Ceva în apă

De Richard Jack, Jeff Rohrer și Andy Eaton

odată cu utilizarea sporită a formelor non-gazoase de clor pentru dezinfectarea apei potabile, preocupările legate de impactul potențial asupra sănătății al expunerii la produsele secundare de dezinfectare (DBPs), cum ar fi clorat, au generat o mare atenție. Acest lucru a dus la câștigarea unui loc în Lista 3 a candidaților contaminanți ai Agenției pentru Protecția Mediului din SUA (EPA) (CCL3) și, ulterior, la intrarea în programul nereglementat al Agenției regula trei de monitorizare a contaminanților (UCMR3).

cele mai recente rezultate din programul UCMR3 în curs de desfășurare indică faptul că multe utilități de apă potabilă din S. U. A. depășesc nivelul de referință de sănătate de 210%/l pentru clorat, iar unele chiar depășesc ghidul Organizației Mondiale a Sănătății (OMS) de 700%/L. deși decizia finală de a reglementa clorat este la câțiva ani distanță, rezultatele actuale sugerează că clorat va fi un candidat puternic pentru o potențială reglementare în S. U. A. și că multe utilități ar putea avea o problemă de conformitate.

sursele de clorat

Clorații pot apărea în apa de băut din utilizarea dioxidului de clor ca dezinfectant. În timp ce multe utilități de apă preferă acum să utilizeze ozon, există mai multe care încă folosesc metode mai puțin eficiente, cum ar fi lumina ultravioletă sau dioxidul de clor. Acestea din urmă se pot descompune rapid în clorit, clorat și clorură, chiar și în apa tratată. Dincolo de practicile de dezinfectare, sursele de clorat din apa potabilă pot include, de asemenea, agenți de albire utilizați în industria celulozei, hârtiei și textilelor, precum și în prelucrarea făinii. Potrivit SUA. Food and Drug Administration (FDA), dioxidul de clor este considerat o substanță de contact cu alimentele, în timp ce sistemele pe bază de clorit de sodiu sunt utilizate pentru aplicații antimicrobiene în prelucrarea păsărilor de curte, a fructelor și legumelor.1

clorat poate fi, de asemenea, introdus în mediu prin utilizarea sa ca erbicid neselectiv pentru mai multe culturi.2 Cu toate acestea, deoarece este puțin probabil să se adsorbă în sol, are un potențial ridicat de scurgere, care ar putea avea un impact semnificativ asupra căilor navigabile.

toxicitate

consumul de niveluri ridicate de clorat poate rupe membranele celulelor eritrocitare, afectând capacitatea sângelui de a transporta oxigen. Aceasta este urmată de formarea ireversibilă a methemoglobinei prin oxidarea hemoglobinei libere în sânge. Nivelurile de clorat de sodiu de până la 600 mg de ioni de clorat pe kg de greutate corporală pot fi letale.3 s-a demonstrat, de asemenea, că clorat induce leziuni cromozomiale sistemelor vegetale4 și neoplasmelor glandei tiroide la șobolani.5 cu astfel de consecințe, nivelurile de clorat trebuie monitorizate cu exactitate.

prevalența și reglementarea clorat

EPA SUA a stabilit regula de monitorizare a contaminanților nereglementat (UCMR) program pentru a colecta date pentru contaminanți suspectați în apa potabilă care nu au standarde bazate pe sănătate în conformitate cu Legea privind apa potabilă sigură (SDWA). La fiecare cinci ani, EPA elaborează o nouă listă de contaminanți UCMR cu date pentru următorul ciclu al UCMR (UCMR3) care urmează să fie colectate pe tot parcursul anului 2016. UCMR3 va studia niveluri mai scăzute de substanțe chimice decât în ciclurile anterioare, cu niveluri minime de raportare (LMR) bazate mai degrabă pe capacitățile analitice decât pe impactul biologic, care sunt adesea sub nivelurile actuale de referință pentru sănătate (HRL).

