Valami a vízben
Richard Jack, Jeff Rohrer és Andy Eaton
a klór nem gáznemű formáinak fokozott használatával az ivóvíz fertőtlenítésére, a fertőtlenítő melléktermékeknek (dbps), például a klorátnak való kitettség lehetséges egészségügyi hatásaival kapcsolatos aggodalmak nagy figyelmet keltettek. Ennek eredményeként a klorát helyet kapott az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynökségének (EPA) szennyező jelöltlistáján 3 (CCL3), majd bejutott az Ügynökség szabályozatlan szennyezőanyag-megfigyelési szabályába harmadik (UCMR3) program.
a folyamatban lévő UCMR3 program legfrissebb eredményei azt mutatják, hogy az Egyesült Államokban sok ivóvíz-közmű meghaladja a klorát 210 CBG/L egészségügyi referenciaszintjét, és néhányan még meghaladják az Egészségügyi Világszervezet (WHO) 700cl/l iránymutatását.bár a klorát szabályozására vonatkozó végső döntés több év múlva van, a jelenlegi eredmények azt sugallják, hogy a klorát erős jelölt lesz az Egyesült Államokban a potenciális szabályozásra, és hogy sok közműnek megfelelőségi problémája lehet.
Klorátforrások
Klorátok keletkezhetnek az ivóvízben, ha klór-dioxidot használnak fertőtlenítőszerként. Míg sok víziközmű most inkább az ózont használja, vannak olyanok, amelyek még mindig kevésbé hatékony módszereket alkalmaznak, például ultraibolya fényt vagy klór-dioxidot. Ez utóbbi gyorsan lebomlik kloritra, klorátra és kloridra, még a kezelt vízben is. A fertőtlenítési gyakorlatokon túl az ivóvízben található klorátforrások magukban foglalhatják a cellulóz -, papír-és textiliparban, valamint a lisztfeldolgozásban használt fehérítőszereket is. Az USA szerint. Food and Drug Administration (FDA), a klór-dioxidot élelmiszerrel érintkező anyagnak tekintik, míg a nátrium-klorit alapú rendszereket antimikrobiális alkalmazásokhoz használják baromfi -, gyümölcs-és zöldségfeldolgozásban.1
a klorát több növény esetében nem szelektív gyomirtó szerként történő felhasználása révén is bejuttatható a környezetbe.2 Mivel azonban nem valószínű, hogy a talajhoz adszorbeálódik, nagy lefolyási potenciállal rendelkezik, ami jelentős hatással lehet A vízi utakra.
toxicitás
a magas klorátszint fogyasztása felszakíthatja az eritrocita sejtmembránokat, rontva a vér oxigénszállító képességét. Ezt követi a methemoglobin irreverzibilis képződése a szabad hemoglobin oxidációjával a vérben. A nátrium-klorát szintje akár 600 mg klorátion / testtömeg-kg is halálos lehet.3 kimutatták, hogy a klorát kromoszóma-károsodást okoz a növényi rendszerekben4 és a pajzsmirigy neoplazmáiban patkányokban.5 ilyen következményekkel a klorátszintet pontosan ellenőrizni kell.
klorát prevalenciája és szabályozása
az Egyesült Államok EPA létrehozta a szabályozatlan szennyezőanyag-ellenőrzési szabály (UCMR) programot, hogy adatokat gyűjtsön az ivóvízben lévő gyanús szennyeződésekről, amelyek nem rendelkeznek a biztonságos ivóvízről szóló törvény (SDWA) szerinti egészségügyi szabványokkal. Ötévente az EPA új listát dolgoz ki az UCMR szennyező anyagokról az UCMR következő ciklusának (UCMR3) adataival, amelyeket 2016-ban kell összegyűjteni. Az UCMR3 a vegyi anyagok alacsonyabb szintjét fogja tanulmányozni, mint az előző ciklusokban, a biológiai hatás helyett az analitikai képességeken alapuló minimális jelentési szintekkel (MRL-ek), amelyek gyakran a jelenlegi egészségügyi referenciaszintek (HRLs) alatt vannak.
az UCMR3 esetében alkalmazott klorátra vonatkozó MRL-t konzervatívan 20 6G/l-ben állapították meg, a HRL pedig 210 g/l.az EPA 0,03 mg/testtömeg-kilogramm (0,03 mg/kg / nap) napi referenciaadagot határozott meg.
