Něco ve Vodě

Richard Jack, Jeff Rohrer, a Andy Eaton

S nárůstem použití non-plynné formy chloru pro dezinfekci pitné vody, obavy z možných zdravotních dopadů expozice dezinfekce vedlejší produkty (rozpočtových plánů), jako chlorečnanu vytvořili velkou pozornost. To má za následek chlorečnanu vydělávat místo na US Environmental Protection Agency (EPA) Kontaminující látky Seznam látek 3 (CCL3) a následně dělat jeho cestu do Agentury Neregulované Kontaminace Monitorování Pravidlo Tří (UCMR3) programu.

nejnovější výsledky z probíhajícího UCMR3 programu ukazují, že mnoho pitné vody pomůcky v USA vyšší než 210 µg/L zdravotní referenční úroveň pro chlorát, a někteří dokonce vyšší než Světová Zdravotnická Organizace (WHO) obecné zásady 700 µg/L. i Když konečné rozhodnutí regulovat chlorečnanu je několik let pryč, aktuální výsledky naznačují, že chlorečnanu bude silným kandidátem pro potenciální nařízení v USA, a že mnoho nástrojů může mít problém s dodržováním předpisů.

zdroje chlorečnanu

chlorečnany mohou vznikat v pitné vodě z použití oxidu chloričitého jako dezinfekčního prostředku. Zatímco mnoho vodních služeb nyní dává přednost použití ozonu, existuje několik, které stále používají méně účinné metody, jako je ultrafialové světlo nebo oxid chloričitý. Ten se může rychle rozkládat na chlorit, chlorečnan a chlorid, a to i v upravené vodě. Kromě dezinfekčních postupů mohou zdroje chlorečnanu v pitné vodě zahrnovat také bělící činidla používaná v celulózovém, papírenském a textilním průmyslu a při zpracování mouky. Podle USA. Food and Drug Administration (FDA), oxid chloričitý je považován za látku pro styk s potravinami, zatímco systémy na bázi sodíku a chloritu se používají pro antimikrobiální aplikace při zpracování drůbeže, ovoce a zeleniny.1

chlorečnan může být také zaveden do životního prostředí jeho použitím jako neselektivní herbicid pro několik plodin.2 protože je však nepravděpodobné, že by se adsorboval do půdy, má vysoký odtokový potenciál, který by mohl mít významný dopad na vodní cesty.

toxicita

spotřeba vysokých hladin chlorečnanu může prasknout buněčné membrány erytrocytů, což zhoršuje schopnost krve přenášet kyslík. Následuje nevratná tvorba methemoglobinu oxidací volného hemoglobinu v krvi. Hladiny chlorečnanu sodného až 600 mg chlorečnanových iontů na kg tělesné hmotnosti mohou být smrtelné.3 bylo také prokázáno, že chlorečnan indukuje chromozomální poškození rostlinných systémů4 a nádory štítné žlázy u potkanů.5 s takovými důsledky je třeba přesně sledovat hladiny chlorečnanu.

Chlorečnanu Prevalence a Nařízení

u. s. EPA stanovila Neregulované Kontaminace Monitorování Pravidlo (UCMR) program pro sběr dat pro podezření kontaminujících látek v pitné vodě, které nemají zdraví na bázi norem v rámci Bezpečné Pitné Vody Act (SDWA). Každých pět let EPA vyvíjí nový seznam kontaminantů UCMR s údaji pro další cyklus UCMR (UCMR3), které mají být shromažďovány v průběhu roku 2016. UCMR3 bude studovat nižší množství chemických látek než v předchozích cyklů s minimální úrovní vykazování (Mlr) na základě analytické schopnosti, spíše než biologické účinky, které jsou často pod aktuální zdravotní stav referenční úrovně (HRLs).

MLR pro chlorečnan používá pro UCMR3 je konzervativně stanovena na 20 µg/L a HRL je 210 µg/L EPA stanovila denní referenční dávka 0,03 mg na kilogram tělesné hmotnosti (0.03 mg/kg/den).

