват такива съединения във водна среда съединения във водна среда, (2) Органофосфорни съединения,(3) Органични съединения на калая,(4) В (4) Вещества и препарати или продукти от разпадането им с доказани канцерогенни или мутагенни свойства, или свойства, които могат да въздействат върху стероидогенните, тироидните, възпроизводителните или други, свързани с ендокринните функции в или чрез водна среда,(5) Устойчиви въглеводороди и устойчиви и биоакумулируеми органични токсични вещества,щ ,(6) Цианиди,(7) Метали и техните съединения(8) Арсен и неговите съединения(8) Арсен и неговите съединения,(9) Биоциди и продукти за растителна защита.

По принцип кандидатите за специфични замърсители ще са от Списък II на По принцип, кандидатите за специфични замърсители ще са от Списък II на Директивата за опасните вещества (76/464/EEC) , която сега е включена в Рамковата Директива за Водите и ще бъде напълно отменена през 2013 или ще има химикали,

определени като нововъзникнали вещества.

НЕУСТАНОВЕНОСТ, ГКО и СКОСВ съответствие с ISO-DIS 13530 като критерий за минимално изпълнение

лабораториите трябва да покажат, че методите, които използват за анализ на приоритетните вещества и други замърсители за проверка на изпълнението р р щ дру р р р

имат

Н % (по-голяма неустановеност) = 1/2 СКОС

ГКО (граница на количествено определение) = 1/3 СКОС

Съпоставимостта на резултатите от мониторинга е от най-голямо значение за р у рполезността и за приемане на тези изисквания към мониторинга. Държавите-членки на ЕС трябва да разработят и да осъществят система за осигуряване на

качеството/ контрол на качеството (ОК/КК) за да се гарантира че всички качеството/ контрол на качеството (ОК/КК), за да се гарантира, че всички резултати от мониторинга отговарят на необходимата степен на точност. Сред тези мерки участието в схеми за проверка на професионализма (ПП) има важна роля при гарантирането на съпоставимостта на измерените данни и проверката роля при гарантирането на съпоставимостта на измерените данни и проверката

за работата на лабораториите.

Аналитичен метод за мониторинг

Всеки аналитичен метод, избран за целите на мониторинга съгласно Член8 и Анекс V от Директивата 2000/60/EC трябва да отговаря на критерия за Д р р д р р рминимално изпълнение

Анекс V, параграф 1.3.6 от Директивата 2000/60/EC определя, че методите, използвани за мониторинг на типовите параметри трябва да отговарят на международните стандарти изброени в този параграф или на други международните стандарти, изброени в този параграф или на други равностойни национални или международни стандарти, които да осигурят наличието на данни, отговарящи на научното качество и съпоставимост;

Съответно аналитичните методи, които не са стандартизирани, но осигуряват данни за същото или по-добро научно качество и съпоставимост, отколкото стандартните методи, изброени в Анекс V, параграф 1.3.6 на Директивата 2000/60/EC могат да бъдат използвани за целите на мониторинговите програми.

Стандартни методи, приложими при анализите на приоритетните вещества и други замърсители в повърхностните води с цел проверка за съответствието

Приоритетно веществоa,b Стандарт за метода Принцип

Alachlorc EN ISO 6468:1996 GC-ECDac o SO 6 68 996 GC CAnthracene ISO 17993: 2002 HPLC-Fluorescence DetectionAtrazine EN ISO 11369:1997 HPLC-UV

EN ISO 10695: 2000 GC-NPD or GC–MS

Benzene EN ISO 15680:2003 Purge and Trap + Thermal Desorption

ISO 11423-1:1997 Headspace-GC-FIDCadmium and its compounds ISO 17294-2:2003 ICP-MS

Chlorfenvinphos EN 12918:1999 GC-FPD, GC-NPD, GC–MS, GC-AED or GC-ECDGC FPD GC NPD GC MS GC AED Chlorpyrifos (-ethyl, -methyl) EN 12918:1999 GC-FPD, GC-NPD, GC–MS, GC-AED or GC-ECD

1,2-Dichloroethane EN ISO 10301:1997 GC or Headspace-GCPurge and Trap + Thermal EN ISO 15680:2003 Purge and Trap + Thermal Desorption

Dichloromethane EN ISO 10301:1997 GC or Headspace-GC-ECD or other

EN ISO 15680:2003 Purge and Trap + Thermal Desorption

Стандартни методи, приложими при анализите на приоритетните вещества и други замърсители в повърхностните води с цел проверка compliance checking


Di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP)d ISO 18856:2004 GC–MSDiuron EN ISO 11369:1997 HPLC-UVDDT (4 Isomers)e EN ISO 6468:1996 GC-ECDFluoranthene ISO 17993: 2002 HPLC-Fluorescence DetectionHexachlorobenzenee EN ISO 6468:1996 GC-ECD