LMR-ul pentru clorat utilizat pentru UCMR3 este stabilit în mod conservator la 20%/L, iar HRL este de 210%/L. EPA a stabilit o doză zilnică de referință de 0,03 mg pe kilogram de greutate corporală (0,03 mg/kg / zi).

datele clorat din programul UCMR3 până în prezent (a se vedea tabelul 1) include aproape 55.000 de probe din 4.749 sisteme publice de apă (PWS), multe dintre acestea depășind concentrațiile de LMR și HRL. De fapt, 37% Din PWS și aproape 15% din probele globale au clorat peste concentrația de referință. Acesta este un procent mult mai mare decât orice alt contaminant măsurat în UCMR anterioare, sugerând că mulți oameni ar putea bea apă cu niveluri mai mari decât cele recomandate de clorat.

nivelurile ridicate de clorat sunt legate de tipul de dezinfectant utilizat de sistemul de apă, cei care utilizează hipoclorit în vrac sau generarea la fața locului de hipoclorit se confruntă cu niveluri mai frecvent ridicate de clorat decât cei care utilizează clor gazos mai eficient (dar mai costisitor). Indiferent de metoda selectată, producția de niveluri ridicate de clorat are loc dacă instalațiile utilizează clor liber sau cloramine și este mai mult legată de sursa clorului în sine decât de practica de dezinfectare.

determinarea clorat

nu este în prezent posibil pentru a elimina ionii de clorat odată ce s-au format în apa de băut, astfel încât detectarea urme de clorat este imperativ și există multe metode de reglementare la nivel mondial disponibile. Metodele EPA 300.0 și 300.1, ISO 15061 și ASTM D6581 utilizează toate cromatografia Ionică (IC) cu detectarea conductivității suprimate.

metoda EPA 300.0 este recunoscută ca metoda IC standard pentru analiza anionică anorganică a reactivului, a solului, a suprafeței, a băuturilor și a apelor uzate. Această metodă specifică utilizarea unui eluent carbonat preparat manual, a unei coloane termo-științifice Dionex Dionex AS9 și a detectării conductivității suprimate. Astfel s-a obținut o limită de detecție a metodei (MDL) de 3 hectolitri/l de clorat în apă reactivă (timp de retenție de 7,1 minute).

o revizuire ulterioară, metoda EPA 300.1, folosește o coloană analitică de capacitate mai mare6, atingând MDL-uri de până la 0,78 hectog / l în condiții de apă cu rezistență Ionică ridicată (HIW). Deoarece metoda a fost scrisă în urmă cu peste 15 ani, s-a demonstrat, de asemenea, că eluenții de hidroxid îndeplinesc cerințele sale. Ambii eluenți pot fi preparați manual sau generați electrolitic utilizând un sistem de cromatografie ionică fără reactivi (RFIC).

îmbunătățirea metodei EPA 300.1 coloană și eluenți

progresele recente în tehnologia coloanei oferă noi opțiuni de detectare. Coloanele cu schimb de anioni de mare capacitate înseamnă că mai multă masă anionică poate fi încărcată pe coloană, permițând detectarea mai ușoară a anionilor de urme, cum ar fi clorat, în prezența anionilor interferenți obișnuiți, cum ar fi clorura, carbonatul și sulfatul. De exemplu, coloana Thermo Scientific Int Dionex Int Int Ionpac AS23 a fost dezvoltata cu ajutorul unei tehnologii polimerice unice pentru a atinge o capacitate de 320 int/coloana (coloana 4 x 250 mm).

Eluenții de hidroxid s-au dovedit, de asemenea, eficienți în determinarea urmelor DBPs în apa potabilă. Atunci când se utilizează eluenți de carbonat, produsul de suprimare este acidul carbonic, care este mai puțin conductiv decât carbonatul, dar contribuie în continuare la conductanța de fond, scăzând sensibilitatea. Pe de altă parte, produsul de suprimare al hidroxidului este apa, scăzând conductanța de fond și îmbunătățind sensibilitatea analitului. S-a demonstrat că o coloană selectivă cu hidroxid (Thermo Scientific Inqt Dionex Inqt Ionpac AS19) îndeplinește sau depășește cerințele metodei 300.1.

