.
I
RIJKSWATERSTAAT Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer
en Afvalwaterbehandeling
(RIZA)
Out wikkelen van een methode voor de bepaling van triazinen en zijn afbraakprodukten m.b.v.vaste fase extractie (SPE) en FIA-TSP-MS-MS detectie (Flow Injectie Analyse-Thermospray-TandemMassaspectrometrie). Werkdocument 94.152X
Afstudeerverslag voor het H.L.O.-chemie, algemene richting, uitgevoerd bij het RIZA, afdeling IMLO, te Lelystad. Peter Berg Hogeschool Drenthe Stagebegeleiders: Ing. R.B. Geerdink Ing. P.G.M. Kienhuis Periode: 01-04-94-01-11-94
Lelystad, oktober 1994
Ontwikkelen van een methode voor de bepaling van triazinen en zijn afbraakprodukten m.b.v.vaste fase extractie (SPE) en FIA-TSP-MS-MS detectie (Flow Injectie Analyse-Thermospray-TandemMassaspectrometrie).
Werkdocument 94.152X
Afstudeerverslag voor het H.L.O.-chemie, algemene richting, uitgevoerd bij het RIZA, afdeling IMLO, te Lelystad. Peter Berg Hogeschool Drenthe Stagebegeleiders: Ing. R.B. Geerdink Ing. P.G.M. Kienhuis Periode: 01-04-94-01-11-94
Lelystad, oktober 1994
N.B.
De inhoud van dit werkdocument hoeft niet noodzakelijkerwijs in overeenstemming te zijn met de visie van het Ministerie van Verkeer en Waterstaat.
VOORWOORD Dit afstudeerverslag is tot stand gekomen na een experimenteel onderzoek van zeven maanden. De stageperiode ging uit van de Hogeschool Drenthe te Emmen, afdeling Hoger Laboratorium Onderwijs (HLO) en werd van daaruit begeleid door de Ir. C.J. Meijer. Ik wil alle medewerkers verspreid over de hele dienst bedanken voor de hulp en ondersteuning die ik gehad heb. Speciaal wil ik mijn beide stagebegeleiders, Rene Geerdink en Paui Kienhuis bedanken voor de begeleiding en de prettige samenwerking tijdens de stage- en afstudeerperiode.
INHOUDSOPGAVE
1.1 Samenvatting
1
1.2 Summary
2
1.3 Afkortingen en termen
3
2. Inleiding
S
2.1 RIZA 2.2 Algemeen 2.3 Probleemstelling 2.4 Doelstelling van het onderzoek
3. Theorie 3.1 Massaspectrometrie 3.1.1 Algemeen 3.1.2Triple Stage Quadrupole 3.1.3Electronen Multiplier 3.2 Solid Phase Extractie 3.3 Interne en externe standaard 3.4 Triazinen
4. Experimenteel 4.1 Opzet van het onderzoek 4.2 Oplossingen 4.3 Chemicalien 4.4 Apparatuur
5. Resultaten en discussie 5.1 Optimalisatie van de ionisatie en fragmentatie 5.2 Optimalisatie van de detectiegrootheden 5.2.1 Multiplier spanning 5.2.2Electronen multiplier versterking 5.2.3Conversie dynode spanning 5.2.4Lineariteit van 14 verbindingen bij FIA-TSP-MS-MS 5.3Toepassen van SPE op 24 componenten 5.3.1 Hoeveelheid kolommateriaal 5.3.2Hoeveelheid elutievloeistof 5.3.3pH van het monster 5.3.4 Concentratie van het toegevoegd zout aan het monster 5.3.5 Samenvatting van de optimalisatie van de SPE 5.3.6Doorbraakvolume 5.3.7Herhaalbaarheid en recovery 5.3.8 Lineariteit en detectiegrens 5.3.9Samenvatting van de grootheden
5 6 6 6
8 8 8 8 10 11 12 13
15 15 17 19 20
21 21 22 22 23 23 24 25 26 26 26 28 28 28 29 30 30
INHOUDSOPGAVE
5.4Toepassen van interne en externe standaard 5.4.1 Interne standaard 5.4.2 Externe standaard 5.5 Het meten van monsters met de ontwikkelde methode
32 32 32 32
6. Conclusies
34
7. Aanbevelingen
36
8. Literatuur
37
9. Bijlagen
38
1.1 Samenvatting Triazinen zijn herbiciden die veel in de land- en tuinbouw gebruikt worden en kunnen daardoor samen met hun afbraakprodukten voorkomen als microverontreinigingen in grond- en oppervlaktewater. Alleen voor atrazine en simazine is er een routinematige screeningmethode m.b.v.gaschromatografie aanwezig. Voor de bepaling van triazinen en hun afbraakprodukten is geen meetmethode beschikbaar. In dit verslag wordt de opzet van een screening methode beschreven waarmee 12 triazinen (waaronder atrazine, simazine en anilazine) en 10 afbraakprodukten van triazinen in oppervlaktewater m.b.v. flow injectie analyse - thermospray -tandem massaspectrometrie (FIA-TSP-MS-MS) bepaald kunnen worden. Met de ontwikkelde methode zijn de volgende 12 triazinen en 10 afbraakprodukten van triazine te bepalen: anilazine, simetryn, atrazine-desethyl (atra-...),atra-desisopropyl, atra-desethyl-desisopropyl (ADEDI), atra-2-hydroxy, atra-desethyl-2-hydroxy (ADE2H), atra-desisopropyl-2-hydroxy (ADI2H), simazine-2-hydroxy, propazine-2hydroxy, terbutylazine-desethyl (TERBDE), terbutylazine-2-hydroxy en de tien triazinen die in het stageonderzoek zijn behandeld (ametryn, desmetryn, metribuzin, prometryn, terbutryn, atrazine, cyanazine, propazine, simazine en terbutylazine). De massaspectrometrische analyse wordt in de selectieve reactie monitoring-mode (SRM) uitgevoerd. Hierbij wordt in de eerste quadrupole de gewenste ionen 6&n voor een geselecteerd. In de tweede quadrupole worden de geselecteerde ionen gefragmenteerd d.m.v.een botsspanning in combinatie met een botsingsgas en in de derde quadrupole worden de fragmenten (dochterionen) geselecteerd. Detectie geschiedt met een electronen multiplier. Eerst zijn de ionisatie- en fragmentatieparameters geoptimaliseerd. Triazinen en hun afbraakprodukten worden met positieve chemische ionisatie (PCI) tot hoofdzakelijk ionen met [M+l] + (molmassa + 1, lading 1+) gei'oniseerd. Anilazine ondergaat tijdens de PCI in aanwezigheid van ammoniumionen substitutie, want er wordt tin chlooratoom door een aminogroep vervangen, zodat er een [M-18]+ gevormd wordt. De optimum ionisatieomstandigheden voor anilazine, simetryn en de 10 afbraakprodukten komen overeen met de 10 triazinen uit het stageonderzoek (lit. 1): bron temperatuur = 200°C, vaporizer temperatuur = 115°C,discharge spanning = 2000 V, repeller spanning = 20 V en een oplossing van 0.5M NH4Ac:MeOH (90:10;v/v).Er is optimale fragmentatie bij 3 - 3,5 millitorr argondruk. De electronen multiplier bevat enkele parameters die invloed hebben op de signaal/ruisverhouding. Zo is voor de multiplier spanning een optimale signaal/ruisverhouding bij 2700 V gevonden en voor de conversie dynode spanning bij -20 kV. Bij electronen multiplier versterking 9 is de signaal/ruisverhouding optimaal. Omdat oppervlaktewater geanalyseerd wordt, moeten de monsters eerst geextraheerd worden m.b.v. solid phase extraction (SPE, vaste fase extractie) om vervuiling van de ionenbron en verstopping van de TSP te voorkomen. Er wordt gebruik gemaakt van de C18-Polar Plus-kolom welke matig polaire stoffen (zoals triazinen en hun afbraakprodukten zijn) uit een polair medium kan extraheren. De recovery van de 22 componenten is minimaal 60% en de relatieve standaarddeviatie is matig tot redelijk goed te noemen (tot 25%), behalve voor simazine welke een relatieve standaarddevia1
tie heeft van 39%. Doorbraak is alleen voor ADEDI gevaarlijk, want deze component breekt al bij 30 ml door. TERBDE breekt bij 50 ml door en de overige componenten bij 60 ml of meer. De volgende optimum omstandigheden voor SPE zijn gevonden: hoeveelheid kolom materiaal: 1000 mg C18-Polar Plus, hoeveelheid elutievloeistof: 5 ml methanol, pH = 7,2,hoeveelheid toegevoegd zout: IM NH4Ac. Het zout wordt toegevoegd om een goede recovery voor anilazine te verkrijgen, want zonder zout heeft anilazine een recovery van slechts enkele procenten. Atrazine-desethyl-desisopropyl-2-hydroxy is aan het begin ook in de bepaling opgenomen, maar vanwege de slechte recovery en herhaalbaarheid (en als gevolg daarvan de hoge detectiegrens) is deze verbinding uit de bepaling. Het detectieniveau voor de componenten ligt tussen 0,1 en 0,5/xg/l.Om de betrouwbaarheid van de methode te verhogen, wordt er tijdens de bepaling een interne standaard (atrazine-ethylamine-D5) toegevoegd. Met de ontwikkelde methode zijn oppervlaktewater monsters geanalyseerd. De gevonden concentraties zijn alien vermenigvuldigd met een responsfactor. Deze factor is afkomstig van de interne standaard. In alle monsters werden de afbraakprodukten ADE2H en ADI2H aangetroffen met concentraties boven de detectiegrens in de range 0,25 - 2,5 /xg/1. Atrazine, simazine, ADEDI en anilazine werden in de meeste monsters boven de detectiegrens aangetroffen (tussen 0,25 - 0,9 /xg/1).
1.2 Summary Triazines are herbicides, used in the agricultural industry and thereby are together with their breakdown products present as micropollutants in ground- and surfacewater. A screeningmethod on a regular base by gaschromatography is present only for simazine and atrazine. A method to determinate triazines and their breakdown products is not available. This report describes the set up of a screening method to determine 12 triazines (under which atrazine, simazine and anilazine) and ten triazine breakdown products in surfacewater by flow injection analysis - thermospray - tandem mass spectrometry (FIA-TSP-MS-MS). The next twelve triazines and ten breakdown products can be determined with this screening method: anilazine, simetryn, atrazine-desethyl (atra-...),atra-desisopropyl, atra-desethyl-desisopropyl (ADEDI), atra-2-hydroxy, atra-desethyl-2-hydroxy (ADE2H), atra-desisopropyl-2-hydroxy (ADI2H), simazine-2-hydroxy, propazine-2hydroxy, terbutylazine-desethyl (TERBDE), terbutylazine-2-hydroxy and the ten triazines treated during the investigation of the term of probation (ametryn, desmetryn, metribuzin, prometryn, terbutryn, atrazine, cyanazine, propazine, simazine and terbutylazine). The selective reacrion monitoring-mode (SRM) is used during mass spectrometric analysis. The desired ions are selected in the first quadrupole one by one. The selected ions are fragmentated in the second quadrupole by means of a collision voltage in combination with a collisiongas. The fragments (daughterions) are selected in the third quadrupole (just as in the first quadrupole). Detection takes place by an electron multiplier. The ionization- and fragmentationparameters are optimized first. With positive
chemical ionization (PCI) triazines and their breakdown products are ionized to mainly ions with [M+l] + (molar mass + 1, charge +1). Anilazine undergoes substitution in presence of ammoniumions during PCI, because one chlorineatom is replaced by an aminogroup so that [M-18]+ has been formed. The optimum ionizationcircumstances for anilazine, simetryn and the ten breakdown products agree with those of the ten triazines of the term of probation (lit. 1): source temperature = 200°C, vaporizer temperature = 115°C,discharge voltage = 2000 V, repeller voltage = 20 V and a solution of 0,5M NH4Ac: MeOH (90:10;v/v).Optimum fragmentation occurs at 3 - 3,5 millitorr collision pressure. The electron multiplier contains a couple parameters which have influence at the signal/noise-ratio. This signal/noise-ratio is optimal at a multiplier voltage of 2700 V and a conversion dynode voltage of -20 kV. With an electrometer gain of 9 the signal/noise-ratio is optimal. The surfacewater samples are first led over a column to carry out SPE to prevent the ionsource from pollution and the TSP from clogging. C18-Polar Plus-columns are used and they ar able to extract moderately polar compounds (like triazines and their breakdown products) out of a polar medium. The recovery of the 22 compounds is at least 60% and the relative standarddeviation (rsd) is moderate to reasonable good (up to 25%), except simazine which has an rsd of 39%. Breakthrough is dangerous only for ADEDI, because this compound allready breaks through with 30 ml. TERBDE has a breakthrough volume of 50 ml and the remaining compounds with 60 ml or more. The next optimum circumstances are found for SPE: amount of columnmaterial: 1000 mg C18-Polar Plus, amount of elutionfluid: 5 ml MeOH, pH = 7,2, amount added salt: 1M NH4Ac. The salt is added to get a good recovery for anilazine, because without salt the recovery of anilazine decreased to only a couple of percents. Atrazinedesethyl-desisopropyl-2-hydroxy was analyzed at the beginning, but this compound is removed out of the determination because of its bad recovery and repeatability. The level of detection lies at 0,1 - 0,5 tig/1. During determination an internal standard (atrazine-ethylamine-D5) is added to raise the reliability of the method. Surfacewater samples are analyzed with this developed method. The calculated concentrations are all mulitplied with a responsfactor. This factor is from the internal standard. ADE2H and ADI2H are found in all samples with concentrations above their limit of detection in the range 0,25 - 2,5 itg/1. ADEDI, atrazine, simazine and anilazine are found in most of the samples above their detection limit.