Hexachlorobutadienec EN ISO 10301:1997 GC-ECD or Headspace-GC-ECD or other


EN ISO 6468:1996 GC-ECDH hl l h EN ISO 6468 1996 GC ECDHexachlorocyclohexanee EN ISO 6468:1996 GC-ECDIsoproturon EN ISO 11369:1997 HPLC-UVLead and its compounds ISO 17294-2:2003 ICP-MS

ISO 15586 2003 ET AASISO 15586:2003 ET-AAS

Mercury and its compounds EN 12338:1998 CV-AAS with Amalgamation

EN 13506:2001 Atomic Fluorescence Spectrometry


Стандартни методи, приложими при анализите на приоритетните вещества и други замърсители в повърхностните води с цел проверка compliance checking

Приоритетно вещество Стандарт за метода Принцип

Naphthalene ISO 17993: 2002 HPLC-Fluorescence


Nickel and its compounds ISO 17294-2:2003 ICP-MS

EN ISO 11885 2007 ICP AES*EN ISO 11885:2007 ICP-AES*

ISO 15586:2003 ET-AAS

Nonylphenolsf ISO 18857-1:2005 GC–MSy p

Octylphenol (4-(1,1,3,3Tetramethylbutyl)phenol) ISO 18857-1:2005 GC–MS

Pentachlorophenol EN 12673:1998 GC-ECD or GC–MS after derivatisatio

Benzo(a)pyrene ISO 17993: 2002 HPLC-Fluorescence Detection

Benzo(b)fluorantheneg ISO 17993: 2002 HPLC-Fluorescence Detection

Benzo(k)fluorantheneg ISO 17993: 2002 HPLC-Fluorescence Detection

Si i EN ISO 11369 1997 HPLC UVSimazine EN ISO 11369:1997 HPLC-UV

EN ISO 10695: 2000 GC-NPD or GC–MS

Стандартни методи, приложими при анализите на приоритетните вещества и други замърсители в повърхностните води с цел проверка

compliance checkingПриоритетно веществоsubstancea,b Стандарт за метода Принцип

p g

Tetrachloroethene EN ISO 10301:1997 GC-ECD or Headspace-GC-ECD or other


Tetrachloromethane EN ISO 10301:1997 GC-ECD or Headspace-GC-ECD or other


Trichlorobenzenes EN ISO 6468:1996 GC-ECD


Trichloroethene EN ISO 10301:1997 GC-ECD or Headspace-GC-ECD or other


Trichloromethane EN ISO 10301:1997 GC-ECD or Headspace-GC-ECD or other

a За анализа на пентабромодифенилния етер и C10–C13 хлоралкани във водата няма стандарт за метода.

b Съществуващите стандарти за анализа на някои органохлоринни пестициди (алдрин ендрин изодрин Съществуващите стандарти за анализа на някои органохлоринни пестициди (алдрин, ендрин, изодрин, диелдрин, ендосулфан, пентахлоробензен), ПАВ (бензо(g,h,i)перилен, индено(1,2,3-cd)пирен), исъединенията на трибутилкалая не са достатъчно чувствителни, за да се осъществи мониторинг за съответствието.

c Алахлор и хексахлоробутадиен не попадат под стандарт, но националните лаборатории по мониторингдокладваха, че може да се използва стандарта EN ISO 6468 за определяне на тези съединения.

d Въпреки че методът е приложим за анализ на DEHP в повърхностни води и позволява да се постигне достатъчно ниска ГКО за извършването на проверка за съответствието по принцип, много лаборатории имат сериозни blank проблеми и следователно не могат да отговорят на критерия за изпълнение на ГКО(ГКО ≤30% СКОС).

e Според резултатите от прегледа, извършен в рамките на дейностите по химичен мониторинг е много трудно да се постигне ГКО достатъчно ниска, за да позволи проверка за съответствието или дори трудно да се постигне ГКО достатъчно ниска, за да позволи проверка за съответствието или дори невъзможна за DDT (поради факта, че трябва да бъдат определени 4 изомера), хексахлороциклохексан и хексахлоробензен.

f В NP f Въпреки че методът е приложим за анализ на NP в повърхностни води и позволява постигането на ниска ГКО за извършването на проверка по принцип, много лаборатории срещат сериозни проблеми blank problems и следователно не могат да отговорят на критерия за изпълнение на ГКО (ГКО ≤30% СКОС).

g Въпреки че бензо(k)флуорантена и бензо(b)хлоурантена са споменати при стандарта, трудно може или дори е невъзможно да се постигне достатъчно ниска ГКО, която да позволи проверка за съответствието.