Chlorečnanu data z UCMR3 program k dnešnímu dni (viz Tabulka 1) zahrnuje téměř 55,000 vzorky z 4,749 veřejné vodovody (PWS), s mnoha překročení MLR, a HRL koncentrace. Ve skutečnosti má 37 procent PWS a téměř 15 procent celkových vzorků chlorečnan nad referenční koncentrací. To je mnohem vyšší procento než jakýkoli jiný kontaminant měřený v předchozích UCMRs, což naznačuje, že mnoho lidí by mohlo pít vodu s vyššími než doporučenými hladinami chlorečnanu.

Vysoké množství chlorečnanu jsou spojeny typu dezinfekce vody systém, s těmi, pomocí hromadné chlornanu nebo na místě generaci chlornanu zažívá častěji zvýšené chlorečnanu úrovně než ty, které používají více efektivní (ale dražší) plynný chlór. Bez ohledu na to, která metoda je zvolena, dochází k produkci vysokých hladin chlorečnanu, ať už zařízení používají volný chlor nebo chloraminy, a souvisí více se zdrojem samotného chloru než s dezinfekční praxí.

Chlorečnanu Odhodlání

v současné době není možné odstranit chlorečnanu ionty jakmile se tvořil v pitné vodě, takže detekci stopových množství chlorečnanu je nezbytně nutné, a existuje mnoho globálních regulačních metod k dispozici. Metody EPA 300.0 a 300.1, ISO 15061 a ASTM D6581 používají iontovou chromatografii (IC) s potlačenou detekcí vodivosti.

EPA metoda 300.0 je uznávána jako standardní IC metoda pro anorganickou aniontovou analýzu činidla, půdy, povrchu, pití a odpadních vod. Tato metoda specifikuje použití ručně připraveného uhličitanového eluentu, kolony Thermo Scientific™ Dionex™ AS9 a potlačené detekce vodivosti. Tím bylo dosaženo limitu detekce metody (MDL)3 µg/L chlorečnanu v reakční vodě (retenční doba 7,1 minuty).

následné revize, Metoda EPA 300.1, využívá vyšší kapacity analytické column6, dosažení MDLs tak nízké, jak 0.78 µg/L za vysoké iontové síly vody (HIW) podmínky. Vzhledem k tomu, že metoda byla napsána před více než 15 lety, bylo také prokázáno, že hydroxidové eluenty splňují její požadavky. Oba eluenty mohou být ručně připraveny nebo elektrolyticky generovány pomocí systému bez iontové chromatografie (RFIC).

zlepšení metody EPA 300.1 sloupce a eluenty

nedávné pokroky v technologii sloupců nabízejí nové možnosti detekce. Vysokokapacitní kolony pro výměnu aniontů znamenají, že na kolonu lze načíst více aniontové hmoty, což umožňuje snadnější detekci stopových aniontů, jako je chlorečnan, v přítomnosti běžných interferujících aniontů, jako je chlorid, uhličitan a síran. Například kolona Thermo Scientific™ Dionex™ IonPac AS23 byla vyvinuta pomocí jedinečné polymerní technologie pro dosažení kapacity 320 µeq / sloupec (sloupec 4 x 250 mm).

Hydroxid eluents také ukázala jako účinná při stanovení stopových rozpočtových plánů v pitné vodě. Při použití uhličitanu eluents, potlačení produkt je kyselina uhličitá, která je méně vodivé než uhličitan ale stále přispívá k pozadí vodivost, snížení citlivosti. Na druhé straně je supresivním produktem hydroxidu voda, což snižuje vodivost pozadí a zlepšuje citlivost analytu. Ukázalo se, že kolona selektivní k hydroxidu (Thermo Scientific™ Dionex™ IonPac AS19) splňuje nebo překračuje požadavky metody 300.1.

