Noe i Vannet
Av Richard Jack, Jeff Rohrer og Andy eaton
med økt bruk av ikke-gassformige former for klor for desinfeksjon av drikkevann, har bekymringer over potensielle helseeffekter av eksponering for desinfeksjonsbiprodukter (dbps) som klorat generert stor oppmerksomhet. Dette har resultert i at klorat tjener et sted på DET AMERIKANSKE Miljøvernbyråets (EPAS) Forurensningskandidatliste 3 (CCL3) og deretter gjør veien inn I Byråets Uregulerte Forurensningsovervåkingsregel Tre (UCMR3) program.
de nyeste resultatene fra det pågående UCMR3-programmet indikerer at mange drikkevannsforetak over HELE USA overskrider 210 µ/L helsereferansenivået for klorat, og noen overgår Til Og Med verdens Helseorganisasjon (WHO) retningslinje på 700 µ / L. Selv om den endelige beslutningen om å regulere klorat er flere år unna, tyder de nåværende resultatene på at klorat vil være en sterk kandidat for potensiell regulering i USA, og at mange verktøy kan ha et samsvarsproblem.
Kilder Til Klorat
Klorater kan oppstå i drikkevann ved bruk av klordioksid som desinfeksjonsmiddel. Mens mange vannverk nå foretrekker å bruke ozon, er det flere som fortsatt bruker mindre effektive metoder som ultrafiolett lys eller klordioksid. Sistnevnte kan raskt brytes ned til kloritt, klorat og klorid, selv i behandlet vann. Utover desinfeksjonspraksis kan kilder til klorat i drikkevann også omfatte blekemidler som brukes i masse -, papir-og tekstilindustrien, samt i melbehandling. Ifølge USA Food And Drug Administration (FDA), klordioksid anses som et matkontaktstoff, mens natriumklorittbaserte systemer brukes til antimikrobielle applikasjoner i fjærfe, frukt og grønnsaksbehandling.1
Klorat kan også bli introdusert i miljøet gjennom bruk som et ikke-selektivt herbicid for flere avlinger.2 men fordi det ikke er sannsynlig å adsorbere til jord, har det et høyt avrenningspotensial, noe som kan ha betydelig innvirkning på vannveier.
Toksisitet
Forbruk av høye nivåer av klorat kan briste erytrocytcellemembraner, noe som svekker blodets evne til å bære oksygen. Dette følges av irreversibel dannelse av metemoglobin ved oksidasjon av fritt hemoglobin i blodet. Nivåer av natriumklorat så lavt som 600 mg klorationer per kg kroppsvekt kan være dødelige.3 Klorat har også vist seg å indusere kromosomal skade på plantesystemer4 og thyreoideasterumorer hos rotter.5 med slike konsekvenser må kloratnivåene overvåkes nøyaktig.
Klorat Prevalens og Regulering
US EPA har etablert Uregulert Kontaminant Monitoring Rule (UCMR) program for å samle inn data for mistenkte forurensninger i drikkevann som ikke har helsebaserte standarder under Safe Drinking Water Act (SDWA). HVERT femte år utvikler EPA en ny liste OVER ucmr-forurensninger med data for neste syklus AV UCMR (UCMR3) som skal samles inn gjennom 2016. UCMR3 vil studere lavere nivåer av kjemikalier enn i tidligere sykluser med Minimumsrapporteringsnivåer (mrls) basert på analytiske evner i stedet for biologisk påvirkning, som ofte er under dagens helsereferansenivåer (HRLs).
MRL for klorat brukt TIL UCMR3 er konservativt fastslått til 20 µ / L og HRL er 210 µ / L. EPA har satt en daglig referansedose på 0,03 mg per kilo kroppsvekt (0,03 mg / kg / dag).
