ZweckverbandLandeswasserversorgungTitelbild
Trinkwasser für BadenTrinkwasser für BadenTrinkwasser für Baden---WürttembergWürttembergWürttemberg
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Analytik von PSM-Metabolitenmit „klassischen“ und„modernen“ Methoden
Wolfgang Schulz und Walter H. Weber
Zweckverband LandeswasserversorgungAm Spitzigen Berg 1
89129 Langenau
Dr. Wolfgang Schulz Zweckverband Landeswasserversorgung
AQS Baden-WürttembergJahrestagung 2007/2008AQS Baden-WürttembergJahrestagung 2007/2008
ZweckverbandLandeswasserversorgungGliederungGliederung
EinleitungLandeswasserversorgung
LC-MS („moderne“ Methode)PSM-Metaboliteanreicherungsfreie Analytik
Zusammenfassung und Ausblick
Dünnschichtchromatographie („klassische“ Methode)Chloridazon-MetaboliteWirkungsbezogene Detektion
Target screening / non-Target screening
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Versorgungsgebiet: Ulm - Stuttgart - Bad Mergentheim - Aalen
3 Millionen Einwohnerim Versorgungsgebiet
Fernwasseranteil ca. 50%
Versorgungs-bereich der LW
Leitungsnetzder LW N
HessenBayern
Rheinland-Pfalz
Frankreich
SchweizÖsterreich
Heidel-berg
Tauber-bischofsheim
Bad Mergentheim
CrailsheimSchwäb.HallKarlsruhe
Heilbronn
PforzheimStuttgart
Tübingen
Baden-Baden
Freuden-stadt
Aalen
UlmReutlingenOffen-burg
Rottweil
FreiburgTuttlingen
Biberach
Ravensburg
FriedrichshafenSingen
Lörrach
Konstanz
Bayern
SBH OsterbuchSBH Aufhausen
Egau-Wasserwerk
VPW BurgbergVPWNiederstotzingenWW Langenau
RWP Leipheim
SBH Amstetten
WW Blaubeuren
SBH Heuberg
BH Schönbühl
Versorgungsgebiet der LWVersorgungsgebiet der LW
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Die Anlagen und Wasserschutzgebiete der LandeswasserversorgungDie Anlagen und Wasserschutzgebiete der Landeswasserversorgung
WW Blaubeuren
Ellwangen
Esslingen
Stuttgart
Ludwigsburg
Aalen
Göppingen
SchwäbischGmünd
Heidenheim
Kirchheim Geislingen
Langenau
Blaubeuren
Ulm
Gundelfingen
Wittislingen
LW-Leitungen
WasserwerkWWVPW
Stromgewinnungsanlagen
0 5 10 15 km
BH
Fremdanlagen
Vorpumpwerk
Behälter / Scheitelbehälter
SBH Osterbuch
SBH Aufhausen
BH Breech
BH Schön-bühl
BH Rotenberg
BHProbst
BH Nonnenbrunnen
BH Brucken
BH Asch BH Horn
BH Wolf-scherre
WW Mühlhausen
SBH Heuberg
SBH Amstetten
RWPLeipheim
VPW Niederstotzingen
VPW Burgberg
Egauwasserwerk
BH RechbergBH
Thomas-hardt
BH Egart
BH HahnweideBH Schopflen-
berg
WW LangenauVPW Schotthof
BH Boller-sattel
SBH Heuberg
N
RohwasserpumpwerkRWP
Wasserschutzgebiet
Landesgrenze
A8A81
A8
A7
A7
ZweckverbandLandeswasserversorgung
4,0
Donauwasser-aufbereitung
GrundwasserBlaubeurenGrundwasserBurgberg
QuellwasserEgauwasserwerk