systémy iontové chromatografie bez činidel

metody EPA 300.0 a 300.1 tradičně používaly ručně připravený eluent; bylo však prokázáno, že analytická citlivost a reprodukovatelnost se zlepšily pomocí RFIC systému. To eliminuje potřebu ruční přípravy a odplynění eluentu kombinací generování elektrolytického eluentu se samoregeneračním potlačením. Elektrolytickou produkcí vysoce kvalitních eluentů z deionizované vody prokázaly systémy RFIC lepší výkon pro detekci trasování DBP. V poslední době, IonPac AS23 sloupec byl použit pro stanovení stopových koncentrací chlorečnanu, bromičnanu a chloridu v pitné water7, ukazuje, jak elektrolyticky generovaný sodný eluents usnadnit lepší separace a limit detekce (viz Obr. 1). Přesné řízení proudu navíc umožňuje opakovatelné koncentrace a gradienty pro lepší Reprodukovatelnost. Hydroxid eluents generovaných on-line z deionizované vody automatizovat pracný úkol, zlepšení snadnost-of-použití a reprodukovatelnost mezi analytiky a laboratoří.

závěr

během posledních 20 let byly chlorečnany a další DBP pečlivě sledovány a regulovány kvůli jejich známé toxicitě. Aby bylo možné posoudit jejich prevalenci a formování, je třeba vyvinout robustní a citlivé analytické metody, aby bylo monitorování snadné a přímé. Tímto způsobem lze stanovit důvěru v prevalenci, aby bylo možné provést rozumná regulační stanovení. Protože iontová síla pitné vody se může lišit, monitorování při nízkých hladinách µg / L může být náročné. Iontová chromatografie byla prokázána jako univerzální technika pro sledování shody chlorečnanu a dalších DBP v pitné vodě. Použitím potlačené detekce vodivosti byl IC prokázán jako účinná technika pro detekci chlorečnanu a byl validován a schválen EPA pro monitorování shody.

O autorech

Richard F. Jack je ředitelem environmentálního a průmyslového vertikálního marketingu ve společnosti Thermo Fisher Scientific Inc. Spolupracuje s regulačními agenturami po celém světě na vývoji analytických metod sledování souladu. Richard je spoluautorem EPA 557 a také navrhl několik metod ASTM.

Andy Eaton je technickým ředitelem a viceprezidentem společnosti Eurofins Eaton Analytical Inc. Jeho laboratoř provádí monitorování UCMR pro více než 400 utilit po celé zemi a pro USEPA od roku 2001. Andy má řadu publikací a prezentací o monitorování UCMR a DBP.

Jeff Rohrer je ředitelem vývoje aplikací pro produkty Dionex ve společnosti Thermo Fisher Scientific. Radí a hodnotí práci dalších chromatografických laboratoří v Thermo Fisher Scientific. Je autorem 70 recenzovaných publikací.

1. United States Food and Drug Administration,“ Chlorate Environmental Assessment, “ 2011.

2. Vzdělávací Program pro správu pesticidů, „informační projekt pesticidů: chlorečnan sodný“, EXCOXNET, 1995.

3. Sheahan, B. J. a kol., „Experimentální otrava chlorečnanem sodným u psů., „Res.Vet. Věda., svazek. 12, č. 4, (2005) 387-9.

4. Feretti, D., et al., „Hodnocení genotoxicity chloritanu a chlorečnanu pomocí rostlinných biologických testů a testů poškození DNA in vitro., „Water Res., vol. 42, č. 15, str. (2008) 4075-82.

5. Studie Toxikologie a karcinogeneze chlorečnanu sodného (Cas č. 7775-09-9) u potkanů F344/N A myší b6c3f1 (studie pitné vody)., „Natl. Toxikol. Programová Technika. Rep. Ser.,(2005) 517: 1-255.

6. United States Environmental Protection Agency, metoda 300.1 stanovení anorganických aniontů v pitné vodě iontovou chromatografií-revize 1.0, 1997.

7. DeBorba, B. A J. Rohrer, „Stanovení Stopových Koncentrací Chloridu, Bromičnanu, a Chlorečnanů v Balené Přírodní Minerální Vody,“ Thermo Fisher Scientific Application Note 184, 2015.

Více WaterWorld aktuální vydání články
Více WaterWorld Archives vydání články