Kloratdata fra UCMR3-programmet til dags dato (Se Tabell 1) inneholder nesten 55 000 prøver fra 4 749 offentlige vannsystemer (PWS), med mange som overstiger mrl-og HRL-konsentrasjonene. Faktisk har 37 prosent AV PWS og nesten 15 prosent av de samlede prøvene klorat over referansekonsentrasjonen. Dette er en langt høyere prosentandel enn noen annen forurensning målt i tidligere UCMRs, noe som tyder på at mange mennesker kan drikke vann med høyere enn anbefalte kloratnivåer.Høye nivåer av klorat er knyttet til typen desinfeksjonsmiddel som brukes av vannsystemet, med de som bruker bulkhypokloritt eller på stedet generering av hypokloritt, opplever hyppigere forhøyede kloratnivåer enn de som bruker mer effektiv (men dyrere) klorgass. Uansett hvilken metode som velges, oppstår produksjon av høye nivåer av klorat om anleggene bruker fritt klor eller kloraminer, og er mer relatert til kilden til klor selv enn desinfeksjonspraksis.
Kloratbestemmelse
det er for øyeblikket ikke mulig å fjerne klorationer når de har dannet seg i drikkevann, så det er viktig å oppdage spor av klorat, og det finnes mange globale reguleringsmetoder tilgjengelig. Metodene EPA 300.0 og 300.1, ISO 15061 og ASTM D6581 bruker alle ionekromatografi (ic) med undertrykt konduktivitetsdeteksjon.EPA Metode 300.0 er anerkjent som standard IC metode for uorganisk anion analyse av reagens, bakken, overflate, drikking og avløpsvann. Denne metoden spesifiserer bruken av en manuelt forberedt karbonateluent, En Thermo Scientific™ Dionex™ AS9 kolonne og undertrykt konduktivitetsdeteksjon. DETTE oppnådde EN METODEDETEKSJONSGRENSE (MDL) på 3 µ/L klorat i reagensvann (7,1 minutters retensjonstid).
en senere revisjon, EPA Metode 300.1, benytter en analytisk kolonne6 med høyere kapasitet, og oppnår MDLs så lavt som 0,78 µ / L under høy ionisk styrke vann (HIW) forhold. Siden metoden ble skrevet over 15 år siden, har hydroksyd eluenter også vist seg å oppfylle kravene. Begge eluentene kan fremstilles manuelt eller elektrolytisk genereres ved hjelp av et reagensfritt ionekromatografi (RFIC) – system.
Forbedring AV EPA-Metode 300.1 kolonne og eluenter
Nylige fremskritt i kolonneteknologi gir nye deteksjonsalternativer. Anionbytterkolonner med høy kapasitet betyr at mer anionisk masse kan lastes på kolonnen, noe som gjør det lettere å oppdage sporanioner som klorat i nærvær av vanlige forstyrrende anioner som klorid, karbonat og sulfat. Thermo Scientific™ Dionex™ IonPac AS23 kolonne, for eksempel, ble utviklet ved hjelp av en unik polymerteknologi for å oppnå en kapasitet på 320 µ / kolonne (4 x 250 mm kolonne).
Hydroksid eluenter har også vist seg effektive i bestemmelse av spor DBPs i drikkevann. Ved bruk av karbonateluenter er undertrykkelsesproduktet karbonsyre, som er mindre ledende enn karbonat, men bidrar fortsatt til bakgrunnsledningsevne, senking av følsomhet. På den annen side er undertrykkelsesproduktet av hydroksyd vann, senking av bakgrunnsledningsevne og forbedring av analyttfølsomhet. Det har vist seg at en hydroksid-selektiv kolonne (Thermo Scientific™ Dionex™ IonPac AS19) oppfyller Eller overgår kravene I Metode 300.1.