az UCMR3 programból származó Klorátadatok (lásd az 1.táblázatot) csaknem 55 000 mintát tartalmaznak 4749 nyilvános vízrendszerből (PWS), sokuk meghaladja az MRL-t és a HRL-koncentrációt. Valójában a PWS 37% – A és a teljes minták közel 15% – a klorátot tartalmaz a referenciakoncentráció felett. Ez sokkal magasabb százalék, mint bármely más szennyező anyag, amelyet a korábbi Ucmr-ekben mértek, ami arra utal, hogy sok ember az ajánlottnál magasabb klorátszintű ivóvizet fogyaszthat.
a magas klorátszint a vízrendszer által használt fertőtlenítőszer típusához kapcsolódik, az ömlesztett hipoklorit vagy a hipoklorit helyszíni előállítása során gyakrabban emelkedett klorátszint, mint a hatékonyabb (de költségesebb) klórgázt használók. Függetlenül attól, hogy melyik módszert választják, a magas klorátszint előállítása attól függ, hogy a létesítmények szabad klórt vagy klóramint használnak-e, és inkább a klór forrásához kapcsolódik, mint a fertőtlenítési gyakorlathoz.
klorát meghatározása
jelenleg nem lehetséges a klorátionok eltávolítása, miután az ivóvízben kialakultak, ezért a klorát nyomnyi mennyiségének kimutatása elengedhetetlen, és számos globális szabályozási módszer áll rendelkezésre. Az EPA 300.0 és 300.1, az ISO 15061 és az ASTM D6581 módszerek mindegyike ionkromatográfiát (IC) használ, elnyomott vezetőképesség-detektálással.
az EPA 300.0 módszer a standard IC módszer a reagens, a talaj, a felület, az ivóvíz és a szennyvíz szervetlen anion elemzésére. Ez a módszer egy kézzel készített karbonát-eluens, egy termo Scientific Anavar Dionex as9 oszlop és elnyomott vezetőképesség-detektálás használatát határozza meg. Ez elérte a módszer detektálási határát (MDL), amely reagensvízben 3 GB/L klorát (7,1 perc retenciós idő).
egy későbbi felülvizsgálat, az EPA 300.1 módszer, nagyobb kapacitású analitikai oszlopot alkalmaz6, magas Ionos szilárdságú víz (HIW) körülmények között 0,78 USD/L-es MDL-t ér el. Mivel a módszert több mint 15 évvel ezelőtt írták, a hidroxid-eluensek is bizonyítottan megfelelnek a követelményeknek. Mindkét eluens manuálisan előállítható vagy elektrolitikusan előállítható reagensmentes ionkromatográfiás (RFIC) rendszer alkalmazásával.
az EPA módszer 300.1 oszlopának és eluenseinek javítása
az oszloptechnika legújabb fejlődése új észlelési lehetőségeket kínál. A nagy kapacitású anioncserélő oszlopok azt jelentik, hogy több anionos tömeg tölthető be az oszlopra, lehetővé téve a nyom anionok, például a klorát könnyebb kimutatását olyan közös zavaró anionok jelenlétében, mint a klorid, karbonát és szulfát. A Thermo Scientific (Thermo Scientific), A Dionex, az Ionpac AS23 oszlopot például egy egyedülálló polimer technológiával fejlesztették ki, hogy elérjék a 320 CC/oszlop (4 x 250 mm oszlop) kapacitását.
a hidroxid-eluensek hatékonynak bizonyultak az ivóvízben található nyomelemek meghatározásában is. Karbonát-eluensek alkalmazásakor a szuppressziós termék szénsav, amely kevésbé vezetőképes, mint a karbonát, de mégis hozzájárul a háttér vezetőképességéhez, csökkentve az érzékenységet. Másrészt a hidroxid szuppressziós terméke a víz, csökkenti a háttér vezetőképességét és javítja az analit érzékenységét. Kimutatták, hogy egy hidroxid-szelektív oszlop (Thermo Scientific ++ Dionex ++ IonPac AS19) megfelel vagy meghaladja a 300.1.módszer követelményeit.