1.3 Afkortingen en termen A2H ACN ADE ADE2H ADEDI ADEDI2H ADI ADI2H
Atrazine-2-hydroxy Acetonitril Atrazine-desethyl Atrazine-desethyl-2-hydroxy Atrazine-desethyl-desisopropyl Atrazine-desethyl-desisopropyl-2-hydroxy Atrazine-desisopropyl Atrazine-desisopropyl-2-hydroxy
ATRA-D5 base-peak CDYN COFF CPR dochterion Em» ELGAIN ES FIA ICL IS MeOH MSMS NH4Ac parention psm
PCI PROP2H rsd RIZA S/R SIMA2H SPE SRM Tva
TERB2H TERBDE TSP TSQ Vd,
vrep
Atrazine-ethylamine-D5 Ion dat na fragmentatie het meest gevormd is Conversie Dynode spanning Botsspanning (Collision OFFset; Argongasdruk (Collision PRessure) Ion gevormd na fragmentatie van een parention Multiplier spanning Electronen multiplier versterking Externe standaard Flow injectie analyse Instrument control language, software voor het aansturen van de TSQ Interne standaard Methanol Tandem massaspectrometrie Ammoniumacetaat Ion dat na ionisatie geselecteerd wordt en waarvan de fragmentatie wordt vervolgd Parent set massa, massa van het parention Positieve chemische ionisatie Propazine-2-hydroxy Relatieve standaarddeviatie Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling Signaal/ruisverhouding Simazine-2-hydroxy Vaste fase extractie (Solid Phase Extraction) Selectieve Reactie Monitoring Vaporizer temperatuur Terbutylazine-2-hydroxy Terbutylazine-desethyl Thermospray Triple Stage Quadrupool Discharge spanning Repeller spanning
2. Inleiding 2.1 RIZA In 1920 is het RIZA (Rijksinstituut voor Zuivering van Afvalwater) opgericht met als hoofdtaak: "het aangeven van grondslagen van de plannen tot zuivering van huishoudelijk- en industrieel afvalwater." Met het in werking treden van de Wet Verontreiniging Oppervlaktewateren (= WVO) in 1970 werden de taken aan de tijd aangepast.In de WVO is de doelstelling (art.32 lid 1) van het RIZA gegeven: "Er is een rijksinstituut voor zuivering van afvalwater, belast met het wetenschappelijke en praktische onderzoek van de hoedanigheid van oppervlaktewateren en van de wijze waarop deze kunnen worden beschermd tegen verontreinigingen in welke vorm dan ook en voorts met het geven van adviezen betreffende met het oog op die bescherming te treffen voorzieningen." Door een integratie van het RIZA, delen van de directie Waterhuishouding en Waterbeweging en de Deltadienst is in 1985 de Dienst Binnenwateren/RIZA (DBW/RIZA) ontstaan. DBW/RIZA had als taak het verrichten van onderzoek en het uitbrengen van adviezen over de waterhuishouding in kwalitatieve en/of kwantitatieve zin. In 1991 is de naam DBW/RIZA veranderd in RIZA (Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling). De hoofddoelstelling van het RIZA is: "het bevorderen van een maatschappelijk gewenste waterhuishouding van de binnenwateren, welke de zorg omvat van het op en in de bodem vrij aanwezige water, met het oog op de vele belangen die daarbij in het geding zijn."Het RIZA verleent technisch-wetenschappelijke ondersteuning aan het beleid en het beheer van de oppervlaktewateren en het grondwater. Het instituut verricht daartoe eigen onderzoek en draagt onderzoek op aan andere wetenschappelijke instituten. De laboratoria van het RIZA onderzoeken ondermeer monsters oppervlaktewater, afvalwater, zwevende stof, sediment en organismen, die via een bepaald schema door monsternemers worden aangeboden. In Lelystad bevinden zich de centrale laboratoria die onderverdeeld zijn in anorganische analyse en organische analyse. De laboratoria onderzoeken monsters op de aanwezigheid van stoffen die van nature niet of slechts in lage concentratie voorkomen, d.w.z.stoffen veelal van organische (bijv. gechloreerde verbindingen, zoals PCB's) of anorganische aard (bijv. zware metalen). Tevens onderbouwen de laboratoria, door het verrichten van onderzoek, de eventueel te nemen maatregelen en stellen zij het effect van genomen maatregelen vast. Verder bevindt er zich een laboratorium in Dordrecht, speciaal voor het onderzoek van monsters afvalwater. Er wordt door het instituut een landelijk automatisch meetnet beheerd, bestaande uit 4 meetstations: 1 onbemand: Kampen
3 bemande:
Lobith, Eijsden en Keizersveer.
Het afstudeeronderzoek is verricht bij het Laboratorium voor Organische analyse (IMLO). Dit laboratorium is een onderafdeling van de hoofdafdeling IM (Informatie en Meettechnieken); een klein deel van het laboratorium houdt zich bezig met het ontwikkelen, de normalisatie (in nationaal, Europees en mondiaal verband) en de optimalisatie van bepalingsmethoden ten behoeve van andere laboratoria en heeft binnen het instituut een adviserende en ondersteunende functie. 2.2 Algemeen Het waterkwaliteitsbeleid wordt weergegeven in de Derde Nota Waterhuishouding (NW3, 1989, lit.2). In deze nota worden de hoofdlijnen van het beleid voor de landelijke waterhuishouding aangegeven. Met betrekking tot organische microverontreinigingen (waaronder bestrijdingsmiddelen) is het einddoel dat de emissies naar grond- en oppervlaktewater verminderd worden in de orde van 90%. 2.3 Probleemstelling De triazinen waar dit onderzoek op gebaseerd is, zijn herbiciden. Het zijn matig polaire stoffen die goed in water oplossen en daarom risico's voor flora en fauna met zich meebrengen. Vooral het wegspoelen in grond- en oppervlaktewater van de bestrijdingsmiddelen zelf of van hun afbraakprodukten levert voor het milieu gevaar op. De wettelijke drinkwaternorm voor triazinen is dat er maximaal 0,1 tig/Ivan e£n triazine en totaal niet meer dan 0,5 /xg/1 triazinen in oppervlaktewater aanwezig mag zijn. Atrazine staat tegenwoordig op de zwarte lijst, d.w.z.het gebruik ervan is of wordt verboden. Toch wordt atrazine nog steeds toegepast, maar als vervanger hiervoor wordt in de landbouw anilazine ingevoerd. Voor het aantonen en meten van triazinen is, behalve voor atrazine en simazine, nog geen methode bij het RIZA aanwezig. 2.4DoeIstelIing van het onderzoek Tijdens de stageperiode is onderzoek verricht naar de optimale omstandigheden waarmee 10 triazinen m.b.v flow injectie analyse - thermospray - tandem massaspectrometrie (FIA-TSP-MS-MS) geanalyseerd kunnen worden. Van de afbraakprodukten en metabolieten van triazinen, alsmede van anilazine is zeer weinig bekend. Gedurende de afstudeerperiode zijn de optimale analyseomstandigheden voor anilazine, simetryn en 11 afbraakprodukten van triazinen onderzocht. Oppervlaktewater bevat ook zouten en humusachtige stoffen. Indien er teveel stoffen in het thermospray interface (TSP) komen, kan deze verstopt raken. De ionenbron kan ook vervuild raken en zal de massaspectrometrische analyse niet geheel betrouwbaar zijn. De triazinen zullen daarom eerst zoveel mogelijk uit het oppervlaktewater geextraheerd moeten worden. Deze extractiestap dient als filter en geeft tevens een zekere concentrering van de stoffen. Het doel van het onderzoek is het opzetten van een snelle en betrouwbare methode voor de bepaling van in totaal 23 triazinen en afbraakprodukten van triazinen in
oppervlaktewater m.b.v. FIA-TSP-MS-MS voorafgegaan door SPE. Met deze methode moet aangegeven kunnen worden welke monsters wel, maar ook welke monsters zeker geen triazinen of afbraakprodukten van triazinen boven een bepaalde concentratie bevatten (= screening). Getracht wordt de volgende zaken te onderzoeken: - Optimalisatie van de ionisatie en fragmentatie voor de 13 stoffen die aan de lijst van 10 stoffen uit het stageonderzoek worden toegevoegd. Er wordt naar een zo groot mogelijk signaal voor elke component en fragment gezocht. - Optimalisatie van enkele detectieparameters teneinde een zo groot mogelijke signaal/ruis-verhouding (S/R) te verkrijgen. - Onderzoek naar het toepassen van een gelabelde verbinding (atrazine-ethylamineD5) bij de bepaling van triazinen. Dit dient om de betrouwbaarheid van de ontwikkelde methode te vergroten. - Toepassen van SPE als filtratiestap van o.a. zouten en als concentreringsstap voor triazinen. - Door validatie van de methode de juistheid van de methode te bepalen. - Verschillende monsters oppervlaktewater te analyseren.
3. Theorie 3.1 Massaspectrometrie 3.1.1 Algemeen De eerste massaspectrometers waren opgebouwd uit een elektnschen/of een magnetischc sector. In de elektrische sector werden de ionen vcrsneld.en in de ma°neusche sector werden de ionen afgebogen en geschetden op bas.s van hun m S S a v e r h o u d i n c . Vanaf 1970 zijn er ook massaspectrometers met quadrupolen. Se f jn opgebouwd "uit vier ronde of hyperbolische staven die in een vierkant aaan opaeste d Over de quadrupool staat een gelijkspanntng die ervoor ^ r g t dat de ionen e'futte ktnetische energie hebben. De ktnetische energie W « ™ * " * lane "enoea in de quadrupool aanwezig zijn om te worden geschetden op hun 'rassilad^gsverhoudmg en kort genoeg om met teveel te botsen ofiewe dejuute snelheid hebben) Tevens wordt er een wisselspanmng over de quadrupool aangelegd die ervoor zorgt dat alleen de gewenste ,onen met een specifieke massa/ladtngsverhouding het eind van de quadrupool kunnen bereiken en de rest met. 3.1.2Triple Stage Quadrupole De Triple Stage Quadrupole (TSQ) is een tandem massaspectrometer (MSMS) die: is oWbouwd uit dne quadrupolen op rij. In figuur 3.1 staat een afbeeldingjan, de TSP met de ionenbron, zoals die in de TSQ van Finnigan ( d e l ^ ™ i ™ * f * ^ . TSQ) is opgebouwd. De ontwikkelde methode maakt gebruik van ^ SRM-«udy*me hode (Selectieve Reactie Monitoring), welke hieronder beschreven wordt Het is een methode waarbij continu slechts een beperkt aantal ionen gedetecteerd worden. Door dit Ideine a l L ' neemt de gevoeligheid van ana.yseren toe. In lit. 6 worden andere analysemethoden beschreven.
To Vacuum Pump
I
/
ruTv— - '.. if!
;
,
LC Ertlueni
Figuur 3.1:
Schematische weergave van een TSP-interface
De vloeistof van de LC of FIA komt de vaporizer (een capillair ** ™ ^ . ™ ^ van heT thermospray interface (TSP) binnen. De vloeistof zal grotendeels verdampen. 8
De rest van de vloeistof zal door de hoge temperatuur en expansie van de vloeistof in de ionenbron als een spray vernevelen en hierbij worden de aanwezige verbindingen geioniseerd door positieve dan wel negatieve chemische ionisatie (respectievelijk PCI en NCI). Ionisatie kan plaatsvinden door het toevoegen van een vluchtig bufferzout. Over het algemeen wordt bij PCI een proton door de zoutionen afgestaan welke door de andere aanwezige verbindingen zal worden opgenomen. Als bufferzout wordt vaak ammoniumacetaat (NH4Ac) of ammoniumformiaat gebruikt. Indien men een spanning over een filament in de ionenbron zet heeft dit ook ionisatie tot gevolg. Deze spanning noemt men de dischargespanning (Vdi). Het resultaat bij PCI is dat er vooral veel ionen gevormd worden die als massa de molmassa + proton ([M+l] + ) of molmassa + NH4* ([M+18] + ) hebben. Deze ionen geven molecuulinformatie aangezien de molmassa uit de ionen afgeleid kan worden. Na de ionisatie worden de ionen naar de quadrupolen die loodrecht op de stroomrichting van de vloeistof/damp in de ionenbron staan, "gestuurd". De ionen worden naar de quadrupolen aangetrokken door drie lenzen die tussen ionenbron en de eerste quadrupool (Ql) opgesteld staan. Over deze lenzen staat een gelijkspanning tegengesteld aan de lading van de gewenste ionen die er voor zorgt dat de ionen naar Ql worden gezogen. In elke lens bevindt zich een gaatje waar de ionenstroom doorheen gaat. Deze ionenstroom wordt zodoende gefocusseerd Ql ingeleid. Tevens worden door een repellerelectrode positieve dan wel negatieve ionen (gelijk aan de lading die over deze electrode) naar Ql afgestoten. De spanning tussen de repellerelectrode en de wand van de ionenbron wordt repeller spanning (Vrep) genoemd. Deze electrode bevindt zich aan de andere kant van de vloeistof/dampstroom gezien vanaf de drie quadrupolen (zie figuur 3.1). De eerste quadrupool (Ql) wordt als massafilter (selectie van ionen) gebruikt. Alleen ionen (en neutrale verbindingen) van i€n bepaalde m/z-verhouding zullen als gevolg van een ingestelde wisselspanning die over Ql staat, het eind van Ql halen en vervolgens de tweede quadrupool (Q2) binnengaan. De ionen die doorgelaten moeten worden, kunnen worden opgegeven d.m.v.hun massa. De ionen die na ionisatie door Ql geselecteerd worden, worden parentionen genoemd en hebben een bijbehorende massa (parent set massa, psm). De andere ionen kunnen door hun massa en lading niet met de golvende beweging van de wisselspanning in de pas lopen en bereiken Q2 niet. In Q2 vindt fragmentatie van het parention plaats door een combinatie van versnelling door een spanning (botsspanning (Collision OFFset, COFF)) en een botsingsgas (argon) die onder een bepaalde druk (enkele millitorr) in Q2 aanwezig is (botsingsgasdruk (Collision PRessure, CPR)). De fragmenten worden dochterionen genoemd en bereiken (indien de CPR niet te hoog is) alien het eind van Q2. Door de bouw van Q2 (hij is gebogen) zullen neutrale deeltjes Q3 niet kunnen bereiken. In Q3 worden de dochterionen een voor 66n geselecteerd en doorgelaten, waarna ze gedetecteerd worden door een multiplier. Tussen Ql en Q2 en tussen Q2 en Q3 (zie figuur 3.2) staan drie lenzen met in elke lens een klein gaatje in het midden waar de ionen kunnen passeren. De lenzen hebben drie functies, namelijk: 1. Afschermen van Ql en Q3 voor het botsingsgas in Q2. Indien het gas ook in Ql en/of Q3 is, kan het daar ook fragmentatie veroorzaken. Dit zal de gevoeligheid van het apparaat nadelig be'invloeden. 2. Afschermen van de spanningsvelden van de quadrupolen onderling.
