LC-MS/MS und Reinstwasser - die perfekte Partnerschaft für die Umweltforschung

Die vielfältigen Einsatzgebiete der Flüssigchromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (LC-MS/MS) ändern nichts an einem Grundsatz: LC-MS/MS benötigt zuverlässiges Reinstwasser.

Moderne LC-MS als Analyseverfahren wäre nicht mal halb so leistungsfähig, wenn Ultra Pure Water bzw. Reinstwasser nicht zur Minimierung von Verunreinigungen bei der Vorbereitung von Proben, Standards und Blindproben sowie für die mobilen Phasen zum Einsatz käme. Wir zeigen die Bandbreite dieser Anwendungen und ihre Vorteile, anhand einiger Beispiele aus der Umwelt-Forschung mit Reinstwasser.

Beispiel Grundwasser

Die Kontamination des Grundwassers wird normalerweise auf menschliche Aktivitäten zurückgeführt, aber es gibt eine Reihe natürlich vorkommender Toxine, die natürliche Gewässer ebenfalls kontaminieren können. Zwei dieser Substanzen sind das Karzinogen Ptaquilosid und sein Abbauprodukt Pterosin B. Clauson-Kaas et al¹ haben 2016 die Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit einer Methode erhöhen können, die zur Bestimmung solcher Substanzen in natürlichen Gewässern dient. Dies geschah mittels Festphasenextraktion und UPLC-MS/MS. Als interner Standard wurde Loganin verwendet und der Gesamtlaufzyklus konnte auf nur 5 min reduziert werden. Die Nachweisgrenzen lagen bei 8 bzw. 4 ng/L. Durch Puffern der Proben auf pH 5,5 mit Ammoniumacetat vor dem Transport verbesserte sich die Genauigkeit der internen Standardmessung signifikant.

Beispiel Trinkwasser

In einer breit angelegten Studie zu Pestiziden in Trinkwasserquellen in den Niederlanden entwickelten Rosa Sjerps et al.² eine LC-MS/MS-Methode speziell für 24 erst kürzlich zugelassene Pestizide, die aufgrund ihrer besonderen Mobilität und Persistenz ausgewählt wurden. 15 dieser Pestizide wurden nachgewiesen, davon sieben in Konzentrationen oberhalb der erlaubten Norm der Wasserrahmenrichtlinie. In den höchsten Konzentrationen wurden zwei Neonicotinoide gefunden: Acetamiprid (1,1 mg/l) und Thiamethoxam (0,4 mg/l). Insgesamt zeigte die Studie, dass die Überwachung von Pestiziden in Trinkwasserquellen in den Niederlanden von großer Wichtigkeit ist. In einem Drittel der untersuchten Gebiete überstieg die Konzentration von Pestiziden und/oder Metaboliten die gesetzlichen Grenzwerte. Das Vorkommen erst kürzlich zugelassener Pestizide in Trinkwasserquellen hat damit gezeigt, wie wichtig es ist, routinemäßige Überwachungsmethoden immer auf dem neuesten Stand zu halten.

Beispiel Oberflächenwasser

Benzisothiazolinon wird in Kosmetikprodukten (z. B. Handwäsche, Sonnencreme, Lufterfrischer) als Konservierungsmittel und im industriellen Maßstab als Biozid an Gebäuden (zur Abtötung von Pilzen auf Dächern und Gebäuden) sowie als Konservierungsmittel in Farben und Reinigungsmitteln verwendet. Seine weit verbreitete Verwendung führt unweigerlich auch zu seinem Vorkommen in der Umwelt. Varga³ hat die Photolyse von Benzisothiazolinon in Wasser untersucht und bei dem vierzehn Produkte entstehen sowie deren Strukturen mit GC-MS, FT-ICR-MS und LC-MS/MS identifiziert. Zur Bewertung der toxischen Eigenschaften wurden orale LD50-Werte von Ratten verwendet. Die Photoprodukte mit einer Phenol- oder Sulfinogruppe waren sogar noch toxischer als Benzisothiazolinon.

All diese Untersuchungen eint, neben der methodischen Gemeinsamkeit bestehend aus LC-MS/MS und der thematischen Auseinandersetzung, auch der Einsatz der modularen PURELAB Chorus 1-Reinstwassersysteme von ELGA Labwater. Das verdeutlicht, wie perfekt stationäre Reinstwassersysteme auf die Bedürfnisse chromatographischer Methoden eingestellt sind und welchen Mehrwert sie für die Umweltforschung liefern können.

 
Quellen

1. UPLC-MS/MS determination of ptaquiloside and pterosin B in preserved natural water Frederik Clauson-Kaas, Hans Christian Bruun Hansen & Bjarne W. Strobel Analytical and Bioanalytical Chemistry volume 408, pages7981–7990(2016)
    
2. Occurrence of pesticides in Dutch drinking water sources Rosa M A Sjerps, Pascal J F Kooij, Arnaut van Loon, Annemarie P Van Wezel Chemosphere 2019 Nov. 235:510-518. doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.06.207. 
    
3. Photodegradation of benzisothiazolinone: Identification and biological activity of degradation products Zsuzsanna Varga, Edith Nicol, Stéphane Bouchonnet Chemosphere Volume 240, February 2020, 124862