GrundwasserDonauried
Fremdwasserbezug
90
80
70
60
50
40
30
20
10
020021993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001
2,0 5,9 7,3 6,5 6,44,7 4,04,0
30,1
32,5 34,028,6
27,123,7
28,031,2
28,0
18,8
20,0 20,5
16,816,2
15,0
18,718,5
16,1
10,4
9,6 8,9
9,8 9,912,1
10,0
10,98,8
3,1 2,8
2,9 3,3 2,73,0
21,3
19,315,9 24,0 26,5
31,6 28,0 26,2 31,3
82,6
90,488,0 88,3 89,6
91,8 92,0 92,9 93,4100
3,0 3,1
4,0
30,3
16,7
10,8
29,394,0
3,0
2003
5,9
11,3
102,3
Wasserbereitstellung aus den einzelnenGewinnungsanlagen 1993 - 2003Wasserbereitstellung aus den einzelnenGewinnungsanlagen 1993 - 2003
32,5
17,3
4,0
32,9
ZweckverbandLandeswasserversorgung
4,0
Donauwasser-aufbereitung
GrundwasserBlaubeurenGrundwasserBurgberg
QuellwasserEgauwasserwerk
GrundwasserDonauried
Fremdwasserbezug
90
80
70
60
50
40
30
20
10
020021993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001
2,0 5,9 7,3 6,5 6,44,7 4,04,0
30,1
32,5 34,028,6
27,123,7
28,031,2
28,0
18,8
20,0 20,5
16,816,2
15,0
18,718,5
16,1
10,4
9,6 8,9
9,8 9,912,1
10,0
10,98,8
3,1 2,8
2,9 3,3 2,73,0
21,3
19,315,9 24,0 26,5
31,6 28,0 26,2 31,3
82,6
90,488,0 88,3 89,6
91,8 92,0 92,9 93,4100
3,0 3,1
4,0
30,3
16,7
10,8
29,394,0
3,0
2003
5,9
11,3
102,3
Wasserbereitstellung aus den einzelnenGewinnungsanlagen 1993 - 2003Wasserbereitstellung aus den einzelnenGewinnungsanlagen 1993 - 2003
32,5
17,3
4,0
32,9
ZweckverbandLandeswasserversorgung
4,0
Donauwasser-aufbereitung
GrundwasserBlaubeurenGrundwasserBurgberg
QuellwasserEgauwasserwerk
GrundwasserDonauried
Fremdwasserbezug
90
80
70
60
50
40
30
20
10
020021993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001
2,0 5,9 7,3 6,5 6,44,7 4,04,0
30,1
32,5 34,028,6
27,123,7
28,031,2
28,0
18,8
20,0 20,5
16,816,2
15,0
18,718,5
16,1
10,4
9,6 8,9
9,8 9,912,1
10,0
10,98,8
3,1 2,8
2,9 3,3 2,73,0
21,3
19,315,9 24,0 26,5
31,6 28,0 26,2 31,3
82,6
90,488,0 88,3 89,6
91,8 92,0 92,9 93,4100
3,0 3,1
4,0
30,3
16,7
10,8
29,394,0
3,0
2003
5,9
11,3
102,3
Wasserbereitstellung aus den einzelnenGewinnungsanlagen 1993 - 2003Wasserbereitstellung aus den einzelnenGewinnungsanlagen 1993 - 2003
32,5
17,3
4,0
32,9
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Zusammenspielvon klassischen und modernen Untersuchungsmethoden
bei der Überwachung der Rohwässer,
der Aufbereitungsprozesse, der Transport- und Bevorratssysteme
sowie des Trinkwassers
„Multidimensionales Screening“„Multidimensionales Screening“
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Gru
ndw
asse
rO
berf
läch
enw
asse
r
DetektionTrennungAnreicherung
Festphasen-extraktion
Leichtphasen-Perforation
UV-Scan
Toxizität
MS MS/MS
ECD, FID, PND