3. Focusseren van de ionenstroom. Tussen Q3 en de electronen multiplier bevinden zich twee lenzen. Ook deze vormen een buffer voor de spanningsvelden van Q3 en de electronen multiplier. Beide lenzen hebben ook een klein gaatje in het midden. 3.1.3 Electronen Multiplier De TSQ is uitgerust met een 20 kV conversie dynode/electronen multiplier die zowel positieve als negatieve ionen kan detecteren. Hij is opgebouwd uit een hoogspanning conversie dynode en een continue-dynode electronen multiplier. In figuur 3.2 staat een schematische weergave van de electronen multiplier. hoogspanning conversie dynode baan vd ionenstroom baan van neutrale en rdntgendeeltjes baan vd secundaire deeltjes
••
kathode continue dynode elecrxop.en multioiier electronen multiplier —• hoogspanning ——s" Figuur 3.2:
stroomversterker
Schematische weergave van de 20 kV conversie dynode/electronen multiplier
De hoogspanning conversie dynode is een concaaf metaal oppervlak in de vorm van een parabolische reflector die rechts van de ionenstroom is opgesteld. Er kan een spanning van ±3 kV tot ±20 kV over deze dynode worden gezet. De spanning over de conversie dynode zorgt ervoor dat de ionen die uit de derde quadrupole komen naar deze dynode worden getrokken en met het metalen oppervlak botsen. Neutrale deeltjes en rdntgendeeltjes die in Q3 gevormd zijn, zullen rechtdoor gaan en uit het systeem worden afgevoerd. Door de botsing van de ionen met het metalen oppervlak worden er een of meer secundaire deeltjes geproduceerd. De secundaire deeltjes kunnen positieve ionen, negatieve ionen, electronen en/of neutrale deeltjes zijn. Indien positieve ionen op de negatief geladen dynode botsen, zijn de electronen en negatieve deeltjes de secundaire deeltjes waar men in gei'nteresseerd is. Andersom geldt dat bij negatieve ionen de positieve secundaire deeltjes de interessante deeltjes zijn. De secundaire deeltjes worden gefocusseerd en versneld de continue-dynode electronen multiplier ingestuurd. De secundaire deeltjes botsen met de kathode van de continue dynode en genereren zo meerdere electronen. Deze electronen botsen weer met de kathodewand en zullen daardoor weer meerdere electronen genereren. Deze electronen vormen uiteindelijk een meetbaar stroompje aan het eind van de electronen multiplier, waar de electronen door de anode verzameld zijn. Een electronen multiplier versterking (ELGAIN) van 107 betekent dat voor elk deeltje dat de continue-dynode elektronen multiplier binnen 10
komt er 107 elektronen worden gegenereerd. Er moet echter wel rekening gehouden worden met de ruis. Indien deze teveel toeneemt, kan ook de S/R afnemen. De gevoeligheid neemt dan af en de opgestelde methode is niet in staat om de lage concentraties te bepalen. 3.2 Solid Phase Extractie Vaste fase extractie (Solid Phase Extractie, SPE) is een techniek die steeds meer als monstervoorbereidings- en isolatietechniek toegepast wordt. SPE is nauwkeuriger dan de conventionele extractie-, verdamping- of destillatietechnieken. Bij SPE worden de te bepalen verbindingen op een geschikte vaste fase geisoleerd en geconcentreerd. Op deze wijze is het monster in principe in zuivere vorm te analyseren en daardoor gemakkelijker te identificeren en als gevolg hiervan zal de onderste analysegrens in het algemeen lager zijn dan met de conventionele technieken. De keuze van de vaste fase wordt veelal bepaald door de monster samenstelling ( de matrix). Naast de polariteit e.d. van de te meten verbindingen is dus ook de polariteit e.d. van de matrix van belang. Het een kan niet los worden gezien van het ander. Met een eenvoudig schema kan vooraf al een keuze worden gemaakt. In figuur 3.3 staat dit schema afgebeeld.
Separation Mechanism
r
Polar (methanol. acetonitrile and ethyl acelate soluble)
Extraction Column
Button Solvent
NPC
Oral Cyano Amino Diamino
Isopropanol Methanol
LSC
Silica Gel
Isopropanol Methanol
RPC
OctaOecyl Oclyl Phenyl Cyano
Hexane Chlorotorm Melhanol
IEC
Aromatic Sulfonic Acid
Acid
IEC
Quaternary Amine
Base
NPC
Diol Cyano Amino Diamino
Isopropanol Methanol
Organic
r - > Solvent •> Moderately Point Soluble
L Organic
Non Polar Compounds (from aqueous solutions and he
Sampta
Nonpoiar
i Metal Creates
Figuur 3.3:
LSC
Silica Get
Isopropanol Methanol
RPC
OctaOecyl Octyl Phenyl Cyano
Hexane Chlorotorm Methanol
IEC
Amino Diamino
Low pH Aqueous I W HO Strong Chelators (Thiourea)
Selectie kolom materiaal en elutievloeistof 11
De voordelen van SPE ten opzichte van conventionele methoden zijn: - minder kans op verontreiniging - er kan geen emulsie gevormd worden, zoals bij vloeistof-vloeistof extractie - de kolommen worden eenmalig gebruikt - de oplosmiddelen die gebruikt worden bij de desorptie en daaropvolgende analyse zijn voor het merendeel in water oplosbaar en niet extreem toxisch - snelheid van de methode - geschiktheid voor instabiele stoffen omdat alle handelingen uitgevoerd worden bij kamertemperatuur - de SPE kolom kan gebruikt worden voor monsterconservering gedurende een langere periode of voor vervoer naar de analyseplaats Nadelen daarentegen zijn de geringe selectiviteit van de methode en de invloed van vaste deeltjes in het monster. SPE kan op twee manieren gebruikt worden, namelijk als: 1) extractie uit water 2) clean up van een extract. ad 1. Direct extractie uit een matrix. Er wordt bijvoorbeeld 50 ml oppervlaktewater geelueerd over een kolom. Na desorptie blijft er een klein volume over. Er wordt nu gesproken van monstervoorbereiding. ad 2. Isolatietechniek uit een matrix, bijvoorbeeld een extract verkregen door vloeistof-vloeistof extractie wordt over een kolom geleid met de bedoeling de gewenste verbindingen uit dit extract te isoleren van de matrix (clean-up of monsterbehandeling). Tijdens het (stage-) en afstudeeronderzoek is gewerkt met triazinen. Dit zijn componenten die matig polair zijn. Aan de hand van figuur 3 zou dan voor silica gel kolommen gekozen worden, maar silica gel verliest zijn activiteit indien het met water in aanraking komt. Er wordt daarom voor een andere kolom gekozen en in dit geval zijn octadecyl-kolommen gebruikt. Voor de methode is SPE een belangrijke stap. Zouten, zuren en andere verbindingen die in oppervlaktewatermonsters aanwezig kunnen zijn, worden met SPE verwijderd waardoor de kans op verstopping van de TSP en vervuiling van de ionenbron door al deze verbindingen afneemt. 3.3 Interne en externe standaard Een interne standaard (IS) dient als vinger aan de pols bij het experiment. Als IS wordt altijd een verbinding gekozen die absoluut niet in de matrix voor kan komen, maar wel fysische en chemische gelijkenis vertoont met de te bepalen componenten. Deze IS zal aan elk monster vooraf worden toegevoegd en wel zodanig dat hij altijd eenzelfde concentratie in de te analyseren oplossing heeft. Bij elke meting die gedaan wordt, zal de IS dan ook hetzelfde signaal moeten geven. Doet hij dit niet, dan is er iets fout gegaan tijdens de analyse. Het signaal van de andere componenten kan gecorrigeerd worden m.b.v.de IS door met responsfactoren te rekenen. Tijdens het onderzoek is atrazine-ethylamine-D5 (ATRA-D5) als IS gebruikt. Dit is atrazine waarvan de waterstofatomen van de ethyl-zijtak gesubstitueerd zijn door deuteriumatomen. Aangezien deuterium maar heel weinig in de natuur voorkomt (0,015% van het totaal aan waterstof) is het bijna onmogelijk om atrazine met vijf 12
deuteriumatomen in de natuur aan te treffen (0,015s). Deze stelling maakt het gebruik ervan uitermate geschikt als IS. Externe standaarden (ES) worden gebruikt om de signalen over een tijdsduur te controleren. Door deze controle kan worden bekeken of het signaal constant blijft (of er dus verval van de standaarden is) en welke spreiding een standaard vertoont. De recovery van onderzochte verbindingen is bepaald t.o.v. het signaal van de verbindingen van de ES. Van enkele ES worden de signalen van een verbinding gemiddeld. Met dit gemiddelde wordt een eenpuntscalibratie uitgevoerd, waarmee de recovery kan worden bepaald. Tijdens het onderzoek is als ES een oplossing gebruikt waarin de 24 componenten die bij het onderzoek gebruikt zijn in die oplossing opgelost waarin ze het hoogste signaal geven. 3.4 Triazinen Triazinen worden vooral in de land- en tuinbouw gebruikt als bestrijdingsmiddelen. Ze behoren tot de groep herbiciden, behalve anilazine welke tot de fungiciden behoort. De meest gebruikte triazinen zijn atrazine, simazine en propazine. In huishoudens wordt het middel onder meer gebruikt voor onkruidbestrijding en ter bestrijding van algengroei in vijvers. De triazinen worden voornamelijk of alleen door de ondergrondse delen opgenomen, maar enkele worden ook of uitsluitend door het blad opgenomen. Atrazine wordt bijvoorbeeld voornamelijk door het wortelstelsel opgenomen. Het wordt geconcentreerd in het meristeemweefsel van de plant. Naast remming van de fotosynthese in de plant, versnelt het de omzetting van nitraten in nitrieten en ammonia. Het heeft een lange werkingsduur. Atrazine wordt vooral toegepast in de mai'steelt. Geschat wordt dat de jaarlijkse emissie van triazinen 9 ton bedraagt. De emissies van atrazine en simazine zijn het grootst. De meeste stoffen binnen de groep van triazinen hebben een structuur die gebaseerd is op de 5-triazine structuur. Triazinen bestaan uit een zesring met beurtelings een koolstofatoom en een stikstofatoom (1,3,5-triazine). De ring bevat 3 dubbele bindingen (zoals bij benzeen). De algemene structuur van triazinen is weergegeven in figuur 3.4. De 5-triazine structuur bevat twee gesubstitueerde aminogroepen, het derde koolstofatoom in de ring bevat een chloor-, methoxy- of methylthiogroep.
Figuur 3.4:
De algemene s-triazine structuur
De tijdens het onderzoek gebruikte componenten behoorden tot de chloor- of de methylthio-l,3,5-triazinen, (respectievelijk CI-en SCH3-triazinen), behalve metribuzin 13
welke een 1,2,4-triazine is. Opvallend is het verschil in pKa-waarde. De SCH3-triazinen hebben een pK.-waarde van 4,0-4,3, terwijl de Cl-triazinen pK,-waarden hebben van 1,2- 1,8,behalve terbutylazine welke een pK,-waarde heeft van 3,05-4,51. Triazinen worden ook omgezet tot andere componenten. De belangrijkste omzettingsroutes zijn hydrolyse, fotochemische omzetting (fotolyse) en biodegradatie. In aquatiscli milieu in aanwezigheid van klei worden de triazinen omgezet door een combinatie van protonering en hydrolyse. De veronderstelde route is in figuur 3.5 weergegeven. Aanwezige humus- of fulvinezuren stimuleren deze reactie.
-KO
. KOfrV
O"
N»- a •
<*-AN
\
^ N
NV n "
srWt
Figuur 3.5:
wvv
Hydrolyse van triazinen in aanwezigheid van kleideeltjes
De verbindingen die ontstaan kunnen identiek zijn. Indien bijvoorbeeld van propazine een isopropyl-groep verwijderd wordt, ontstaat er desisopropyl-propazine. Deze heeft dezelfde structuur als desethyl-atrazine. Voor het gemak en de eenduidigheid wordt er alleen over desethyl-atrazine (ADE) gesproken. Aangezien atrazine samen met simazine het meest gebruikt wordt is het ook waarschijnlijk dat indien er een metaboliet aangetroffen wordt deze van itn van deze twee afkomstig is. Biodegradatie is het proces waarbij microorganismen de uitgangsstof omzetten tot andere verbindingen. Volledige mineralisatie van de uitgangsstof leidt tot verdwijning van de stof. Hierbij ontstaan de onschadelijke eindprodukten C0 2 en H 2 0. De vrijkomende energie en bouwstoffen worden gebruikt voor de groei van de microorganismen. Ook is gedeeltelijke mineralisatie mogelijk, waarbij naast H 2 0 en C0 2 ook omzettingsprodukten gevormd worden die per definitie niet altijd onschadelijk zijn.
14
4. Experimenteel 4.1 Opzet van het onderzoek Tijdens het onderzoek zijn de componenten die in tabel 4.1 vermeld staan gebruikt. Tabel 4.1:
Enkele gegevens van de componenten die tijdens het stage- en afstudeeronderzoek gebruikt zijn. molmassa
pm
soon triazine
anilazine
275.5
256.258
airazine
215.7
216.218
chloortriaztnen (Cl-triazinen) 1.3,5-triazinen
cyanazine
240.7
241,243
propazine
2?n
230,232
simazine
201.7
202
krbuiylazine
229.7
230.232
amclrvn
227.3
228
desmclryn
213.3
214
prometryn
: t 13
242
simetryn
213.3
214
tcrbutiyn
241.3
242
nietribuzin
214.3
215
1.2.4- mclhyl thiol ri.mnc aPjraakproduktcn van de triazinen
component
afVorting
atrazine-desethyl
ADE
187.7
188.190
atrazine-desisopropyl
AD1
173 7
174.176
atrazinc-dcselhyl-dcsisopropyl
ADEDI
I4>
146.148
atrazine-2-hydroxy
A211
197
198
a irazi nc-deselhyl -2-hyd roxy
ADE21I
169
170
atrazine-dcsisopropyl-2-hydroxy
ADI2H
1S5
156
airazine-desethyl-desisopropyl-2-hydroxy
ADEDI2II
127
128
propazine-2-hydroxy
PROP2H
211
212
simazine-2-hydroxy
SIMA2H
183
184
terbutylazine-2-hydroxy
TERB2H
211
212
terbutylazine-tJesetlryl
TERBDE
201.7
202.204
airazine-ethylaminc-D5
ATRA-D5
220.7
221.223
•
mclhylthiotriazincn (SCHj-triazmen) 13.5-triazinen
atrazine met 5 deuterium-isotopen
Het onderzoek is opgesplitst in de volgende onderdelen: -1 optimalisatie van de ionisatie en fragmentatie van anilazine en de afbraakprodukten van triazinen. -2 optimalisatie van de detectiegrootheden multiplier spanning (Emu), ELGAIN en conversie dynode spanning (CDYN). Bepalen van de detectiegrenzen met standaardoplossingen. 15
-3 toepassen van SPE op alle componenten van stage en afstudeerperiode -4 toepassen van interne en externe standaard. -5 meten van monsters. ad 1.