ТХ МС за мониторинг на веществата вТХ-МС за мониторинг на веществата в повърхностните води

ТХ-МС за мониторинг на веществата в р щповърхностните води

DBPsDBPs ((EDCsEDCs))ПестицидиПестициди (EDCs)(EDCs)

Хормонални остатъциХормонални остатъци(EDCs)(EDCs)

ХербицидиХербициди

ЦианотоксиниЦианотоксини

Органични съединенияОрганични съединения

Лекарствени продуктиЛекарствени продукти

р др дЛекарства, използвани Лекарства, използвани при животните, при животните, отглеждани за хранаотглеждани за храна

ТХ-МС

Силно вакуумирана система Различни помпи

СистемаИзточник Мас Вход Детектор Система

данни

Поставяне на пробата MALDI TOF

Източник филтър

Поставяне на пробатаЦелВЕТХГХТвърди в ва проба

MALDIESIЙонспрейFABLSIMS

TOFКвадруполIon TrapmagneticFTMS

CEM…..

Твърди в-ва проба LSIMSEI/CI

FTMS

ТХ МС б йТХ- МС слабо йонизираща техникаЕлектроспрей / йоноспрей

ЛазерЛазер

йони

MALDI (matrix assisted laser desorption ionization)Матрици и campione

ТХ-МС: Single e triple quadrupoleТХ-МС: Single e triple quadrupole

MALDI TOF (Ti Of Fli ht)MALDI TOF (Time Of Flight)

• Matrix assisted laser• Matrix assisted laser desorption-ionization (MALDI), time-of-flight (ToF) , MS

• Sample (e.g.protein) embedded in matrix is ionised by lasery

• Ions accelerated through electric field at different rates

• Lightest arrive first

• For protein• For protein sequencing/identification of biological material (e.g. microorganism)

Фармацевтични остатъци във водата *

* Toxicol. Lett., 131 (2002): 5 – 17.

Определяне на фармацевтичните съединения във водата чрез ТХ-МС.р

ТХ МСТХ-МС анализи на микроцистини

ТХ-МС анализи на остатъците от пестициди

Съединения на трибутилкалаяд р у

СГС-СКОС за трибутилкалая е значително по–ниска отколкото типичните граници на количественото изражение (ГКИ) за традиционно прилаганите аналитични методи.

СГС-СКОС на 0.2 ng/l предполага искуемата ГКИ от 0.06 ng/l докато широко използваните сега аналитични методологии имат типична ГКИ 1–10 ng/l сега аналитични методологии имат типична ГКИ 1–10 ng/l.

Необходимост от допълнетилно проучване или с цел да се подобри чувствителността на Необходимост от допълнетилно проучване или с цел да се подобри чувствителността на съществуващите техники и да се разработят нови практически методологии или навярно да се използва съответен режим за анализа на подходящ биологичен рецептор и да се използва предимството на свързаното с това бионарастване.р д р р

ПестицидиСКОС са определени за много пестициди, включително алахлор, атразин, симазин, диурон,

изопротурон, хлорфенвинфус, хлорпирифос, ендосулфан, трифлуралин, хексахлороциклохексани (HCH),ДДТ, алдрин, диелдрин, ендрин и изодрин.

Най-широко използваните методи за анализ на пестицидите и техните метаболити в пробите от околната среда се основават на ГХ-МХ и последователен троен квадрупол ТХ-МС2 .

ТХ-МС2 обикновено действа в модул многореактивен мониторинг (МРМ) като открива специфични МС/МС промяна на масата на молекулите, което води до повишена селективност. Разтварянето на изотопи съгласно допълнителните вътрешни стандарти за етикиране, които Разтварянето на изотопи съгласно допълнителните вътрешни стандарти за етикиране, които предхождат екстракцията на проби, се оказа много добра количествена аналитична техника.

Екстракцията на водните проби, най-използваните методи са в твърдата фаза екстракции (ТФЕ) и течно-течните екстракции (ТТЕ) . Твърдофазната микроекстракция (ТФМЕ) се прилага по-рядко. Методите ТФЕ са бързи, ефикасни (бързо възстановяване и ниски граници на откриване), използва се по-малко разтвор отколкото ТТЕ и следователно се намаляват разходите на лабораториите. Освен това методите ТФЕ могат да бъдат автоматизирани чрез използване на лабораторни роботни системи, които да извършват цялата или част от подготовката на пробите. ТФЕ могат да бъдат и комбинирани on-line с ТХ-МС2 откриване. В

б б ТХ Qдопълнение бяхо докладвани високо усъвършенствани техники като бяха отчетени ТХ–Q–TOF–МС методите за измерване на пестицидите във водата.

ПестицидиП ( ) ф б ( ) По-полярните триазини (атразин, симазин) и фенилуреа хербициди (диурон, изопротурон) и

хлороацетанилид алахлор могат да бъдат анализирани с ТХ-МС.