Flüssig/flüssigExtraktion
GPC
TLC
SC
TLC (AMD)
GC
HPLC
Aufreinigung
„Multidimensionales Screening“„Multidimensionales Screening“
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Historisches zur Überwachung von organischen Spurenstoffen im TrinkwasserHistorisches zur Überwachung von organischen Spurenstoffen im Trinkwasser
1950 1960 1970 1980 1990 2000
LeichtflüchtigeKohlenwasserstoffe Arzneimittel
Röntgenkontrast-mittel
Grenzwertfür Pestizide0,1 µg/L
Pestizide
Metabolite …
GC-MS (z.T. Derivatisierung)
HPLC-MS (……..Q-TOF)
GC-FID / PND / ECD (z.T. Derivatisierung)
HPLC-UV / DAD
HPTLC/AMD-UV/VIS o. -Biolumineszenz o. -MS
ZweckverbandLandeswasserversorgung
unpolar
1.000
polarPolarität
Mol
mas
se 10.000
100.000
unpolar
1.000
polarPolarität
Mol
mas
se 10.000
100.000
GC/MS
LC/MS
unpolar
1.000
polarPolarität
Mol
mas
se 10.000
100.000
GC/MS
Anwendungsbereich LC-MSAnwendungsbereich LC-MS
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Gru
ndw
asse
rO
berf
läch
enw
asse
r
DetektionTrennungAnreicherung
Festphasen-extraktion
Leichtphasen-Perforation
UV-Scan
Toxizität
MS MS/MS
ECD, FID, PND
Flüssig/flüssigExtraktion
GPC
TLC
SC
TLC (AMD)
GC
HPLC
Aufreinigung
„Multidimensionales Screening“„Multidimensionales Screening“
ZweckverbandLandeswasserversorgungGliederungGliederung
EinleitungLandeswasserversorgung
LC-MS („moderne“ Methode)PSM-Metaboliteanreicherungsfreie Analytik
Zusammenfassung und Ausblick
Dünnschichtchromatographie („klassische“ Methode)Chloridazon-MetaboliteWirkungsbezogene Detektion
Target screening / non-Target screening
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Beispiele für Pestizide und deren MetabolitenBeispiele für Pestizide und deren Metaboliten
Atrazin Desethyl-atrazin
Simazin Desethyl-simazin(Desisopropyl-atrazin)
ZweckverbandLandeswasserversorgungTriazine und AbbauprodukteTriazine und Abbauprodukte
N
N
N
OH
NH2NH2
HDeDipAtrazinN
N
N
NH2
OH
NH
HDeTerbuthylazin
N
N
N
OH
NHNH2
HDeSebuthylazin
N
N
N
OH
NHNH
HSebuthylazin
Sebuthylazin
N
N
N
Cl
NHNH
N
N
N
NH
Cl
NH
Terbuthylazin
N
N
N
NH2
Cl
NH
DeTerbuthylazin
HTerbuthylazin
N
N
N
NH
OH
NH
N
N
N
NH
Cl
NH
CNCyanazin
N
N
N
NH2
OH
NH
CN
HDeCyanazin
DeCyanazin
N
N
N
NH2
Cl
NH
CN
N
N
N
NH
OH
NH
CNHCyanazin
N
N
N
NH
Cl
NH
Propazin
N
N
N
NH
OH
NH
HPropazin
N
N
N
NH
Cl
NH
Simazin
N
N
N
NH
OH
NH
HSimazin
N
N
N
Cl
NHNH2
DeSebuthylazin
Atrazin
N
N
N
Cl
NHNH
HAtrazin
N
N
N
OH
NHNH
DeAtrazin
N
N
N
Cl
NHNH2
N
N
N
Cl
NH2NH
DipAtrazin
N
N
N
OH
NHNH2
HDeAtrazin
N
N
N
OH
NH2NH
HDipAtrazin
ZweckverbandLandeswasserversorgung
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07
μg/l
Jahre