(23 stuks).
Deze stap is met tien componenten gedaan, namelijk met ADEDI2H, ADI2H, ADE2H, A2H, ADEDI, ADI, ADE, TERBDE, TERB2H en anilazine. Allereerst is de ionisatie geoptimaliseerd door de 8 oplossingen uit tabel 4.2 te bereiden.
Tabel 4.2:
Schema van de oplossingen die geanalyseerd zijn voor de optimalisatie van de ionisatie m.b.v. ICL-procedure FIAOPTP en FIAOPTN. concentratie bufferzout (NH4Ac) OM
0,01 M
0,1 M
0,5 M
10% ACN
opl. 1
opl. 2
opl. 3
opl. 4
10% MeOH
opl. 5
opl. 6
opl. 7
opl. 8
ACN staat voor acetonitril en MeOH voor methanol. ICL is de afkorting van Instrument Control Language en dat is de software voor het aansturen van de TSQ. Deze oplossingen zijn met FIAOPTP en FIAOPTN geanalyseerd over het vaporizer temperatuur (Twp) gebied van 105 - 125°C.De fragmentatie is uitgevoerd met de ICL-procedures FIATRIM? (? = 1,2,3,4). Zie lit 1 voor een beschrijving van de procedures. Later zijn simetryn, PROP2H, SIMA2H EN ATRA-D5 alleen met oplossing 5 t/m 8 geoptimaliseerd. ad 2.
Bij deze experimenten zijn alleen anilazine, ADI, TERBDE, A2H en ADEDI2H gebruikt. Aanname hierbij is dat de andere componenten hetzelfde gedrag vertonen. Er worden enkele identieke oplossingen gei'njecteerd en geanalyseerd onder optimum ionisatie- en fragmentatieomstandigheden. Tussen de injecties door wordt er 6en variabele gevarieerd. Uit de opgenomen chromatogrammen worden de signaal/ruis-verhouding berekend. Het grootste getal is de optimum omstandigheid.
ad 3.
Van 16 componenten in kraanwater (alien 1 /xg/1) zijn de volgende variabelen bekeken: -a. hoeveelheid kolom materiaal (100, 500 of 1000 mg CI 8). -b. hoeveelheid elutievloeistof. -c. pH van de oplossing. -d. zoutconcentratie van de te extraheren vloeistof. Er zijn 6 extracties gedaan (elke kolomtype 2x). De kolom met de hoogste recoveries voor alle componenten is het meest geschikt. Na de eerste elutie met 2,25 ml MeOH is het kolommetje opnieuw geelueerd met opnieuw 2,25 ml MeOH. Beide buisjes zijn geanalyseerd en de resultaten worden vergeleken.
ad a. ad b.
16
ad c.
De C18-kolommetjes zijn bestendig in de pH- range van 2 - 8. Er zijn oplossingen gemaakt die in pH varieren van 2,6 tot 8,0 (2,6; 3,2; 4,2; 4,4; 6,0; 7,2 en 8,0). ad d. Drie oplossingen met de 16 componenten verschillen alleen in concentratie toegevoegde NH4Ac (0; 0,5 en 1,0M). Na deze optimalisatie werd overgestapt op C18-Polar Plus kolommen (van dezelfde producent). Deze kolommen zouden betere resultaten voor onder andere triazinen geven dan de normale C-18-kolommen. Vervolgens zijn het doorbraakvolume, de recovery, relatieve standaarddeviatie (rsd), lineariteit en detectiegrens voor alle 24 componenten bepaald. ad 4.
Tijdens de gehele SPE zijn interne en externe standaarden toegepast. Alle gegevens zijn verzameld en in tabelvorm weergegeven.
ad 5.
Het RIZA heeft samen met het RIKZ (Rijksinstituut voor Kust en Zee) een samenwerkingsproject opgesteld. Doelstelling van dit project is het geven van inzicht in het voorkomen en in de mogelijke bedreiging van de watersystemen door I-LIJST stoffen op landelijke schaal. Om de doelstelling te bereiken zal jaarlijks een onderzoek worden uitgevoerd en geevalueerd. Op basis hiervan zal de afweging plaatsvinden of stoffen in het waterkwaliteitsonderzoek (landelijk meetnet) opgenomen moeten worden. De meetwensen en bemonsteringsplannen zoals opgesteld door de projectleiders zijn vertaald in een meetprogramma. Ook voor triazinen is ruimte in het meetprogramma gemaakt. Zo zijn er 42 monsters genomen van onder andere de Rijn, de Maas, het Usselmeer en enkele grote meren in Nederland. Deze monsters zijn geleverd en onderzocht op de aanwezigheid van triazinen met de ontwikkelde methode.
4.2 Oplossingen De componenten zijn allemaal op SIMA2H en PROP2H na in vaste vorm aanwezig. Van elke component is circa 15 mg afgewogen en opgelost in ACN:zuiver water (50:50), zodat de concentratie van de standaardoplossingen 250 mg component per liter is. Alle componenten met een hydroxy-groep lossen niet goed op. Na aanzuring met 3 druppels mierezuur was dit probleem opgelost. Het bleek dat de pH van de oplossing belangrijk was. De hydroxy's hadden voor aanzuring een pH van 4,5 of hoger en na toevoegen van het mierezuur was de pH gedaald tot 3,2 wat genoeg was om alle stof te doen oplossen. PROP2H en SIMA2H zijn aangeleverd in oplossingen waarin ze een concentratie van 10 mg/l hebben. ATRA-D5 is in pilvorm geleverd. Deze pil van 5 mg (f2000,-) is opgelost in ACN:zuiver water (50:50) met een uiteindelijke concentratie van 50 mg/l. Voor de optimalisatie van de ionisatie en fragmentatie zijn oplossingen gebruikt waarin de componenten een concentratie van 100 /xg/1 hebben. De optimalisatie van de fragmentatie is met 4 oplossingen uitgevoerd. Eeri oplossing bevat alleen anilazine, een andere de 9 andere componenten van het eerste deel. Voor de vier later toegevoegde verbindingen (PROP2H, TERB2H, ATRA-D5 en simetryn) zijn ook twee oplossingen voor de fragmentatie gemaakt. PROP2H en TERB2H hebben dezelfde 17
molmassa en moeten daarom in verschillende oplossingen worden geoptimaliseerd. Verder bevatten de oplossingen 10% MeOH en zijn 0,1 M NH4Ac. Bij de optimalisatie van de detectiegrootheden is gebruik gemaakt van een oplossing met de volgende vijf componenten die elk een concentratie van 1 ^g/1 hebben. ADI, TERBDE, A2H, ADEDI2H en anilazine in 0,5M NH4Ac:MeOH (90:10). De detectiegrenzen zijn berekend na analyse van oplossingen waarin de 14 standaarden de volgende concentraties hebben: 0; 0,01; 0,05; 0,10; 0,25; 0,50; 1,0; 2,0; 5,0 en 10 jig/1. De standaarden zijn opgelost in 0,5M NH4Ac:MeOH (90:10). SPE is eerst uitgevoerd met een oplossing die 16 componenten bevat. Er is leidingwater genomen waaraan de volgende verbindingen zijn toegevoegd: ADEDI2H, ADI2H, ADE2H, A2H, ADEDI, ADI, ADE, SIMA2H, PROP2H, TERB2H, TERBDE, simazine, atrazine, desmetryn, anilazine en de interne standaard ATRA-D5 (alien 1 /xg/1). Er werd vanuit gegaan dat de niet toegevoegde triazinen zich hetzelfde gedragen als de wel toegevoegde triazinen. De pH werd verlaagd m.b.v. mierezuur De bepaling van de recovery, relatieve standaarddeviatie, doorbraakvolume, lineariteit en detectiegrens is gedaan met een oplossing die wel alle 24 componenten bevat. De lineariteit is uitgevoerd met zes verschillende concentraties, namelijk 0; 0,10; 0,25; 0,5; 0,75 en 1 /ig/l.Deze concentratie geldt voor alle 24 componenten die verder in leidingwater opgelost zijn en waaraan NH4Ac is toegevoegd zodat de concentratie IM is. De oppervlaktewatermonsters zijn aangeleverd in donkerbruine literflessen. Van elk monster is 100 ml toegevoegd aan ca 7,7gNH4Ac (IM) en 2 pi ATRA-D5 standaardoplossing (concentratie = 1 /xg/1). Tenslotte is de pH gemeten.
18
4.3 Chemicalien Tabel 4.3:
Enkele gegevens van de chemicalien die tijdens dit onderzoek gebruikt zijn.
r—
=
1
Lijst met gebruikte chemicalien Stofnaam
Leverancier
CAS nr.
Lev nr.
simetryn
Dr. Ehrenstorfer
1014-70-6
El69700
anilazine
Dr. Ehrenstorfer
101-05-3
El02600
ADEDI2H
Dr. Ehrenstorfer
E103317
ADI2H
Dr. Ehrenstorfer
E103323
ADE2H
Dr. Ehrenstorfer
E103313
A211
Dr. Ehrenstorfer
ADEDI
Dr. Ehrenstorfer
E103315
ADI
Dr. Ehrenstorfer
El03320
ADE
Dr. Ehrenstorfer
E103310
SIMA2H
Dr. Ehrenstorfer
LI 69550
PROP2H
Dr. Ehrenstorfer
LI 64450
TERB2H
Dr. Ehrenstorfer
E173050
TERBDE
Dr. Ehrenstorfer
El 73030
ATRA-D5
Cambridge isotope laboratories
C18-kolommen
J.T. Baker
7020-07
C18-Polar Plus
J.T. Baker
7466-07
mierezuur
J.T. Baker
64-18-6
6037
NH4Ac
Aldrich
631-61-8
23,807-4
MeOH pa.
J.T. Baker
67-56-1
8045
ACN pa.
