Shimadzu Journal Vol 03 - Environmental Analysis

Význam tématu

V současné době hraje analýza životního prostředí klíčovou roli při ochraně vodních zdrojů, půdy a ovzduší před škodlivými látkami. Široké spektrum kontaminantů od těžkých kovů po organické sloučeniny či perfluorované látky vyžaduje kombinaci citlivých instrumentálních metod. Výsledky těchto měření pomáhají regulátorům, výzkumníkům i průmyslovým provozům předcházet zdravotním rizikům a zajistit udržitelné nakládání s přírodními zdroji.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem shrnutého materiálu je představit:

• přehled kolaborativních výzkumných projektů na University of Texas at Arlington a v Japonsku zaměřených na environmentální a klinické aplikace,
• komplexní metodiku analýzy jakostních parametrů podzemní vody při vrtání a hydraulickém štěpení hornin (frackingu),
• techniky monitoringu perfluorovaných sloučenin (PFOA/PFOS) ve vodách asijského regionu v rámci programu UNU–Shimadzu,
• inovativní přístrojová řešení oceňovaná mezinárodními soutěžemi.

Použitá metodika a instrumentace

Ke komplexnímu hodnocení kvality podzemní vody byly nasazeny:

• GC–MS (Shimadzu QP2010 Ultra) pro cílenou i nestrukturovanou analýzu těkavých a polotěkavých organických látek,
• HS–GC–FID (GC-2010 Plus + AOC-5000) pro sledování nízkomolekulárních alkoholů a chlorovaných uhlovodíků,
• TOC/TN analyzátor (TOC-L + TNM-L) pro stanovení organického uhlíku a dusíku,
• ICP–OES (ICPE-9000) pro kvantifikaci stopových i vysokých koncentrací kovů,
• víceparametrický sondu (YSI Professional Plus) pro měření pH, vodivosti, redoxního potenciálu, O2 a teploty.

Hlavní výsledky a diskuse

Studie potvrdily, že kombinované využití několika technik výrazně zvyšuje spolehlivost a pokrytí analýzy podzemních vod v oblastech těžby břidlicového plynu:

• koncentrace kovů korelovaly s elektrickou vodivostí,
• nízkomolekulární organické látky vyskytující se při frackingu byly detekovány i v nízkých částkách díky metodám HS–GC–FID,
• monitoring PFOS a PFOA v asijských povrchových vodách odhalil sezonní i lokální variace ve více než desítce zemí,
• nové instrumentální řešení, jako imaging mass microscope iMScope TRIO či LC-GC×GC-MS/MS, dosáhly významných mezinárodních ocenění.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace kombinovaného analytického přístupu:

• umožňuje včasné varování před znečištěním vodních zdrojů,
• podporuje validaci výsledků a minimalizaci falešných pozitivit,
• umožňuje vládním i soukromým laboratořím splnit přísné regulační limity,
• rozšiřuje povědomí o environmentálních rizicích a posiluje mezinárodní spolupráci.

Budoucí trendy a možnosti využití

Výhledově lze očekávat:

• rozšíření online propojení přípravy vzorků s chromatografickými a hmotnostně spektrometrickými metodami (On-line SFE-SFC, 5D Ultra-e),
• aplikace umělé inteligence pro rychlou identifikaci skrytých vzorců v datech,
• miniaturizované přenosné přístroje pro terénní monitoring,
• rozvoj metod založených na biodiverzitě a mikrobiální bioremediaci,
• posílení globálních monitorovacích sítí na platformě OSN.

Závěr

Pokrok v oblasti analytické chemie a instrumentace otevírá nové možnosti pro komplexní sledování kvality životního prostředí a zdravotní rizika. Spojením více měřicích technik, nové automatizace, spolupráce akademie a průmyslu, a mezinárodní platformy monitoringu POPs lze efektivně chránit vodní a suchozemské ekosystémy i veřejné zdraví.

Reference

1. US EPA. Drinking Water Contaminants. http://water.epa.gov/drink/contaminants/index.cfm
2. US EPA. Private Drinking Water Wells. http://water.epa.gov/drink/info/well/
3. Fontenot BE, et al. An Evaluation of Water Quality in Private Drinking Water Wells Near Natural Gas Extraction Sites in the Barnett Shale Formation. Environ. Sci. Technol. 2013;47:10032–10040.
4. Shimadzu Application C81: Simultaneous Separation and Detection of PFOS and PFOA in Surface Water by LC-MS/MS (2014).
5. ISO 25101:2009 Water quality – Determination of PFOS and PFOA using SPE and LC-MS/MS.