Desethyl-atrazin im Rohwasser der Buchbrunnenquelle und der Fassungen 1 und 5Desethyl-atrazin im Rohwasser der Buchbrunnenquelle und der Fassungen 1 und 5
Grenzwert gem. TrinkwV
Buchbrunnenquelle
Fassung 5
Fassung 1
Bereich Halbwertszeit t50
- 50 %
- 50 %
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Beispiele für Pestizide und deren MetabolitenBeispiele für Pestizide und deren Metaboliten
DDT DDE / DDD
Phenoxyalkancarbonsäuren entsprechende Phenole / Anisole
Parathion Paraoxon
Glyphosat AMPA
z. B. 2,4-DP 2,4-Dichlorphenol
2,4-Dichloranisol
Atrazin Desethyl-atrazin
Simazin Desethyl-simazin(Desisopropyl-atrazin)
Terbutylazin Desethyl-terbutylazin
Dichlobenil 2,6-Dichlobenzamid
ZweckverbandLandeswasserversorgungChloridazon und MetaboliteChloridazon und Metabolite
N
N
OCl
H2N
N
NH
OCl
H2N
N
N
OCl
H2N
Chloridazon
Desphenyl-chloridazon(Metabolit B)
Abbau im Boden
- herbizider Wirkstoff
- Anwendung Zuckerrüben
- seit 1964 auf dem Markt
- 2005 Zulassung erneut erteilt für 10 Jahre NN
O NH2
Cl
Iso-Chloridazon
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Günz-
Leipheim
Rammingen
Langenau
Elchingen
VPW Nieder-stotzingen
WW LangenauVPW Schotthof
RWPLeipheim
Fassung 5Fassung 3
Fassung 2 Fassung 4
Fassung 1
Fassung 6
Günz-
Leipheim
Rammingen
Langenau
Elchingen
VPW Nieder-stotzingen
WW LangenauVPW Schotthof
RWPLeipheim
Fassung 5Fassung 3
Fassung 2 Fassung 4
Fassung 1
Fassung 6460
240
160
130260
36060
90 -140
460
240
160
130260
36060
90 -140
Desphenyl-Chloridazon-Gehaltein den Rohwässern der LWDesphenyl-Chloridazon-Gehaltein den Rohwässern der LW
80 Percentil Median Min Max
μg/L
0,00,10,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Fassung 3BurgbergFassung 5 (Karst)
Fassung 5 (Kies)
Fassung 2 Fassung 6 Fassung 1Egau-wasser-
werk
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Ergebnis der Beprobungen an der BuchbrunnenquelleDesphenyl-ChloridazonErgebnis der Beprobungen an der BuchbrunnenquelleDesphenyl-Chloridazon
Ausbringungs-zeitraum PSM
0,000000,000050,000100,000150,000200,000250,000300,000350,000400,000450,000500,000550,000600,000650,00070
20.11.200627.11.200604.12.200611.12.200618.12.200625.12.200601.01.200708.01.200715.01.200722.01.200729.01.200705.02.200712.02.200719.02.200726.02.200705.03.200712.03.200719.03.200726.03.200702.04.200709.04.200716.04.200723.04.200730.04.200707.05.200714.05.200721.05.200728.05.200704.06.200711.06.200718.06.200725.06.200702.07.200709.07.200716.07.200723.07.200730.07.200706.08.200713.08.200720.08.200727.08.200703.09.200710.09.2007
Des
phen
yl-c
hlor
idaz
on[m
g/L]
ZweckverbandLandeswasserversorgungAlternativ eingesetzte WirkstoffeAlternativ eingesetzte Wirkstoffe