Promochem
75-05-8
2442
stikstof (1)
Hoek Loos
7727-37-9
argon 5.0(g)
Hoek Loos
7440-37-1
zuiver water
eigen produkt
1912-24-9
DLM-1149
A 11 H
19
4.4 Apparatuur Tandem massaspectrometer
Finnigan MAT, model TSQ700
Regelsysteem koude val
ADUR B
Verwarmingslint + besturing
Janke & Kunkel, model TR 50
HPLC-pomp
Pharmacia, type 2150
Thermospray
Finnigan MAT, model TSP 2
Computerbesturing TSQ en uitwerkstation
DECstation 5000/33
Automatisch injectiesysteem, gebruikt voor SPE en FIA
Gilson Meyvis, model ASPEC
Apparaat voor het maken van zuiver water
Barnstead, ultrapure water system
Filtreeropstelling voor ontgassing van de oplossingen
Millipore
Balansen
Mettler, model AC 100 Sartorius, model 1401
Pipetten
Gilson Eppendorf
PC
Tulip, model AT Compact
Gebruikte softwareprogramma's
Verslaggeving
WordPerfect, Wordperfect 5.1
Grafieken
WordPerfect, Planperfect 5.1
Structuurformules van de componenten
Lotus, Freelance 3.01
Berekening detectiegrens en concentraties stof in monster
Universiteit van A'dam, Statcal 6.50
20
5. Resultaten en discussie 5.1 Optimalisatie van de ionisatie en fragmentatie De 8 oplossingen die in tabel 4.2 vermeld staan, zijn met de ICL-procedures FIAOPTP en FIAOPTN op respectievelijk positieve en negatieve ionen geanalyseerd. Het blijkt dat alle componenten in het geval van PCI [M+l] + -ionen vormen, behalve anilazine. Deze vormt in aanwezigheid van NH4Ac geen [M+l] + -ionen, maar [M-18]+ionen. Dit ion is een positief geladen ion, dat een substitutie heeft ondergaan. Het 256- en het 258-ion zijn ongeveer in de verhouding 3:2 aanwezig, wat duidt op een ion met 2 chlooratomen. Aangezien anilazine drie chlooratomen heeft wordt duidelijk dat er 66n chlooratoom vervangen is door een andere groep. Waarschijnlijk is 66n van de twee Cl-atomen die aan de koolstof-stikstof-keten gebonden is vervangen door een NHj-groep en is hierbij HC1 vrijgekomen. Kortweg in formule: R-Cl + NH4+ - > R-NH3* + HC1 Indien geen NH4Ac in de oplossing aanwezig is (opl. 1 en 5), wordt er geen [M-18]+ion gevormd, maar wel [M+l] + -ionen. Bij 0,1 - 0,5M NH4Ac wordt er al geen [M+l] + meer gevormd, maar alleen [M-18]+. Negatieve ionisatie blijkt geen succes. Er zijn enkele componenten die duidelijk [M-l]'ionen vormen, maar voor de andere verbindingen zijn geen ionen gevonden die een relatie hebben met deze verbinding. De componenten die wel [M-l]"-ionen vormen bij NCI geven een duidelijk lager signaal dan de [M+l] + -ionen die met PCI worden gevormd. De ionisatie verloopt voor triazinen en hun afbraakprodukten het best met PCI. De bijdrage van de achtergrond, afkomstig van het eluens is afhankelijk van de molmassa van de component. Hoe lager deze molmassa is, hoe groter de bijdrage van het eluens. De procentuele bijdrage van het eluens aan het signaal van anilazine ligt onder de 2% en de bijdrage aan het signaal van de afbraakprodukten loopt op tot 5% met ADEDI2H als uitschieter (9%, tevens laagste molmassa (127)). Met de ICL-procedures worden de variabelen Tvap, Vdi en Vrep continue gevarieerd. Van elke variatie wordt een scan opgenomen. Al deze scans worden samengevoegd in een grafiek. Zo'n grafiek wordt een chromatogram genoemd. Er wordt steeds naar het hoogste signaal van het chromatogram gezocht in het gebied waar het signaal nog enig patroon vertoont. Indien dit patroon verdwenen is, is de optimum Tvjp overschreden. Uit het chromatogram kan worden afgeleid bij welke Tvap, Vdi en Vrep de componenten het hoogste signaal geven. Het blijkt dat voor de volgende opt imum omstandigheden gekozen moet worden: organische modifier 10% MeOH bufferzout concentratie 0,5M (NH4Ac) T 115°C * vap 2000 V vdi 20 V V rcp De ionen die het meest gevormd worden en die ook geselecteerd worden voor fragmentatie worden de parentionen genoemd. In dit geval wordt voor anilazine het [M-18]+-ion en voor de andere 13 componenten (net als bij de 10 triazinen van het stageonderzoek) het [M + l]+-ion als parention gekozen. 21
De optimalisatie van de fragmentatie is in de volgende volgorde voltooid: -1 analyseren welke componenten ionen vormen met dezelfde massa en lading als een ander parention. Elke component wordt apart in de TSQ gei'njecteerd en hiervan wordt een spectrum opgenomen tussen m/z 10 en m/z 300. -2 er worden oplossingen bereid met daarin alle componenten die geen signaal geven bij het parention van elke andere in oplossing aanwezige component. -3 de oplossingen worden met de ICL-procedure FIATRIM? (? = 1, 2, 3 of 4) bij een vaste argondruk (CPR) geanalyseerd. Deze procedure varieert de COFF per psm. Na voltooiing van de cyclus kan de CPR worden veranderd en kan de cyclus opnieuw worden geanalyseerd en kunnen de scans aan hetzelfde chromatogram worden toegevoegd. 4- per component worden indien mogelijk minimaal vier dochterionen geselecteerd. Het kan voorkomen dat er bij meerdere COFF's geanalyseerd moet worden. Alleen voor ADEDI2H en SIMA2H kunnen geen vier dochterionen gevonden worden, hiervoor zijn slechts drie dochterionen gevonden. Met deze resultaten is een ICL-procedure geschreven die 14 componenten samen met de tien triazinen van de stageperiode tegelijk analyseert. Deze procedure SRMTRIM3 is in bijlage 2 te vinden. Deze procedure analyseert zelf slechts tien componenten, maar hij roept een andere procedure aan die de andere 14 componenten analyseert. 5.2 Optimalisatie van de detectiegrootheden De experimenten die voor deze optimalisaties zijn gedaan, zijn uitgevoerd met een oplossing die vijf componenten bevatte en wel de volgende: ADI, TERBDE, A2H, ADEDI2H en anilazine. Deze hebben alien een concentratie van 1 /ig/1 in 0,5M NH4Ac:MeOH (90:10). Er zijn 2 2-hydroxy-verbindingen en 2 andere afbraakprodukten en een triazine gebruikt. Er wordt vanuit gegaan dat de andere afbraakprodukten evenals de triazinen zelf zich hetzelfde gedragen als de vijf gebruikte componenten. Achtereenvolgens zijn de volgende variabelen geoptimaliseerd: - Erau (zie 5.2.1) - electronen multiplier versterking (ELGAIN, zie 5.2.2) - CDYN (zie 5.2.3) Er wordt naar een zo hoog mogelijke signaal/ruis-verhouding (S/R) gezocht. Na deze experimenten is er een calibratiecurve voor ATRA-D5 en de 13 componenten opgenomen en hieruit zijn de detectiegrenzen berekend m.b.v. Statcal. Dit alles wordt in 5.2.4beschreven. 5.2.1 Multiplier spanning De in 5.2 vermelde oplossing is vijftien maal gelnjecteerd. Tijdens het opzuigen van het volgende monster is de Emu met 100 of 200 V opgehoogd. Zo is het traject van 1400 tot en met 3000 V geanalyseerd. Uit het verkregen chromatogram zijn de S/R per component berekend en in grafiek 5.1 zijn deze waarden tegen de EBU uitgezet. Bij alle 5 componenten is hetzelfde beeld te zien. Bij een Ema < 1900 V is de S/R relatief klein, maar tussen 1900 en 2500 V neemt de S/R sterk toe. Boven de 2500 V is de verhouding vrij constant. Een te hoge Eav is niet goed, want in dat geval stort het signaal in (zie 3000 V). Gedurende de stageperiode werd gewerkt met E,,,, = 2700 V. De resultaten van grafiek 5.1 geven aan dat deze waarde optimaal is. 22
Grafiek 5.1: Het verband tussen S/R en Emu voor 5 componenten. S/R 66
legends
60 \ /
«H
- - anilazine!
40 /
as 30
.*'\
i5
If** \ /
20
ii
i
•
'
/- -.//>.
ADI
>••-.
TERBDE
* . '.
A2H
.,.i"*-7
- - AOEDI2H
15-j 10
N
5
?400
1000 1800 2000 2200 2400 2900 2900 3000 Emu (in V)
5.2.2 Electronen multiplier versterking Er zijn vier injecties van de oplossing met de 5 componenten gedaan, namelijk twee bij ELGAIN 8 en twee bij ELGAIN 9. Bij ELGAIN 8 is de zero op -3 ingesteld en bij ELGAIN 9 is hij -8. Deze waarden zijn voor het experiment via een korte analyse bepaald op basis dat er ruis te zien moet zijn. Van de vier injectiepieken zijn de S/R bepaald en in tabel 5.1 staan de waarden vermeld. Uit tabel 5.1 blijkt dat het signaal bij ELGAIN 9 (zero = -8) een grotere S/R heeft dan bij ELGAIN 8 (zero = -3). ELGAIN 9 ( = 1 electron gaat de kathodebuis van de electronen multiplier in en er gaan 109 electronen uit) is dus de optimale ELGAIN. Tabel 5.1:
De S/R van de 5 componenten bij verschillende ELGAIN.
ELGAIN
signaal/ruis-verhouding ADI
TERBDE
A2H
ADEDI2H
anilazine
8
10.0
23.4
5.5
3.9
2.4
8
12.5
32.8
7.3
5.2
3.2
»
15.7
34.6
1.2
5.6
2.8
9
17.8
40.8
9.9
8.1
4.1
5.2.3 Conversie dynode spanning Er is bij drie verschillende CDYN's gei'njecteerd, namelijk bij -10, -15 en bij -20 kV. Tijdens het opzuigen van het volgende monster is de CDYN veranderd. Wederom is de S/R voor alle vijf stoffen bij elke CDYN bepaald en de resultaten hiervan zijn in 23
tabel 5.2 weergegeven. Hierin staat naast de S/R voor de vijf componenten ook de winst aan S/R van -20 kV t.o.v.-15 kV. In grafiek 5.2 staat een staafdiagram waarin de resultaten grafisch weergegeven zijn. Tabel 5.2: CDYN (kV)
De S/R voor de vijf componenten bij verschillende CDYN. signaal/ruis-verhouding ADI
TERBDE
A2H
ADEDI2H
anilazine
-10
8.5
9.5
2.3
1.5
1.9
-15
10.9
16.4
2.8
1.9
2.3
-20
15.1
16.8
4.3
2.5
2.8
% winst
28
2
35
24
18
Grafiek 5.2: S/R voor de verschillende componenten bij verschillende CDYN.
ADI
TERBDE
A1H
ADEOC2H
Een CDYN van -20 kV levert de hoogste S/R op en de winst van -20 kV t.o.v.-15 kV is aanzienlijk (20 tot 40 %), behalve voor TERBDE die slechts een kleine winst heeft. In het vervolg zal daarom met een CDYN van -20 kV worden gewerkt. 5.2.4 Lineariteit van 14 verbindingen bij FIA-TSP-MS-MS Er zijn 11 oplossingen gemaakt. Allen zijn 0,5M NH4Ac:MeOH (90:10) en bevatten 14 verbindingen in verschillende concentraties, namelijk 0; 0,01; 0,02; 0,05; 0,10; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0 en 10,0/xg/1. Elke oplossing is 6en keer gei'njecteerd en van de injectiepieken is de piekhoogte en het piekoppervlak bepaald. De gevonden waarden zijn tegen de concentratie uitgezet en het resultaat is voor vier componenten in grafiek 5.3 te zien. Alle 14 componenten geven een lineair signaal t.o.v.de concentratie. De detectiegrenzen zijn m.b.v. het computerprogramma Statcal berekend met de gevonden waarden van de acht laagste concentraties (0 - 1 /ig/1). De drie hoogste concentraties zijn niet meegenomen in de bepaling van de detectiegrens. Indien dit wel gebeurt, ligt de detectiegrens veel hoger dan als ze niet worden meegenomen. 24
Aangezien er in oppervlaktewater concentraties voorkomen die meestal tussen 0 en 1 /xg/1 liggen, kan men het beste de detectiegrens berekenen o.b.v.dit concentratiegebied. Grafiek 5.3: Lineariteit van de 4 onderzochte componenten. pieJdtoogUCxIOOO) toOMda
MM..••' •000
--ADGH TEREDE
'
eooo..-•'
_, ' "
- • - aritazh* - - ATRAOS
4B00 2000-
r r i * 4 * * conoantrotM 7 4 4(^y*'IJ
In tabel 5.4 in paragraaf 5.3.9staan de detectiegrenzen voor de 14 verbindingen (in kolom 5, kolom detectiegrens zonder SPE) vermeld. In deze kolom staan ook de gevonden detectiegrenzen van de verbindingen uit de stageperiode vermeld. Uit de gegevens blijkt dat 7 verbindingen een detectiegrens hebben <0,1 /xg/1,9 verbindingen een detectiegrens tussen 0,1 en 0,2 tig/1,6 verbindingen tussen 0,2 en 0,3 /xg/1. Twee componenten hebben een relatief hoge detectiegrens, namelijk simazine (0,47 /xg/1) en SIMA2H (0,84/xg/1). 5.3 Toepassen van SPE op 24 componenten Bij het toepassen van SPE zijn de volgende variabelen behandeld: - hoeveelheid kolommateriaal - hoeveelheid elutievloeistof - pH van het monster - concentratie toegevoegd zout aan het monster Na deze variabelen te hebben onderzocht zijn de volgende grootheden bepaald: - doorbraakvolume - recovery - relatieve standaarddeviatie - lineariteit - detectiegrens Bij het optimaliseren van de variabelen is de volgende oplossing gebruikt: kraanwater met daarin de 11 afbraakprodukten van de triazinen, simazine, atrazine, anilazine, desmetryn en ATRA-D5. Elke component heeft een concentratie van 1 /xg/l.De andere 8 triazinen zijn niet meegenomen, maar er wordt aangenomen dat ze hetzelfde gedrag vertonen als de andere wel meegenomen triazinen. In het begin is 30 ml monster over de kolom geleid. Omdat de uiteindelijke te analyseren oplossing 10 ml is, is er dus (30/10=) 3 keer geconcentreerd. De detectiegrens kan hierdoor voor 22 van de 24 componenten onder de 0,1 /xg/1 komen te liggen. Op het laboratorium zijn C18-kolommetjes aanwezig, welke geschikt zijn voor SPE 25
met matig tot non-polaire componenten zoals triazinen en hun afbraakprodukten. De ASPEC is een laboratoriumrobot waarmee SPE uitgevoerd is. Het programma dat hiervoor gebruikt is, is in bijlage 3 te vinden. 5.3.1 Hoeveelheid kolommateriaal Er zijn drie hoeveelheden kolommateriaal onderzocht, namelijk kolommen met 100, 500 of 1000 mg CI8. Met elke hoeveelheid is er twee keer SPE met 30 ml monster gedaan. De 100 mg kolommen zijn geelueerd met in totaal 1 ml MeOH en de 500 en 1000 mg kolommen zijn geelueerd met in totaal 2,25 ml MeOH. Deze 2,25 ml is ingedampt tot 1 ml. De eluaten zijn aangevuld met 9 ml 0,556M NH4Ac (aq), zodat oplossingen zijn ontstaan van: 0,5M NH4Ac:MeOH (90:10;v/v) met hierin 15 componenten en de IS met een maximale concentratie van 3 /xg/1 in elke component. De recovery is bepaald t.o.v. een externe standaard (ES). De ES is een oplossing met daarin alle 23 componenten en de IS (alien 1 /xg/1) in 0,5M NH4Ac:MeOH (90:10). De formule die gebruikt is luidt als volgt: 100*signaal monster/(3*signaal ES). Met signaal monster wordt bedoeld, het signaal van de component in het monster en met signaal ES wordt het signaal van dezelfde component in de ES bedoeld. De recovery van de 16 componenten worden per hoeveelheid kolommateriaal vergeleken. Het blijkt dat de recovery van de triazinen niet toeneemt met de toename van de C18-hoeveelheid. Indien men 100 en 500 mg vergelijkt met lOOOmg neemt de recovery voor de componenten ADEDI2H, ADEDI, ADI2H en ADE2H een factor 3 tot 4 toe. Voor de componenten, ADI, SIMA2H, A2H en simazine neemt de recovery een factor 1,5 toe. Aangezien de componenten die een slechte recovery vertonen een grote winst bij de 1000 mg kolom laten zien, wordt er gekozen voor de kolom met 1000 mg C18 kolommateriaal. 5.3.2 Hoeveelheid elutievloeistof Na een kolommetje met 2,25 ml MeOH te hebben geelueerd wordt het kolommetje nogmaals met 2,25 ml geelueerd. Beide oplossingen worden klaargemaakt voor MSMS analyse (indampen en aanvullen) en daarna geanalyseerd. Uit de chromatogram men die opgenomen zijn blijkt dat elutie met 2,25 ml voor een aantal componenten onvoldoende is. In de tweede elutie komt een relatief groot percentage van de kolom. Blijkbaar is 2,25 ml MeOH kritisch en kan er beter voor de grotere hoeveelheid MeOH gekozen worden. Er is besloten in het vervolg met 5 ml MeOH te gaan elueren. Deze hoeveelheid is in ieder geval genoeg en aangezien er toch ingedampt moet worden maakt een kleine hoeveelheid extra niet veel uit. Uit de resultaten kan worden afgeleid dat de hoeveelheid elutievloeistof vooral kritisch is voor de grotere moleculen (in dit geval dus de triazinen, PROP2H EN TERB2H). 5.3.3 pH van het monster Aangezien de pKz van de chloorhoudende componenten laag is (1,2 - 1,8), is de verwachting dat de pH voor deze componenten geen belangrijke factor is. Voor de methylthio- en de hydroxycomponenten is de verwachting dat de pH van groot belang is, want de pKz is vrij hoog (4 - 6). 26
Er zijn zeven oplossingen bereid met als enige verschil de pH van de oplossing. Er is een reeks gemaakt van pH 2,6 tot en met pH 8,0 (2,6; 3,2; 4,2; 4,4; 6,0; 7,2 en 8,0) in leidingwater. Een hogere pH is niet zinvol, want het kolommateriaal is niet bestendig tegen pH's hoger dan 8,0 (en lager dan pH 2). Van de oplossingen is 30 ml over een 1000 mg C18-kolommetje geleid en is er met 5 ml MeOH geelueerd. In tabel 5.3 staan de recoveries van enkele componenten bij de verschillende pH's weergegeven. Tevens is een grafiek opgenomen waarin de recovery is uitgezet tegen de pH. Tabel 5.3:
De recovery van 8 componenten bij verschillende pH's. % recovery bij pH
component 2,6
3,2
4,2
4,4
6,0
7,2
8,0
ADEDI2H
31
36
38
36
37
38
39
ADEDI
17
26
29
28
24
27
29
ADE2H
38
59
66
65
85
89
102
SIMA2H
22
9
11
16
57
77
78
simazine
85
61
69
138
111
88
87
desmetryn
3
13
30
60
106
70
131
atrazine
78
67
84
92
83
73
99
ATRA-D5
69
95
81
80
88
51
84
Grafiek 5.4: Invloed van de pH op de recovery voor vier verbindingen. 108-, laganda
•0
/ / •0
.