Reagensmentes ionkromatográfiás rendszerek
a 300.0 és 300.1 EPA-módszerek hagyományosan kézzel készített eluenst használtak; az Analitikai érzékenység és reprodukálhatóság azonban bizonyítottan javul egy RFIC-rendszerrel. Ez kiküszöböli az eluens kézi előkészítésének és degasizálásának szükségességét az elektrolitikus eluens generálás és az önregeneráló elnyomás kombinálásával. Azáltal, hogy elektrolitikus úton kiváló minőségű eluenseket állít elő ionmentesített vízből, az RFIC rendszerek jobb teljesítményt mutattak a nyomkövetési DBP detektálásában. A közelmúltban az IonPac AS23 oszlopot használták a klorát, a bromát és a klorit nyomkoncentrációjának meghatározására az ivóvízben7, bemutatva, hogy az elektrolitikusan előállított hidroxid-eluensek hogyan segítik elő a jobb elválasztást és a kimutatási határértéket (Lásd az ábrát. 1). Ezenkívül az áram pontos szabályozása megismételhető koncentrációkat és gradienseket tesz lehetővé a jobb reprodukálhatóság érdekében. Az ionmentesített vízből online előállított hidroxid-eluensek munkaigényes feladatot automatizálnak, javítva mind a könnyű használatot, mind a reprodukálhatóságot az elemzők és a laboratóriumok között.
következtetés
az elmúlt 20 évben a klorátokat és más DBP-ket szoros megfigyelés és szabályozás alá vonták ismert toxicitásuk miatt. Prevalenciájuk és kialakulásuk felmérése érdekében robusztus és érzékeny analitikai módszereket kell kifejleszteni, hogy a monitorozás egyszerű és egyszerű legyen. Ily módon megállapítható a prevalencia iránti bizalom, hogy ésszerű szabályozási meghatározásokat lehessen tenni. Mivel az ivóvíz Ionos szilárdsága változhat, az alacsony CBG/L szintű monitorozás kihívást jelenthet. Az ionkromatográfiát sokoldalú technikaként bizonyították a klorát és más DBP-k ivóvízben való megfelelőségének ellenőrzésére. Az elnyomott vezetőképesség-detektálás alkalmazásával az IC hatékony klorát-detektálási technikának bizonyult, és az EPA hitelesítette és jóváhagyta a megfelelőség ellenőrzésére.
a szerzőkről
Richard F. Jack a Thermo Fisher Scientific Inc. környezetvédelmi és ipari vertikális marketing igazgatója. Együttműködik a szabályozó ügynökségek szerte a világon, hogy dolgozzon ki analitikai módszerek megfelelés ellenőrzése. Richard az EPA 557 társszerzője, és számos ASTM módszert is kidolgozott.Andy Eaton az Eurofins Eaton Analytical Inc.műszaki igazgatója és alelnöke. Laboratóriuma több mint 400 közmű és USEPA ucmr monitorozását végzi 2001 óta. Andy számos publikációval és előadással rendelkezik az UCMR és a DBP monitorozásáról.Jeff Rohrer a Thermo Fisher Scientific Dionex termékek alkalmazásfejlesztési igazgatója. Tanácsot ad és áttekinti a Thermo Fisher Scientific más kromatográfiás laboratóriumainak munkáját. 70 lektorált publikáció szerzője.
1. Egyesült Államok Élelmiszer-és Gyógyszerügyi Hivatala, “Chlorate Environmental Assessment”, 2011.
2. Növényvédőszer-kezelési oktatási Program, “növényvédőszer-információs projekt: nátrium-klorát” EXTOXNET, 1995.
3. Sheahan, B. J., et al., “Kísérleti nátrium-klorát mérgezés kutyákban., “Res. Állatorvos. Sci., vol. 12, 4. szám, (2005) 387-9.
4. Feretti, D., et al., “A klorit és a klorát genotoxicitásának értékelése növényi biológiai vizsgálatok és in vitro DNS-károsodási tesztek segítségével., “Víz res., vol. 42, no. 15, pp. (2008) 4075-82.
5. “Nátrium-klorát (Cas-szám: 7775-09-9) toxikológiai és karcinogenetikai vizsgálata f344/n patkányokon és b6c3f1 egereken (ivóvízvizsgálatok)., “Natl. Toxicol. Program Tech. Ser Képviselő.,(2005) 517: 1-255.
6. Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége, 300.1 módszer szervetlen anionok meghatározása ivóvízben Ionkromatográfiával-1.0 felülvizsgálat, 1997.
7. DeBorba, B. és J. Rohrer, “a klorit, a bromát és a klorát Nyomkoncentrációjának meghatározása palackozott természetes ásványvizekben”, Thermo Fisher Scientific Application Note 184, 2015.
Több WaterWorld aktuális kérdés cikkek
több WaterWorld Archívum kérdés cikkek