N CH
O
O
N CO
H O C CH3
H
H
DesmediphamIUPAC: ethyl 3-phenylcarbamoyloxycarbanilate
CAS. Nr.: 13684-56-5
N CH
O
O
N CO
H O CH3
CH3
PhenmediphamIUPAC: methyl 3-(3-methylcarbaniloyloxy)carbanilate
CAS. Nr.: 13684-63-4
ZweckverbandLandeswasserversorgung
- fungizider Wirkstoff
- Anwendung Erdbeeranbau, Obst- und Weinbau
- Ruhen der Zulassung nach Anordnung des BVLvom 21.02.2007 für Anwendung im Freiland
Tolylfluanid und MetaboliteTolylfluanid und Metabolite
CH3
N
SCCl2F
S
O
O
N
CH3
H3C
CH3
N
SCCl2F
S
O
O
N
CH3
H3C
Tolylfluanid Euparen M WGMelody MultiMonceren plusFolicur EM
ZweckverbandLandeswasserversorgung
CH3
N
SCCl2F
S
O
O
N
CH3
H3C
Tolylfluanid und MetaboliteTolylfluanid und Metabolite
CH3
N
SCCl2F
S
O
O
N
CH3
H3C
CH3
HN
S
O
O
N
CH3
H3C
NH2S
O
O
N
CH3
H3C
Tolylfluanid DMST
N,N-DimethylsulfamidDMS
Abbau im Boden
Abbau im Boden
DT 50 = < 1 TagDisappearance Time
DT 50 = 1,8 Tage
DT 50 ~100 TageMetabolit bei Zulassung nicht bekannt
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Flockungs-mittel (Fe+++) Kalkmilch Flockungshilfsmittel
Flockungs-mittel (Fe+++)
Flockungs-mittel (Fe+++) Flockungshilfsmittel
ChlordioxidAktivkohle
Ozon
Orthophosphat
HydroanthrazitQuarzsand
Schlamm
Schlamm
Rückführschlamm
EntcarbonisiertesGrundwasser
Amstetten
Osterbuch
Grundwasser ausdem Donauried
Donau
Vorreinigungsanlage VormischerRohwasser-becken
Bioreaktor
Filteranlage Ozonanlage
Rohwasser-pumpwerkLeipheim
Filtratbehälter Reinwasserbehälter Förderwerk
Verfahrensschema der Trinkwasseraufbereitungaus DonaurohwasserVerfahrensschema der Trinkwasseraufbereitungaus Donaurohwasser
ZweckverbandLandeswasserversorgung
CH3
N
SCCl2F
S
O
O
N
CH3
H3C
Tolylfluanid und MetaboliteTolylfluanid und Metabolite
CH3
N
SCCl2F
S
O
O
N
CH3
H3C
CH3
HN
S
O
O
N
CH3
H3C
NH2S
O
O
N
CH3
H3CNN
CH3
H3CO
Tolylfluanid DMST
N,N-DimethylsulfamidDMS
N-NitrosodimethylaminNDMA
WasseraufbereitungOzonung
Abbau im Boden
Abbau im Boden
NDMA ist carcinogen
ZweckverbandLandeswasserversorgung
aktuelle Beispiele für Pestizide und deren Metabolitenaktuelle Beispiele für Pestizide und deren Metaboliten
Chloridazon
Tolylfluanid (Dichlofluanid)
Desphenyl-chloridazon
Metolachlor Metolachlor-säure / -sulfonsäure
DMS
Chlorthalonil Chlorthalonil-amido-sulfonat
Metazachlor Metazachlor-säure / -sulfonsäure
Dimethachlor Dimethachlor-säure / -sulfonsäure
Metamitron Desamino-metamitron
Methyl-desphenyl-chloridazon
NDMAO3
ZweckverbandLandeswasserversorgungMetamitronMetamitron
IUPAC-Bezeichnung:4-amino-4,5-dihydro-3-methyl-6-phenyl-1,2,4-triazin-5-one
CAS-Nr.:41394-05-2