'
__•-'
•
•
'
«
-
—
—
"
ADE
- -
TERBDE
- -
PROP2H
davametryi
—...
\--rf
40
/ / /
30
\
- -
6
t£
4.6
iS
«.«
is
•4 PH
Uit de resultaten van tabel 5.3 blijkt dat de pH van de oplossing van invloed is op de recovery van de componenten. Indien de pH van de oplossing onder de pKz van de component ligt, zal de component geprotoneerd en dus ionisch zijn. De component zal met de oplossing mee door de kolom lopen en de recovery zal slechts enkele procenten bedragen (zie desmetryn, ADE2H en SIMA2H). Ligt de pH van de oplossing boven de pKz-waarde van de component, dan zal de recovery goed zijn (zie atrazine
27
en simazine; deze hebben een constante recovery). Er zal een neutrale pH gebruikt moeten worden om voor alle componenten een goede recovery te verkrijgen. 5.3.4Concentratie van het toegevoegd zout aan het monster Er zijn drie oplossingen bereid. Ze bevatten alle drie de 16 eerder genoemde componenten met elk een concentratie van 1 /xg/1 in kraanwater. Aan 6€n oplossing is geen zout toegevoegd aan de andere twee wel. De een heeft een concentratie van 0,5M, de ander een concentratie van IM. Het gebruikte zout is NH4Ac. Het blijkt dat het zout geen invloed heeft op de recovery, behalve voor anilazine welke geheel afhankelijk is van de aanwezigheid van zout. Indien geen zout is toegevoegd, is de recovery voor anilazine vrijwel nul, maar wordt er IM NH4Ac toegevoegd dan is de recovery voor anilazine weer op niveau (65%). 5.3.5Samenvatting van de optimalisatie van de SPE SPE verloopt optimaal onder de volgende omstandigheden: - kolom C18, 1000 mg - elutie MeOH, 5 ml 7 - pH - zoutconcentratie IM NH4Ac 5.3.6 Doorbraakvolume Vanaf dit experiment wordt er met een andere kolom gewerkt, namelijk de C18-Polar Plus. Met deze kolommen zou de recovery van triazinen beter zijn. Er is een oplossing gemaakt, waar 24 componenten met een concentratie van 1 /tg/1 in aanwezig zijn. Verder bevat de oplossing IM NH4Ac in kraanwater en de pH van de oplossing is 7,2. M.b.v.de ASPEC wordt er 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80 en 100 ml monster over de C18-Polar Plus geleid. Na indampen tot 1 ml en aanvullen met 9 ml 0,556M NH4Ac ontstaat er weer een oplossing van 0,5M NH4Ac:MeOH (90:10) met daarin de 24 componenten. Het bepalen van de doorbraakvolumina is als volgt geschiedt: - Neem aan er met 20 ml SPE nog geen doorbraak is. - Bereken de recovery van de andere volumina door te relateren aan de 20 ml. Stel 20 ml geeft een signaal van 150. 50 Ml geeft dan bij geen doorbraak een signaal van 5/2x150 = 375. Het signaal van 50 ml SPE blijkt 300 te zijn, dan is de recovery bij 50 ml 300/375 = 0,8oftewel 80% t.o.v.de recovery bij 20 ml SPE. Indien de recovery onder de 85% t.o.v.de recovery bij 20 ml SPE duikt, is het verlies onacceptabel en wordt de component als doorgebroken beschouwd. In grafiek 5.5 is de doorbraakcurve voor 3 van de 24 componenten weergegeven. De doorbraakvolumina o.b.v.piekoppervlalc voor alle 23 componenten en de IS staan in kolom 2 van tabel 5.4 van paragraaf 5.3.9. Tien componenten breken pas bij 100 ml of meer door, 7 componenten bij 80 ml. ADEDI breekt al bij 30 ml door en TERBDE bij 50 ml. Vijf componenten hebben een doorbraakvolume van 60 ml. Er is een keuze gemaakt voor 30 ml monstervolume voor SPE, want dan is er geen enkele component die doorbraak vertoont. Met dit 28
volume (30 ml) kan de detectiegrens voor 22 componenten < 0,1 /xg/1 worden. Er wordt een factor 3 geconcentreerd (van 30 ml - > 10 ml) en de detectiegrenzen zonder SPE zijn op simazine en SIMA2H na alien < 0,3 /xg/1. Uit de doorbraakcurven blijkt tevens dat C18-Polar Plus-kolommen voor triazinen een betere recovery geeft dan de C18-kolommen (vergelijk tabel 5.3 kolom pH = 7.2 met tabel 5.4 kolom recovery)
Grafiek 5.5: Doorbraakcurve voor drie componenten. % recovery LDV. 2 0 ml iso-.
0
120
/
s
90
toganda —
ADEDI
- ^ ~ — ^
•<$• ADE2H
^S
"®" "wt" 0 "* 1
-g^/^s N ^
80N_
^ ^ ^~~~^a
"B" Propaane -&- tsrbutryn
30-
20
40
•0
M 100 mlovBrSPEfcctDm
5.3.7Herhaalbaarheid en recovery Met de oplossing van 24 componenten in kraanwater (alle 1 /xg/1) met IM NH4Ac is tien keer SPE uitgevoerd. Er is 30 ml oplossing over een C18-Polar Plus-kolom geleid. Na SPE is de 5 ml MeOH (elutievloeistof) ingedampt tot 1 ml. Hierna is met 9 ml 0,556M NH4Ac in zuiver water aangevuld tot 10 ml. Deze 10 oplossingen zijn samen met drie ES geanalyseerd. Als maat voor de herhaalbaarheid is de relatieve standaarddeviatie (rsd) berekend. De recovery en rsd zijn op de volgende wijze berekend: - bepaal de piekhoogten en piekoppervlakken van de signalen m.b.v.de computer. - middel de hoogten en oppervlakken van de drie ES. - bereken de recovery van elke component voor elke injectie met de volgende formule: recovery = (100 x signaal monster) / (3 xgem. signaal ES). - bereken het gemiddelde voor de recovery. - bepaal de standaarddeviatie van de piekhoogte en -oppervlak van de tien monsters. - bereken de relatieve standaarddeviatie voor elke component met de volgende formule: % rsd = 100 x std / gem. van de 10 signalen. E6n van de tien metingen is zeer laag, omdat een SPE mislukte. Hoe deze lage waarde kan gebeuren wordt in paragraaf 5.5 uitgelegd. De recovery en rsd is dan ook gebaseerd op negen metingen. In paragraaf 5.3.9 staat de recovery o.b.v.piekoppervlak voor de 23 componenten en de IS in kolom 3 van tabel 5.4 weergegeven. ADEDI2H heeft een zeer slechte recovery en rsd op deze kolom. Waarschijnlijk is deze component te polair voor dit soort kolom. De 23 andere verbindingen hebben een goede recovery op de C18-Polar Plus-kolom. Toch is er een verschil aan te geven. 29
- Afbraakprodukten, waarvan de methylthiogroep of het chlooratoom is vervangen door een hydroxygroep (...2H),hebben een betere recovery dan de triazinen zelf. - Triazinen met een tertiair-butylgroep (ter... en cyanazine) hebben de laagste recovery van alle verbindingen (60 - 80%). - Triazinen met twee isopropylgroepen (pro...) hebben een betere recovery dan de hiervoor genoemde groep, maar toch een duidelijk lagere recovery t.o.v. de andere triazinen Metribuzin heeft ook een tertiair butylgroep, maar deze zit rechtstreeks aan de koolstof-stikstofring en niet via een aminogroep. Hij heeft een recovery van 120%. Voor een analyse in oppervlaktewater is een rsd tot 25% redelijk tot goed te noemen. Simazine heeft met 39% een slechte rsd. 5.3.8 Lineariteit en detectiegrens Er zijn zes oplossingen in kraanwater gemaakt met 24 componenten in verschillende concentraties, namelijk 0; 0,10; 0,25; 0,5; 0,75 en 1/xg/1. Verder bevatten de oplossingen IM NH4Ac. Met 0 en 1 /xg/1 is drie keer SPE uitgevoerd, met 0,10; 0,25 en 0,75 /xg/1 twee keer en met 0,5 /xg/1 £en keer. In totaal is er dus 3 + 2 + 2 + 1 + 2 + 3 = 13 SPE uitgevoerd. Deze serie geeft een betrouwbaar beeld van het concentratiegebied waar de concentraties in oppervlaktewatermonsters zich bevinden, weer. Deze oplossingen zijn weer ingedampt en aangevuld tot oplossingen met 0,5M NH4Ac:MeOH (90:10). De resultaten zijn in het computerprogramma Statcal ingevoerd en deze berekende de vergelijking van de ijklijn o.b.v.een 95% betrouwbaarheidsinterval. Uitbijters worden aangegeven en zijn daarna uit de ijkreeks verwijderd. De detectiegrens is m.b.v.de volgende formule berekend: 3xrj,/b. Hierin is a, standaarddeviatie van de residuen) en b is de richtingscoefficient van de ijklijn. In de laatste kolom van tabel 5.4 worden de detectiegrenzen van alle 24 verbindingen na SPE opgegeven. Uit de gegevens van recovery, relatieve standaarddeviatie, etc. blijkt dat de component ADEDI2H uit de reeks van 23 componenten verwijderd moet worden, aangezien recovery en lineariteit (met detectiegrens) slechte resultaten te zien geven. Met de ontwikkelde methode is ADEDI2H niet op een laag niveau ( < 1 /xg/1) te meten. Er blijft een methode over waarmee 22 componenten en een interne standaard te meten zijn. Voor het experiment werd er verwacht dat de detectiegrens een factor 3 lager kwam te liggen. Uit de resultaten blijkt dat de detectiegrens in de meeste gevallen zelfs (fors) omhoog schiet. Blijkbaar heeft de geautomatiseerde SPE een grote spreiding in de resultaten teweeg, zodat de detectiegrens in de meeste gevallen niet lager, maar zelfs hoger komt te liggen. Uit de resultaten blijkt dat indien de correlatiecoefficient (r) van de ijklijn groter dan 0,99 is, de detectiegrens onder de 0,20/xg/1 ligt. Bij ADEDI2H is r = 0,334. De ijklijnen van de componenten die detectiegrenzen tussen 0,2 en 0,3 /xg/1 hebben, hebben een correlatiecoefficient tussen 0,97 en 0,99. 5.3.9Samenvatting van de grootheden In de volgende tabel staan de doorbraakvolumina, recovery, rsd en de detectiegrenzen zonder en na SPE (met 30 ml) voor de 23 componenten en de IS vermeld. Alle waarden zijn o.b.v.piejoppervlak berekend. 30
tabel 5.4:
Enkele grootheden berekend o.b.v.piekoppervlak. doorbraakvolume
% recovery (30 ml)
ADEDI2H
60
ADEDI
component
herhaalbaarheid (rsd)
detectiegrens zonder SPE
na SPE
31
26
0.22
3,63
30
72
9
0,11
0,26
AD12H
60
89
13
0,27
0.23
ADE2H
>100
103'
11'
0,24
0,32
ADI
>100
102
22
0.10
0,15
ADE
60
84
8
0.03
0,16
A2H
>100
116
20
0,08
0,13
PROP2H
>100
106
16
0,29
0,47
SIMA2H
>100
127
14
0,84
0,30
TERBDE
50
68
13
0,05
0,22
TERB2H
>100
109
20
0,11
0,26
anilazine
80
116
10
0,06
0,23
atrazine
60
102
15
0.17 2
0,16
cyanazine
100
76
13
0,14 2
0,32
propazine
100
77
13
0,11:
0,17
simazine
80
SI
39
0.47 2
0,39
terbutyiazine
80
57
19
0,27 2
0,21
ametryn
80
113
14
0.14 2
0,09
desmetryn
80
108
15
0.11 2
0,27
metribuzin
>100
120
16
0,13-
0,41
prometryn
80
79
17
0,25 2
0,21
simetryn
100
99
21
0,03
0,22
terbutryn
60
71
21
0.12 2
0,14
ATRA-D5
80
114
13
0,02
0,35
1
De gegevens zijn gebaseerd op acht waarden. Een waarde verviel na de Q-toets (95% betrouwbaarheidsinterval) voor 9 meetwaarden (kritieke waarde = 0,44). 2 Deze detectiegrenzen zijn bepaald bij CDYN = -15 kV, de anderen zijn bij -20 kV bepaald.
