Fortschritte in der Non Target Analytik - TU Berlin · LC-HRMS (TOF, Orbitrap) (screening) GC‐MS...

Fortschritte in der Non‐Target‐Analytik

Abschlussveranstaltung der Verbundprojekte ASKURIS und IST4R

W lf S h lWolfgang Schulz

Zweckverband Landeswasserversorgung

Partner

Gli dGliederung

• Was ist Non‐Target‐Analytik?

• Welchen Vorteil haben wir?

• Was bringt die Zukunft?g

214.09.2015 Fortschritte in der Non‐Target‐Analytik W. Schulz

Strategie EinzelstoffanalyseStrategie Einzelstoffanalyse

LC‐QqQ‐MS

GC‐Q‐MS

Strategie EinzelstoffanalyseStrategie Einzelstoffanalyse

Ergebnis:Konzentration der TargetsKonzentration der Targets

benzo(a)pyrene

naphthalin sulfonic acid

DDT

acesulfam

DDT

Substanzvielfaltorg. Spurenstoffe

metformin

glyphosatecarbamazepine

sucralose

fluoxetine(PROZAC)

Target

Strategie Non‐Target‐ScreeningStrategie Non‐Target‐Screening

LC‐HRMSLC‐QqQ‐

MSGC‐HRMS

GC‐Q‐MS

Strategie Non Target ScreeningStrategie Non Target Screening

Ergebnis:

C5H12N2O3S

Substanzvielfaltorg. Spurenstoffe

Hochaufgelöste Massenspektrometrie (HRMS)(HRMS)

QTOF MassenQTOF Massen-analysator

Ionenquelle

OrbitrapOrbitrap

Massen-


analysator

kt Mexakte MasseXIC of +MRM (5 pairs): Period 2, 160.0/117.0 amu from Sample 69 (Boden P1 30-60) of 07-09-07_Chloridazon.wiff (Turbo Spray) Max. 6440.0 cps.

831 MRM (160 > 117)

5500

6000

64408.31

Metabolit B1

Ermittelte Masse: 160.0272 m/z

MRM (160 > 117)

O Cl

4000

4500

5000


N

N

NH2CH3

kt M 160 0272 /

3000

3500

4000

9.00 Isomer von Metabolit B1?

exakte Masse: 160.0272 m/z

1500

2000

2500


NH

O Cl

NH

CH

0

500

1000

9.70

9.508.02

N CH3

exakte Masse: 160.0272 m/z

6

8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0Time, min

0


N T t S iNon‐Target‐Screening


M R t ti it DiMasse‐Retentionszeit‐Diagramm

m/z

8

RT


Gli dGliederung


Erkennen von bisher nicht beachteten Substanzen


• Was bringt die Zukunft?


Spurenstoffanalytik, h t hi h V f hchromatographische Verfahren

Wasserprobe

DerivatisierungFestphasenextraktion

Direktinjektion

GC-MS

(screening)

LC-HRMS (TOF, Orbitrap)

(screening)

GC‐MS (SIM)GC MS/MS

LC‐MS/MSLC HRMS

Spektrenvergleichüber Bibliotheken

Fullscan-Spektrum mit hoher Auflösung und exakter Masse

Target Analytik

(Q tifi i )

GC‐MS/MS LC‐HRMS

(Quantifizierung)

Non-Target workflowTarget Analytik

(Quantifizierung)Geregelter Bereich der LC‐MS Analytik( ) k k )

10

DIN 38407 F36 (2014‐09); PSM u. a. org. St.; Direktinjektion)E DIN 38407 F47; (Arzneimittelwirkstoffe u. a.; Direktinjektion und LC‐HRMS)


LC HRMS W kflLC‐HRMS Workflow

Hochauflösende MS Messung

Exakte Massen

suspecttarget

screening

nontarget

screening

Screening über Listen

EinzelprobeVergleich mehrerer Proben

Verifizierung

Clustering

(z.B. Fragmente, Isotope)

Summenformeln generieren

Datenbankabfrage (DAIOS,

ChemSpider)

PCA

11

Isotope) ChemSpider)


Oberflächenwasser‐Aufbereitung (OWA)Ablauf OWA – Zulauf OWA

Berlin Tegel

PEG

Oberflächenwasseraufbereitungsanlage RT


P b h ibProzessbeschreibung

Total number Inlet

Removed by process

Total number Inlet

601 79,5%Inlet

270 35,7%

Chemicals

Common compounds

331 43,8%

Process POWA 100%

155 20,5%Formed by processOutlet Formed by process

486 64,3%Total number Outlet

Outlet


Datenbank Konzept für dieN T t A l tikNon‐Target‐Analytik


Datenbank Konzept für dieN T t A l tikNon‐Target‐Analytik


Stoff-Ident Database Search with RTI-Calculation(Bavarian environmental Agency)Stoff-Ident Database Search with RTI-Calculation(Bavarian environmental Agency)(Bavarian environmental Agency)(Bavarian environmental Agency)

Hit of Valsartan formonoisotopic mass 435.2270

RTI standard RTI calculation for ALL compounds

ZweckverbandLandeswasserversorgung gefördert vom:

Untersuchung von Oberflächenwasseri i i ll V h iprinzipielle Vorgehensweise


Untersuchung von Oberflächenwasser(D 2014)(Donau 2014)

Acebutolol


DatenanalyseH tk t l (PCA)Hauptkomponentenanalyse (PCA)

PC1 PC2

X = T • P + εVariabeln (Masse@Retentionszeit) z.B. 2000Variabeln (Masse@Retentionszeit) z.B. 2000

30)

30) VariabelnVariabeln

0)0)

ben

(z.B

. 3b

en(z

.B. 3

en(z

.B. 3

en(z

.B. 3

DATA X

PCA loadings

Pro

bP

rob

Pro

be

Pro

be

scores

PC Principal Component 1, 2 ……p p ,


H tk t l (PCA)Hauptkomponentenanalyse (PCA)


Gli dGliederung


Erkennen von bisher nicht beachteten Substanzen


Verhalten und Auftreten organischer Spurenstoffe in

unterschiedlichsten Prozessen;

Optimierung von MonitorprogrammenOptimierung von Monitorprogrammen

• Was bringt die Zukunft?


Erweiterte Datenakquisition in der HR M kt t iHR‐Massenspektrometrie

MS²

m/z

t [min]

*

SwathTM

ität

**

*

* m/z Selektiv

m/z MS/MSAll

Δm/z

/

22

m/z


G i lt S h h F t IGezielte Suche nach Fragment‐Ionen

MS²

SwathTM

ität

Selektiv

MS/MSAll

SO ‐SO3


LeitfadenLeitfaden Non-Target-Analyse

www.ASKURIS.de

Vi l D k fü Ih A f k k i !Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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