1 Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit: Verzeichnis zugelassener Pflanzenschutzmittel, Stand: 29.06.20072 Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit: Absatz an Pflanzenschutzmitteln in der BundesrepublikDeutschland – Ergebnisse der Meldungen gemäß §19 Pflanzenschutzgesetz für das Jahr 2006, Stand: 31.07.2007
Aktuell zugelassen für1:Futter- und Zuckerrübe,Gurke, Melone, Zucchini,Schnittlauch, Rote Beete, Thymian, Majoran
Absatz in Deutschland pro Jahr2:250 – 1000 t
Ausfuhr pro Jahr2:25 – 100 t
Auch in Kombination mit Phenmedipham, Ethofumesatund Desmedipham
N
NN
CH3
NH2
O
ZweckverbandLandeswasserversorgungChlorthalonil und MetabolitChlorthalonil und Metabolit
CNCl
CN
Cl
ClCl
CNCl Cl
ClO
NH2
SOH OO
Chlorthalonil(Tetrachlorisophthalonitril)
Chlorthalonil-Metabolit R 417888(Chlorthalonil-amido-sulfonat)(2-Amido-3,5,6-trichloro-4-cyanobenzenesulfonic acid)
ZweckverbandLandeswasserversorgungDimethachlor und MetaboliteDimethachlor und Metabolite
CH3 CH3
N
OCl O
CH3
CH3 CH3
N
OO
CH3HOOCCH3 CH3
N
OO
CH3
SO
OO
Dimethachlor(a-Chlor-N-(2-methoxyethyl)-2‘,6‘-dimethylacetanilid)
Dimethachlor-Metabolit CGA 50266(Dimethachlor-säure)(N-(2,6-dimethyl-phenyl)-N-(2-methoxy-ethyl)-oxalamic acid)
Dimethachlor-Metabolit CGA 354742(Dimethachlor-sulfonsäure)(2,6-dimethyl-phenyl)-(2-methoxy-ethyl)-carbamoyl]-methanesulfonic acid sodiumsalt)
ZweckverbandLandeswasserversorgungMetazachlor und MetaboliteMetazachlor und Metabolite
Metazachlor(2-Chloro-N-(pyrazol-1-ylmethyl)-2‘,6‘-acetoxylidid)
Metazachlor-Metabolit BH 479-4 (Metazachlor-säure)(N-(2,6-dimethylphenyl)-N-(1H-pyrazol-1-ylmethyl)-oxalamide)
Metazachlor-Metabolit BH 479-8(Metazachlor-sulfonsäure)(N-(2,6-dimethylphenyl)-N-(1H-pyrazol-1-ylmethyl)-aminocarbonylmethylsulfonic acid)
CH3
N
OCl
CH3
NN
CH3
N
O
HOOCCH3
NN
CH3
N
OS
O
OO
CH3
NN
ZweckverbandLandeswasserversorgungS-Metolachlor und MetaboliteS-Metolachlor und Metabolite
S-Metolachlor(2-Chloro-N-(2-ethyl-6-methyl-phenyl)-N-[(1S)-2-methoxy-1-methylethyl]-acetamide)
S-Metolachlor-Metabolit CGA 51202 (Metolachlor-säure)(N-(2-ethyl-6-methyl-phenyl)-N-[(1S)-2-methoxy-1-methylethyl)-oxalamide)
S-Metolachlor-Metabolit CGA 380168(Metolachlor-sulfonsäure)(N-(2-ethyl-6-methyl-phenyl)-N-[(1S)-2-methoxy-1-methylethyl)-aminocarbonyl-methylsulfonic acid)
CH3 CH3
N
OCl
CH3
OCH3
CH3 CH3
N
O CH3
OCH3
HOOCCH3 CH3
N
O CH3
OCH3
SO
OO
ZweckverbandLandeswasserversorgungGliederungGliederung
EinleitungLandeswasserversorgung
LC-MS („moderne“ Methode)PSM-Metaboliteanreicherungsfreie Analytik
Zusammenfassung und Ausblick
Dünnschichtchromatographie („klassische“ Methode)Chloridazon-MetaboliteWirkungsbezogene Detektion