31
5.4 Toepassen van interne en externe standaard 5.4.1 Interne standaard Gedurende alle experimenten waarin SPE betrokken is, is er ATRA-D5 aan de monsters toegevoegd. Bij het uitrekenen van de concentraties van de componenten in oppervlaktewater is ook de concentratie van de IS berekend (deze zou 1 /xg/1 moeten bedragen). Met de gevonden waarde is ook de correctiefactor te berekenen en in dit geval zijn deze gelijk aan elkaar (omdat de concentratie van de IS 1 /xg/1 is). Stel de correctiefactor =0,86, dan moeten de gevonden concentraties vermenigvuldigt worden met 1 /0,86.De nu gevonden concentraties benaderen de werkelijke concentratie beter. Er is ook de mogelijkheid om met responsfactoren te rekenen. Elke component heeft een bepaalde respons t.o.v.de IS. Atrazine heeft een relatieve responsfactor van 1.1, d.w.z.het signaal van 1 /xg/1 atrazine is 1.1 keer zo groot als het signaal van 1 /xg/I ATRA-D5. Deze relatieve responsfactor is een maat voor de gevoeligheid van de component voor de bepalingsmethode. Ook blijkt uit de gegevens van de IS dat de herhaalbaarheid van de methode zeer goed is. De rsd voor de IS o.b.v.de piekhoogte bij de T, 2', 4e en 5e monsterserie ligt tussen 2 en 3%. De rsd o.b.v. het piekoppervlak is niet zo goed. Deze ligt tussen 7 en 12%. Als gevolg van de automatisch piekintegratie verschilt het aantal scans waarvan het piekoppervlak wordt berekend regelmatig. Het gevolg is een grote spreiding in de piekoppervlakken van de signalen van de IS (en van de andere componenten). Optimalisatie van de automatische piekintegratie is daarom nodig (zie ook aanbeveling). 5.4.2 Externe standaard Naast injecties van oplossingen t.b.v.de experimenten zijn er ook standaardoplossingen gei'njecteerd die de volgende samenstelling hebben: 0,5M NH4Ac:MeOH (90:10) waarin 23 componenten en de IS zijn opgelost die alien een concentratie van 1 /xg/1 hebben. Met deze ES is de recovery van elke component berekend (zie paragraaf 5.3.7). Bij de laatste twee monsterseries is de SPE enkelvoudig gedaan, maar de analyse met de massaspectrometer in duplo. Daarbij zijn 4 ES'sen geanalyseerd. De concentraties van de componenten is berekend door de piekhoogten van de ES te middelen en hiermee een £enpuntscalibratie uit te voeren. 5.5 Het meten van monsters met de ontwikkelde methode Van 42 monsters die genomen zijn voor de bepaling van triazinen in het kader van het meetprogramma van het samenwerkingsprojekt tussen RIZA en RIKZ zijn er 39 gemeten. Aan 100 ml monster is 7,7g NH4Ac en 2 /xl ATRA-D5 (50 mg/l in ACN/zuiver water (50/50)) toegevoegd en hiervan is 30 ml over de C18-Polar Plus-kolom geleid. De eerste 21 monsters hebben twee keer SPE ondergaan en zijn €6n keer geanalyseerd. De concentraties zijn berekend m.b.v.de vergelijking van de ijklijn. Ook staan de concentraties van de IS vermeld. De responsfactoren van de IS zijn tegen de ES 32
berekend en de gevonden responsfactoren zijn gedeeld op de berekende concentratie. Deze concentraties zijn in bijlage 5 te vinden. Alleen de concentraties van de componenten boven de detectiegrens zijn in deze bijlage opgenomen. De andere 20 monsters (2 monsters zijn voor de tweede keer geanalyseerd) hebben 6en keer SPE ondergaan, maar de verkregen oplossingen zijn twee keer geanalyseerd. De concentraties van de componenten zijn met een e^npuntscalibratie berekend. Tijdens de analyses zijn vier ES'en geanalyseerd. Van deze vier en van de duploanalyse zijn de signalen van een component gemiddeld (in totaal dus acht signalen) en hiertegen is de concentratie van de desbetreffende component in het monster berekend. In bijlage 4 staat de uitwerking van de tweede monsterserie en in bijlage 5 staan de gegevens en gevonden concentraties boven de detectiegrens van alle 23 verbindingen (ADEDI2H niet, ATRA-D5 wel) van alle veertig monsters. ADE2H en ADI2H zijn in elk monster boven hun detectiegrens aangetroffen, soms zelfs ver boven 1 /xg/1. Verder wordt er zeer vaak ADEDI, A2H, atrazine, simazine en anilazine aangetroffen. Een enkele keer zijn ook ADE, ADI, SIMA2H, ametryn en metribuzin boven hun detectiegrens aangetroffen. Cyanazine, terbutylazine, propazine, desmetryn, prometryn, simetryn, terbutryn, PROP2H, TERB2H en TERBDE zijn in geen enkel monster boven hun detectiegrens aangetroffen. Belangrijk bij SPE is de stap tussen wassen van de kolom met zuiver water en desorptie met MeOH. Het blijkt (ook al bij eerdere experimenten) dat indien er na het wassen nog vloeistof op de kolom staat, de recovery van vooral de grotere componenten drastisch afneemt tot slechts enkele procenten. De recovery van de kleinere (en polairdere) componenten lijdt hier niet onder. De reden van deze afname ligt waarschijnlijk in het gehalte MeOH. Indien deze zich mengt met het water dat nog op de kolom aanwezig is, is het gehalte MeOH niet 100% en zal de desorptie niet goed geschieden. Ligt er zeer veel water op de kolom, dan zal de recovery van de grote componenten zeer slecht zijn. Is er niet te veel water aanwezig dan zal de desorptie toch goed gelukken, omdat er met 5 ml MeOH gedesorbeerd wordt. Deze hoeveelheid is voldoende om eerst het water weg te spoelen en daarna de componenten van de kolom te desorberen.
33
6. Conclusies Het is mogelijk om 12 triazinen en 10 afbraakprodukten in oppervlaktewater m.b.v. FIA-TSP-MS-MS voorafgegaan door SPE met een C18-Polar Plus-kolom te bepalen. Een 23ste component (ADEDI2H) die ook in het onderzoek is meegenomen kan niet goed worden bepaald, omdat de recovery op de C18-Polar Plus-kolom heel laag (30%) en de spreiding in de resultaten groot is. Voor de ionisatie en fragmentatie van de 22 verbindingen en de interne standaard ATRA-D5 zijn de volgende resultaten gevonden: - organische modifier = 10% methanol - [NH4Ac] = 0,5M - Tvap = 115°C - V di = 2000 V - Vrep = 20 V - CPR = 3 - 3 , 5 millitorr Bij PCI worden de componenten vooral tot [M+l] + -ionen gei'oniseerd, behalve anilazine, die in aanwezigheid van ammoniumionen vooral [M-18] + -ionen vormt. Hierbij wordt er een chlooratoom gesubstitueerd door een aminogroep. Van enkele detectiegrootheden zijn de gevonden optima: CDYN = -20 kV, Emil = 2700 V, ELGAIN -9 (zero -3). Met de ICL-procedure SRMTRIM3 kunnen 22 componenten bij vier en 2 componenten (waaronder ADEDI2H) bij drie dochterionen geanalyseerd worden. De COFF moet continue gevarieerd worden maar ligt tussen -14 en -29 eV. SPE is een goede techniek om verbindingen te concentreren. Om matige polaire verbindingen zoals triazinen en hun afbraakprodukten zijn, te extraheren kan men het best C18-Polar Plus-kolommen gebruiken. De extractie geschiedt het best bij pH = 7.2, IM NH 4 Ac, elutievolume = 5ml MeOH op 1000 mg kolommen. Het zout NH 4 Ac wordt alleen toegevoegd om de recovery van anilazine op te voeren. Zonder zout is de recovery van anilazine nagenoeg nihil, maar indien er IM NH 4 Ac aanwezig is, is de recovery goed. De recovery van de 22 componenten en de IS is goed te noemen. Er is minimaal een recovery van 60% (componenten met een tertiair butylgroep), maar 13 van de 23 verbindingen hebben een recovery van 100% of meer. De rsd is voor simazine slecht (39%). Voor de overige componenten ligt de rsd tussen 8 en 22% wat voor een analyse in oppervlaktewater matig tot redelijk goed te noemen is. ADEDI breekt al na 30 ml door, TERBDE na 50 ml. De overige componenten breken pas later door (60 tot > 100 ml). Detectiegrenzen liggen tussen 0,09 en 0,32 /xg/1, behalve voor PROP2H, simazine en metribuzin (respectievelijk 0,47,0,39 en 0,41 /xg/1). Ondanks de concentrering met een factor 3 zijn de detectiegrenzen niet een factor 3 omlaag gebracht, maar liggen zelfs vaak hoger. Het blijkt dus dat door de geautomatiseerde SPE er handelingen verricht worden en er daarom meer fouten gemaakt worden, wat een grotere spreiding in de resultaten oplevert. Atrazine-ethylamine-D5 is zeer geschikt om als IS toegepast te worden. Met deze IS kan worden vastgesteld of de monsterbepaling goed is verlopen en er kan mee worden 34
gecorrigeerd m.b.v. responsfactoren. Met de ontwikkelde methode zijn er 39 monsters geanalyseerd. In alle monsters is ADI2H en ADE2H boven hun detectiegrens aangetroffen in de range 0,25 - 2,5/xg/1. Atrazine, simazine, anilazine en ADEDI zijn in de meeste monsters boven hun detectiegrens aangetroffen.
35
7. Aanbevelingen Tijdens het afstudeeronderzoek is er met automatische piekintegratie gewerkt. De parameters waren als volgt ingesteld: oppervlak: 10,50 (a 10,50), basislijn: 50,70 (u 50,70) en label: 10,20 (Is 10,20). Tijdens het onderzoek kwam aan het licht dat zodoende de injectiepiek niet goed geintegreerd werd. Het aantal scans waarvan de piekhoogte en het piekoppervlak werden berekend verschilde nogal en zodoende was de spreiding in het piekoppervlak vrij groot. Een nader onderzoek naar deze parameters (en dan met name area en label) is dan ook wenselijk. ADEDI2H kan niet met deze methode geanalyseerd worden. De recovery en herhaalbaarheid zijn zeer slecht (respectievelijk 31% en 26%) en als gevolg daarvan is ook de detectiegrens zeer hoog. De gebruikte C18-Polar Plus-kolom is niet geschikt, maar een ander soort kolom zal waarschijnlijk uitkomst bieden.
36
8. Literatuur 1. Berg P.J.,Onderzoek naar optimale omstandigheden voor de bepaling van triazinen in water m.b.v. flow injectie analyse - thermospray - tandem massaspectrometrie (FIA-TSP-MS-MS), werkdocument 94.056X, april 1994. 2. Derde Nota Waterhuishouding (Water voor nu en later), ISBN 9012063531, Ministerie van Verkeer en Waterstaat, September 1989. 3. Watersystemen (Een analyse van de problematiek in aquatisch milieu), RIZA-nota 93.036, ISBN 9036900433, november 1993. 4. Viveen J., Vaste fase extractie als isolatie- en monstervoorbereidingstechniek de HPLC, januari 1990.
voor
5. TSQ700 Operators manual, P/N 70001 97001, maart 1989. 6. TSQ/SSQ Operators manual, 70001 - 97034, mei 1991.
37
9. Bijlagen 1. Structuur-, molecuulformule en gemiddelde molmassa van de onderzochte verbindingen. 2. De ICL-procedure SRMTRIM3, waarmee 23 componenten en de IS bij 3 of 4 dochterionen geanalyseerd worden. 3. Het ASPEC-programma; programma om SPE mee uit te voeren. 4. Uitwerking 2e monsterserie 5. Overzicht van de gemeten monsters.
38
BIJLAGE 1: Structuur-, molecuulformule en gemiddelde molmassa van de onderzochte verbindingen.
R3
;>' R2-NH
NH-R1
component
RI
R2
R3
molecuulformule
gem molmassa
atrazine
ethyl
i-propyl
CI
C8HI4C1N5
215.7
cyanazine
ethyl
C(CH 3 ),CN
CI
C,H,.,CIN4
240.7
propazine
i-propyl
i-propyl
CI
C^CIN,
229.7
simazine
ethyl
ethyl
CI
C7H,,C1NS
201.7
terbutylazine
ethyl
t-butyl
CI
C^H16CIN5
229.7
ametryn
ethyl
i-propyl
SCH,
C,H17N 5 S
227.3
desmetryn
methyl
i-propyl
SCH 3
C 8 H15N 5 S
213.3
prometryn
i-propyl
i-propyl
SCH,
C 10 H19N 5 S
241.3
simetryn
ethyl
ethyl
SCH 3
C 8 H15N 5 S
213.3
terbutryn
ethyl
t-butyl
SCH,
C 10 H19N 5 S
241.3
ADEDI2H
H
H
OH
C,H s N 5 0
127
ADI2H
ethyl
H
OH
C 5 H,N s O
155
ADE2H
H
i-propyl
OH
C„H„N s O
169
A2H
ethyl
i-propyl
OH
C 8 H ls N s O
197
ADEDI
H
H
CI
CjH 5 CIN 5
145.7
ADI
ethyl
H
CI
C,H9C1N5
173.7
ADE
H
i-propyl
CI
C6H,,C1N 5
187.7
PROP2H
i-propyl
i-propyl
OH
C v H„N 5 0
211
SIMA2H
ethyl
ethyl
OH
C 7 H„N 5 0
183
TERB2H
ethyl
t-butyl
Oil
C^1 1 7 N 5 0
211
TERBDE
H
t-butyl
CI
C7H,,C1N5
201.7
ATRA-D5
CA
i-propyl
CI
C g H,D } ClN s
220.7
39
Anilazine brutoformule: molmassa:
C9HSC13N4 275.5
Metribuzin brutoformule: molmassa:
C8H14N4OS 214.3
40
BIJLAGE 2: De ICL-procedure SRMTRIM3, waarmee 23 componenten 3 of 4 dochterionen geanalyseerd worden.