Reagensfrie Ionekromatografisystemer
EPA-Metodene 300.0 og 300.1 har tradisjonelt brukt en manuelt forberedt eluent; imidlertid har analytisk følsomhet og reproduserbarhet vist seg å forbedre SEG med ET RFIC-system. Dette eliminerer behovet for å manuelt forberede og degas eluenten ved å kombinere elektrolytisk eluentgenerering med selvregenererende undertrykkelse. VED å elektrolytisk produsere høykvalitets eluenter fra avionisert vann, HAR RFIC-systemer vist forbedret ytelse for spor DBP-deteksjon. Nylig Har IonPac AS23-kolonnen blitt brukt til å bestemme sporkonsentrasjoner av klorat, bromat og kloritt i drikkevann7, og viser hvordan elektrolytisk genererte hydroksideluenter letter forbedret separasjon og grense for deteksjon (Se Fig. 1). I tillegg gir presis kontroll av strøm repeterbare konsentrasjoner og gradienter for forbedret reproduserbarhet. Hydroksideluenter generert på nettet fra avionisert vann automatiserer en arbeidskrevende oppgave, og forbedrer både brukervennlighet og reproduserbarhet mellom analytikere og laboratorier.
Konklusjon
i løpet av de siste 20 årene har klorater og andre DBPs blitt nøye overvåket og regulert på grunn av deres kjente toksisitet. For å vurdere utbredelse og dannelse må robuste og sensitive analysemetoder utvikles slik at overvåking er enkel og grei. På denne måten kan tillit til prevalens etableres slik at fornuftige regulatoriske bestemmelser kan gjøres. Fordi drikkevannets ioniske styrke kan variere, kan overvåking ved lave µ/L-nivåer bli utfordrende. Ionekromatografi har blitt demonstrert som en allsidig teknikk for samsvarsovervåking av klorat og Andre DBPs i drikkevann. Gjennom bruk av undertrykt konduktivitetsdeteksjon har IC vist seg som en effektiv teknikk for kloratdeteksjon og er validert og godkjent av EPA for samsvarsovervåking.
Om Forfatterne
Richard F. Jack er direktør for miljø-og industriell vertikal markedsføring Hos Thermo Fisher Scientific Inc. Han jobber med reguleringsorganer rundt om i verden for å utvikle analysemetoder for samsvarsovervåking. Richard er medforfatter FOR EPA 557 og har også utarbeidet FLERE ASTM-metoder.Andy Eaton Er teknisk direktør Og visepresident For Eurofins Eaton Analytical Inc. Hans laboratorium har utført ucmr-overvåking for mer enn 400 verktøy over hele landet og FOR USEPA siden 2001. Andy har en rekke publikasjoner og presentasjoner på ucmr og dbp overvåking.Jeff Rohrer er direktør for applikasjonsutvikling For Dionex-produkter hos Thermo Fisher Scientific. Han anbefaler og vurderer arbeidet med andre kromatografilaboratorier Hos Thermo Fisher Scientific. Han har skrevet 70 peer-reviewed publikasjoner.
1. Usa Food And Drug Administration,» Chlorate Environmental Assessment, » 2011.
2. Pesticid Management Education Program ,» Et Pesticidinformasjonsprosjekt: Natriumklorat, » EXTOXNET, 1995.
3. J. j., et al., «Eksperimentell natriumkloratforgiftning hos hunder., «Res. Vet. Sci., vol. 12, nr. 4, (2005) 387-9.
4. Trueblood, D., et al.»Evaluering av kloritt-og kloratgenotoksisitet ved bruk av plantebioassays og IN vitro DNA-skadetester., «Vann Res., vol. 42, nr. 15, pp. (2008) 4075-82.
5. «Toksikologi og karsinogenesestudier av natriumklorat (Cas no. 7775-09-9) I f344 / n rotter OG b6c3f1 mus (drikkevannstudier)., «Natl. Toxicol. Program Tech. Representant Ser.,(2005) 517: 1-255.
6. United States Environmental Protection Agency, METODE 300.1 Bestemmelse Av Uorganiske Anioner I Drikkevann Ved Ionekromatografi – Revisjon 1.0, 1997.
7. DeBorba, B. Og J. Rohrer, «Bestemmelse Av Sporkonsentrasjoner Av Kloritt, Bromat og Klorat I Flaske Naturlig Mineralvann,» Thermo Fisher Scientific Application Note 184, 2015.
Flere WaterWorld Nåværende Utgave Artikler
Flere WaterWorld Arkiver Utstede Artikler