sistemele de cromatografie ionică fără reactivi

metodele EPA 300.0 și 300.1 au utilizat în mod tradițional un eluent preparat manual; cu toate acestea, s-a demonstrat că sensibilitatea analitică și reproductibilitatea se îmbunătățesc cu un sistem RFIC. Acest lucru elimină necesitatea pregătirii și degazării Manuale a eluentului prin combinarea generării eluentului electrolitic cu suprimarea auto-regenerării. Prin producerea electrolitică a eluenților de înaltă calitate din apă deionizată, sistemele RFIC au demonstrat performanțe îmbunătățite pentru detectarea urmelor DBP. Recent, coloana IonPac AS23 a fost utilizată pentru a determina concentrațiile de urme de clorat, bromat și clorit în apa de băut7, arătând modul în care eluenții de hidroxid generați electrolitic facilitează separarea îmbunătățită și limita de detecție (vezi Fig. 1). În plus, controlul precis al curentului permite concentrații și gradienți repetabili pentru o reproductibilitate sporită. Eluenții de hidroxid generați on-line din apa deionizată automatizează o sarcină laborioasă, îmbunătățind atât ușurința de utilizare, cât și reproductibilitatea între analiști și laboratoare.

concluzie

în ultimii 20 de ani, clorații și alte DBPs au fost atent monitorizate și reglementate datorită toxicității lor cunoscute. Pentru a evalua prevalența și formarea acestora, trebuie să evolueze metode analitice robuste și sensibile, astfel încât monitorizarea să fie ușoară și directă. În acest fel, se poate stabili încrederea în prevalență, astfel încât să se poată face determinări de reglementare sensibile. Deoarece puterea Ionica a apei potabile poate varia, monitorizarea la un nivel scazut de hectolitri poate deveni o provocare. Cromatografia ionică a fost demonstrată ca o tehnică versatilă pentru monitorizarea conformității clorat și alte DBPs în apa potabilă. Prin utilizarea detectării conductivității suprimate, IC a fost dovedit ca o tehnică eficientă pentru detectarea clorat și a fost validat și aprobat de EPA pentru monitorizarea conformității.

Despre autori

Richard F. Jack este director de marketing vertical de mediu și industrial la Thermo Fisher Scientific Inc. El lucrează cu agenții de reglementare din întreaga lume pentru a dezvolta metode analitice de monitorizare a conformității. Richard este coautor pentru EPA 557 și a elaborat, de asemenea, mai multe metode ASTM.Andy Eaton este director tehnic și vicepreședinte al Eurofins Eaton Analytical Inc. Laboratorul său efectuează monitorizarea UCMR pentru peste 400 de utilități din toată țara și pentru USEPA din 2001. Andy are numeroase publicații și prezentări privind monitorizarea UCMR și DBP.Jeff Rohrer este directorul de dezvoltare a aplicațiilor pentru produsele Dionex la Thermo Fisher Scientific. El sfătuiește și revizuiește activitatea altor laboratoare de cromatografie de la Thermo Fisher Scientific. A scris 70 de publicații evaluate de colegi.

1. Administrația Statelor Unite pentru alimente și medicamente, „evaluarea mediului clorat”, 2011.

2. Programul de educație pentru gestionarea pesticidelor,” un proiect de informare a pesticidelor: clorat de sodiu”, EXTOXNET, 1995.

3. Sheahan, B. J. și colab., „Otrăvire experimentală cu clorat de sodiu la câini., „Res.Vet. Sci., vol. 12, nr.4, (2005) 387-9.

4. Feretti, D. și colab., „Evaluarea genotoxicității cloritului și clorat folosind bioteste vegetale și teste de deteriorare a ADN-ului in vitro., „Apă Res., vol. 42, nr. 15, pp. (2008) 4075-82.

5. „Studii de toxicologie și carcinogeneză a cloratului de sodiu (Cas nr.7775-09-9) la șobolani F344/N și șoareci B6C3F1 (studii privind apa potabilă)., „Natl. Toxicol. Programul Tech. Rep. Ser.,(2005) 517: 1-255.

6. Agenția Statelor Unite pentru Protecția Mediului, metoda 300.1 determinarea anionilor anorganici în apa potabilă prin cromatografie ionică-revizuirea 1.0, 1997.

7. DeBorba, B. și J. Rohrer, „determinarea concentrațiilor de urme de clorit, bromat și clorat în apele minerale naturale îmbuteliate”, nota de aplicare științifică Thermo Fisher 184, 2015.

Mai multe articole Waterworld problemă curentă
Mai multe articole Waterworld Arhive problema