en de IS bij
Deze ICL-procedure SRMTRIM3 analyseert zelf 10 componenten, maar roept een andere procedure (SRMTRIA2) aan die 13 andere componenten en de IS analyseert. Beide procedures staan hieronder geschreven. SRMTRIM3 0SRMTRIM3 written jun 94 proc. for triazine analyses in MSMS CID0N;ELGA1N 9;A=l;ZERO=-8;VAPHTR 115;DIVOLT 2000;TSPON IF %1;ELSE;%1=20;END;COLL=%1;EMULT 2700;CDYN -20 CENT;POS;DAU;128 10 270 0.5-22;MSMSC=0;DOZE 10 REPEAT PSM 256;GO 79;GO 153;GO 178;PSM 258;GO 180;LCP MNILAZINE PSM 198;GO 86;GO 97;GO 114;COFF -16;GO 156-.LCP #A2H PSM 146; GO 68;GO 79;GO 104;GO 110;LCP A>ADEDI COFF -24;PSM 202;GO 104;GO 110;COFF -24;GO 146 PSM 204;COFF -14;GO 148;LCP;C0FF -24 #TERBDE ISTERB2H PSM 212;GO 86;GO 97;GO 114;COFF -14;GO 156;LCP #ADED12H COFF -29;PSM 128;GO 43;GO 69;COFF -16;GO 86;LCP #ADE2H COFF -26;PSM 170;GO 43;GO 69;GO 86;COFF -16;GO 128;LCP COFF -24;PSM 188;GO 79;GO 110-.COFF -16;GO 146 COFF -14;PSM 190;GO 148;LCP #ADE COFF -24;PSM 156;GO 69;COFF -16;GO 86;GO 97;GO U4;LCP MDI2H COFF -15;PSM 174;GO 79;GO 96;COFF -21;GO 104 COFF -15;GO 132.LCP #ADI SRMTRIA2;COFF -22 END
SRMTRIA2 COFF -26 PSM 228;GO 68;GO 91;GO 96;COFF -17;GO 186;LCP COFF -26;PSM;242;GO 68;GO 91;GO 96.COFF -17;GO 186;LCP COFF -23;PSM 216;GO 104;GO 132;COFF -16;GO 174 PSM 218; GO 176;LCP COFF -26;PSM 241 ;GO 96;GO 132-.COFF -15;GO 214;PSM 243 GO 216;LCP COFF -20;PSM 202;GO 96;GO 104;GO 124;GO 132.LCP PSM 230;GO 146;PSM 232;GO 148;PSM 230;GO 188;PSM 232 GO 190;LCP COFF -22;PSM 214;GO 82;GO 91;GO 124;GO 172.LCP COFF -18;PSM 215;G0 84;GO 131;GO 145;GO 187;LCP COFF -27;PSM 242;GO 68;GO 85;COFF -20;GO 158;GO 200;LCP COFF -26;PSM 230;GO 104;GO 132;COFF -16;GO 174 PSM 232;GO 176;LCP COFF -24;PSM 184;GO 69;GO 97;COFF -17;GO 114;LCP PSM 214;GO 124;GO 144;GO 166;GO 186.LCP COFF -29;PSM 212;GO 69;GO 86;COFF -19;GO 128;GO 170;LCP COFF -23.PSM 221;GO 101;GO 137;COFF -16;GO 179 PSM 223;GO 181;LCP
#AMETRYN #TERBUTRYN MTRAZINE #CYANAZ1NE #SIMAZINE #PROPAZINE ^DESMETRYN #METRIBUZIN #PROMETRYN #TERBUTYLAZINE #SIMA2H ^SIMETRYN #PROP2H #ATRA-D5
41
BIJLAGE 3: Het ASPEC-programma; programma om SPE mee uit te voeren. Indien men SPE wil uitvoeren kan op de ASPEC file 150 worden aangeroepen. Men moet dan de linker kolom van onderstaand programma invoeren. De in te voeren gegevens staan rechts in deze linker kolom. De rechter kolom geeft in het kort de SPE weer (wetten, conditioneren, bemonstering en desorptie). FILE NUMBER
150
RACK CODE INJECT INIT
0/1
OPPERVLAKTE WATER MONSTERS WETTEN: SOLVENT 6 VOLUME FLOW RATE;
0/1
RAM EXIT INIT. ALL
0/1
RUN ADD IS
0/1
RUN COND. CH. COND. NB SOLVENTS SOLV. 1 POS. SOLV. 1 VOL. SOLV. 2 POS SOLV. 2 VOL. NEW SPEED DISP. SPEED AIR VOL.
0/1
RUN SAMPLE SAMPLE VOL. ML SAMPLE HT NEW SPEED DISP. SPEED AIR VOL.
0/1
Methanol 5 ML 1.5 ML/MIN
0/1 CONDITIONEREN: SOLVENT 3 VOLUME FLOW RATE;
0/1 5000
MeOH
5000
zuiver water
0/1 1,5 ML/MIN
MONSTER: POSITIE VOLUME: FLOW RATE: DESORPTIE SOLVENT 6 VOLUME FLOW RATE:
zuiver water 5 ML 1.5 ML/MIN pH = 7 30 ML 3 ML/MIN Methanol 5 ML 0,75 ML/MIN
1
30 ML 10
MONSTER
0/1 3 ML/MIN 1000
RUN WASHING CH. WASHING NB SOLVENTS SOLV. 1 POS. SOLV. 1 VOL. NEW SPEED DISP. SPEED AIR VOL.
0/1 0/1
RUN ELUT CH. ELUT NB SOLVENTS SOLV. 1 POS. SOLV. 1 VOL. NEW SPEED DISP. SPEED AIR VOL.
0/1 0/1
NEW RINSE RINSE VOL. DISP. SPEED
0/1
RUN FIRST SAMPLE NB. SAMPLES
0/1
zuiver water 5000 0/1 1000
0/1
5000 1
MeOH 0.75 ML/MIN
500
4000
42
BIJLAGE 4: Uitwerking tweede monsterserie
Bij de tweede monsterserie zijn er zeven monsters geanalyseerd. Met elk monster is twee keer SPE uitgevoerd. Na indampen en aanvullen zijn de 14 monsters en ten ES met SRMTRIM6 geanalyseerd. In het chromatogram dat op pagina 45 staat is duidelijk aan de onderste m/z-trace (trace van de IS) te zien dat de dertiende SPE is mislukt. Dit was voor de analyse verwacht. Na SPE was er meer vloeistof in het opvangbuisje aanwezig, dan in de andere. Deze hadden een evenhoge vloeistofspiegel. In het chromatogram zijn vijf m/z-traces te zien. De bovenste twee zijn van simazine en TERBDE. Deze hebben dezelfde psm, maar worden bij verschillende dochterionen geanalyseerd. De derde en vierde m/z-trace laten de chromatogrammen van atrazine en terbutylazine zien. Deze analyseren hetzelfde dochterion, maar hebben een verschillende psm. In beide gevallen is een verschillend chromatogram te zien. Hiermee wordt aangegeven dat met deze methode identificatie van verbindingen mogelijk is. De gevonden piekoppervlakken van alle componenten zijn in de ijklijnvergelijkingen ingevuld en de berekende concentraties zijn in tabel b4.1 genoteerd. In bijlage 5 staat vermeld welk monster M8, M9, etc is.
43
Tabel b4.1: De berekende concentraties van de tweede monsterserie. component
M8
M9
M10
Mil
M12
M13
M14
ADEDI
0.25
0.81
0.49
0.30
0.27
0.77
0.44
ADI2H
0.26
1.38
0.88
0.63
0.47
1.12
0.88
ADE2H
0.34
1.23
0.75
0.49
0.57
0.98
0.85
ADI
0.01
0.06
0.04
0.04
0.02
0.06
0.04
SIMA2H
0.04
0.20
0.07
0.03
0.04
0.13
0.10
ADE
0.03
0.12
0.02
0.04
0.00
0.10
0.04
A2H
0.05
0.21
0.16
0.08
0.05
0.22
0.16
simazine
0.22
0.39
0.09
0.27
0.04
0.33
0.14
TERBDE
0.03
0.03
0.03
0.03
0.01
0.05
0.03
PROP2H
0.09
0.24
0.06
0.07
0.02
0.11
0.06
TERB2H
0.03
0.06
0.04
0.02
0.02
0.04
0.02
simetryn
0.02
0.05
0.02
0.02
0.02
0.05
0.03
desmetryn
0.01
0.01
0.01
0.02
0.00
0.02
0.02
metribuzin
0.21
0.27
0.19
0.23
0.13
0.27
0.18
atrazine
0.12
0.21
0.06
0.08
0.02
0.28
0.07
ametryn
0.11
0.12
0.12
0.13
0.12
0.12
0.13
propazine
0.01
0.02
0.02
0.01
0.01
0.02
0.01
terbutylazine
0.03
0.03
0.05
0.02
0.00
0.05
0.02
cyanazine
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
prometryn
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
terbutryn
0.00
0.01
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
anilazine
0.10
0.25
0.15
0.09
0.14
0.22
0.34
ATRA-D5
1.20
1.27
1.24
1.22
1.24
1.24
0.64
44
CHR0 Samp Comm Mode Cper Peak Area
pbmons02 30-AUG-94 Elapse: M8 C/m M14 (duplo's), IM NH4AC, pH=7,2 Start : lg C18-Polar Plus . FIA 2ml, srmtrim6,monsters: ATRA-D5 TSP +DAU LMR GAS UP LR PB Inlet 1000.00 mmu Label wndw: 1 > 5492 Masses 0, 4.00 Baseline : 0, 3 Label
00:49:55 13:42:22 lug/ 1
4152 5492
69 » 214 0, 40.00
1001 10/2:132 => da of 201.50> 202.50
f\
simazine
_ E+06 1.044
50i
:146 => da of. 201.50> 2 0 2 . 5 0
ioon
_ E+06 7.671
TERBDE
soi P^-. /~-w . 174 => da of 215.50> 216.50
1001
_ E+06 4.142
i
loon
m/z:174 => da of 229.50> 230.50
_ E+06 7.707
terbutylazine
soH ' " ^
. „ „ m/Z:179 => da of 1001 n r\ —
j " * "
' —
220.50>_221.50
^CS
Ca.
n
P\
n
_ E+07 1.004
501
&U 1000
injectiepiek injectiepiek injectiepiek injectiepiek
1 en 2 3 en 4 5 en 6 7 en 8
monster monster monster monster
2000
8 9 10 11
3000
injectiepiek injectiepiek injectiepiek injectiepiek
9 en 10: 11 en 12: 13 en 14: 15:
4000
5000
monster 12 monster 13 monster 14 ES
45
BIJLAGE 5: Overzicht van de gemeten monsters.
Hieronder volgt de lijst met de gemeten monsters in de volgorde waarin ze geanalyseerd zijn. Tevens is er een tabel met de gevonden concentraties van de componenten die geanalyseerd zijn. In deze tabel staan alleen de gevonden concentraties die boven de detectiegrens liggen. Dat wil dus niet zeggen dat de component waar bij een monster geen concentratie achter staat niet aanwezig is. Monster Ml M2 M3 M4 M5 M6 M7
Labinfosnr 94013615 94013643 94014408 94013617 94013684 94013703 94014035
Meetpunt Mill Belfeld Katwijk Kei Nw Gein Sasvgent U 23
Omschrijving Markermeer (U 111) Belfeld boven de stuw Katwijk uitwateringssluis Keizersveer Lekkanaal - Nieuwegein Sas van Gent Usselmeer IJ 23
M8 M9 M10 Mil M12 M13 M14
94013626 94013630 94013618 94013685 94013627 94014695 94013642
Maasslui Hv sluis ED30 Lob WZ310 ZM 15 NZK km25
Nieuwe Waterweg, km. 1017,5 Haringvlietsluis Groote Gat Noord Lobith Harlingen (zout) Zwartemeer IJ 15 Noordzeekanaal kilometer 25
M15 M16 M17 M18 M19 M20 M21
94014401 94014425 94014427 94013754 94013784 94014726 94013629
Gm Lely Gm West Linge Dintmdb VZ 2 K 12 NZK km 2
Gemaal Lely Gemaal Westland Linge Dintelmond Binnen Volkerak Zoom meer VZ 2 Ketelmeer K 12 Noordzeekanaal kilometer 2
M22 M23 M24 M25 M26 M27 M28 M29 M30 M31 M32
94014147 94014297 94014762 94014003 94013969 94013899 94013982 94013755 94014767 94013898 94013756
S v Doel WS160 Vel 8 Rietbies Eys Nw Stzl Puttersh Nzthde E 129 Damsdp Nzrnw4
Schaar van Oudendoel Vlissingen Veluwemeer (Vel 8) Biesbosch Rietbies Eysden Nieuw Statenzijl (Westerwoldse Aa) Oude Maas, kilometer 983,5 Ter Heijde 2 (RAXX092741) Eemmeer (IJ 129) Damsterdiep (Delfzijl) Noord wij k 4 km uit de kust
46
Monster M24 M33 M34 M35 M36 M37 M38 M39 M40
Labinfosnr 94014762 94013888 94013897 94014054 94015089 94014053 94013784 94014298 94015150
Meetpunt Vel 8 Zwarthn Harlgn Oostovr IJ 1 Den Hdr VZ 2 WS130 Maasslui
Omschrijving Veluwemeer (Vel 8) Zwarte Haan Tjerk Hiddesluis (Harlingen) Oost Oever (Kooysluis) Den Oever (Ul) Den Helder (Helsdeur) Volkerak Zoommeer VZ 2 Terneuzen Nieuwe Waterweg, km 1017,5
Met meetserie 1, 2 en 3 is twee keer SPE uitgevoerd en de oplossingen zijn in enkelvoud geanalyseerd (monster lxen duplo lx). Met meetserie 4 en 5 is 66n keer SPE uitgevoerd en zijn de verkregen oplossingen twee keer geanalyseerd.
47
.n CM
A
o o
a
^
n
n
n
Ol
•o — o
Q
ii : i o n o o CD
1
3
o — E 3
T
to •» n c* -r — o o —
V —
o n
» c. r»
— a
o o
o
— o
o
o
III
o
o
-
©
o
o
o
o
Zj
O J< <")
tv.
71 f.
o
o
o
z-
N
;.
e 2
o
5
©3
3 ^ -
33 Jt
^ --<
—
=
:-
O ^ o
O —
« 5
2
= o o -
CT
.-Si O O O
w tO * - o -
o o -
n. 5
- O
o o o
O ;*, o •» — o
- 1 10 o n n s n o o o o
o
o ci
2
— o
—O O O 3 O O r-
3
n .»
-
o
o
v
"
o o o
:•-
o
s cvi
'J
— Z> O O 3
o
O
o
i
Is
!o r
ai in o o
n in - O
3 -
- •» O O
CM.)
SI
n o
a 5s 2
-
-<
E
3 o
o
i
-.
5
r*< 0 o •-» .-) cw — — o o o o
O O O C 3 C O O S O O O O C O C
—• -r o
a:
o o o
o
o o o o o
o
— P- n • o o o
o o o o o o o o o o o o o
2 r
c
? J •!
is«siii$ii-fji!EifH • Ill
< < < < « < W ) i
— <
<
-3 «
S —
«
c
a
i
s
5.2 B
48