М (МГО) бМетодът за границите на откриване (МГО), методите на многосъставните пестициди на базаТФЕ или ТТЕ, последвани от ТХ–МС2 обикновено обхващат 1–15 ng/l и това е достатъчно, за да отговорят на изискванията на РДВ в повечето случаи.

СГС-СКОС обаче и по-специално тези за другите повърхностни води за ендосулфан,хексахлоросилохексан и сбора от циклодиен пестицидите алдрин, диелдрин, ендрин и изодрин са значително по ниски отколкото типичната ГКИ на традиционно прилаганите изодрин са значително по-ниски, отколкото типичната ГКИ на традиционно прилаганите аналитични методи.

Пестицидите без ароматна структура като глифосат най широко използваният сега Пестицидите без ароматна структура като глифосат, най-широко използваният сега хербицид, включително неговите метаболити AMPA и глуфосинат могат да бъдат анализирани само чрез методите ГХ- или ТХ-МС след дериватизация.

Съединенията на перфлуорооктан сулфонат (PFOS)Перфлуорооктан карбоксилати и сулфонати са в нововъзникващия клас екологични Перфлуорооктан карбоксилати и сулфонати са в нововъзникващия клас екологични

замърсители, които са водоразтворими и устойчиви. Перфлуорооктансулфонат (PFOS) и Перфлуорооктаноична киселина (PFOA) са предложени като нови приоритетни вещества в РДВ от Европейския Парламент РДВ от Европейския Парламент.

Оказа се, че те са широко разпространени във водната среда. Тъй като РДВ изисква също мониторинг върху други замърсители, значително количество от които влиза в речните р р у дру р , рбасейни, както вече споменахме, анализите на съединенията на PF като специфични замърсители на речните басейни може да се окажат необходими за дадени райони в Европа.

ТХ-елетроспрейна йонизация-МС (LC-ESI-MS) и по-специално ТХ-МС2 са най-често използваните аналитични техники за измерване на съединенията на PF. LC-TOF-MS е предложен също като високоселективен и чувствителен метод.

Различни видове колони са използвани, включително напълно хидрофобни (C18) , смесенихидрофобни/поларни (напр. Oasis HLB) и слаба обмяна на аниони - фази (WAX)-вид. Като се използват тези адсорбенти обаче възстановяването на къси вериги на съединенията на PF с използват тези адсорбенти обаче, възстановяването на къси вериги на съединенията на PF с алкил-вериги с по-малко от 6 въглеродни атома е недостатъчно.

Перфлуоринатни съединения (PFCs)Качеството на анализа на PFC се подобри значително през последните години, както беше

показано на наскоро организираните съпоставяния на лабораториите в рамките на проекта PERFORCE.

Резултатите от първите световни интерлабораторни проучвания на съединенията на PFвъв водата през 2005 показаха лошо изпълнение, като само няколко лаборатории постигнаха задоволителни резултати.

За разлика от това проучване 3тият интерлабораторен опит върху съединенията на PF, проведен през 2007 посочи много обнадеждаващи резултати, като показа, че болшинството от участващите лаборатории успяха да анализират правилно съединенията на PF при

б Т б интерсъпоставката на пробите. Тези постижения сравнени с първото интерлабораторлно проучване могат да бъдат обяснени главно чрез използването на общите местни и 13C-стандарти за етикиране на PFC, но също обяснен и с по-добрия контрол върху бланките и големия опит придобит от лабораториите през последната годинаголемия опит, придобит от лабораториите през последната година.

Изводи

Като направим преглед на сегашното състояние на мониторинга върху химичните замърсители, за да оценим статуса на качеството на водите, се вижда, че около 75% от 41 р , д ц у д , д ,опасни вещества, за които за цяла Европа бяха предложени СКОС може надеждно да бъде осъществен мониторинг във водата с приемлива неточност при прилагането на съществуващите сега стандартизирани методи, въпреки че има някакви ограничения за уприложимостта и неточността при оценяване изпълнението на някои методи.

За мониторинга на химичните замърсители във водите има трудности при някои вещества, по-точно при късо-верижните хлорирани парафини (SCCPs), полибромирани дифенил етери(PBDEs), съединенията на трибутилкалая, някои органохлорин пестициди и 6-ring ПАВ (PAHs),

основно поради липса на валидирани, достатъчно чувствителни митоди, които са приложими в рутинни лабораторни условия. СГС-СКОС за тези съединения (с изключение на SCCPs) са значително по-ниски от типичните граници на количественото изражение (ГКИ) за обикновено

б прилаганите аналитични методи, особено когато се има предвид предложения минимален критерий за изпълнение ГКИ по-малък от 30% от СКОС.

Спешно трябва да продължи проучването за подобряване на чувствителността на сегашните техники и да се разработят нови практически методологии като ТХ-МС-МС.

bg 06 ib en 01 “ води 3.3: 17-19 2009old.iss.it/binary/aqua/cont/ferretti_lc_ms_ surface...

Documents