Target screening / non-Target screening
ZweckverbandLandeswasserversorgungAufbau LC-MSAufbau LC-MS
Ionisierung
ZweckverbandLandeswasserversorgungESI - IonenquelleESI - Ionenquelle
ZweckverbandLandeswasserversorgungESI - IonenquelleESI - Ionenquelle
ZweckverbandLandeswasserversorgungMathieu DifferentialgleichungenMathieu Differentialgleichungen
0))cos((
0))cos((
20
2
2
20
2
2
=⋅⋅⋅+⋅
+
=⋅⋅⋅+⋅
+
ytVUrm
edt
yd
xtVUrm
edt
xd
i
i
ω
ω
)cos(0 tVU ⋅⋅+=Φ ωU: GleichspannungV: Amplitude der Wechselspannunge: Elementarladungm: Masse des Ions
Time-of-Flight Ion Trap Linear Ion Trap Quadrupole
Ionenquelle: Electrospray
Ionisation
Schema
Abbildung
Funktions-weise
• Trennung der Ionen aufgrundunterschiedlicher Flugzeiten
• Zugrunde liegende Gleichungen:
• Kalibrierfunktion:
• Dreidimensionales Hochfrequenzfeld • Einfang von Ionen• Destabilisierung der Bahnen von Ionen mit
bestimmten m/z-Werten durch Änderungder Frequenz ⇒ Auslass dieser Ionen
• Stabilitätsdiagramm:
• Zweidimensionales Hochfrequenzfeld• Einfang von Ionen• Destabilisierung der Bahnen von Ionen mit
bestimmten m/z-Werten durch Änderungder Frequenz ⇒ Auslass dieser Ionen
• Stabilitätsdiagramm:
• Lineares Hochfrequenzfeld• Trennung der Ionen durch Änderung der
Frequenz und folgende Anregung von Ionen
bestimmter m/z-Werte auf stabile Bahnen• Stabilitätsdiagramm:
tsv mit
Uez2mst
vm21UzeE
i
2iel
=⋅⋅⋅
⋅=
⋅⋅=⋅⋅=
Ionen
Eintritts-spalt
Austrittsspalt
Quadrupolstäbe
InstabilesIon
StabilesIon
Zum Detektor
++
++
++
Main RF
+ +++
++
++
Main RF
+++
++
++
Main RF
+ +
++ +
++
+
+
+++
++
+
+ +++
Taylor-KonusSprühkapillare
Hoch-spannung
+
++
+++ +
++
+
+
+
++
+
++
+
+ +
++
+++
+ +
++
+
++
++++++
+ +
+++
++
++
Lösungsmittel-verdampfung
Coulomb-Explosion
+
-e-
e-
++ +
++
+
+
+++
++
+
+ +++
Taylor-KonusSprühkapillare
Hoch-spannung
+
++
+++ +
++
+
+
+
++
+
++
+
+ +
++
+++
+ +
++
+
++
++++++
+ +
+++
++
++
Lösungsmittel-verdampfung
Coulomb-Explosion
+
-e-
e-
[GNU Free Documentation License]
[3] [4] [5] [6]
[1] [2]
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Nano-LC Agilent1200 Series
HPLC Agilent1200 Series
Chip Cube
QTOF-MS Agilent6510 Series
HPLC-MS/MS-System mit Nano-LC-Chip-Cubevor Quadrupol-Time-of-flight-MSHPLC-MS/MS-System mit Nano-LC-Chip-Cubevor Quadrupol-Time-of-flight-MS
ZweckverbandLandeswasserversorgung
HPLC/MSn-Systemim Betriebs- und Forschungslabor der LWHPLC/MSn-Systemim Betriebs- und Forschungslabor der LW
HPLC Agilent 1100 Series Agilent MSD Trap
40
ZweckverbandLandeswasserversorgung
HPLC-MS/MS-System mit Triple-Quadrupol-Technik HPLC-MS/MS-System mit Triple-Quadrupol-Technik
Applied Biosystems/MDS SciexAPI 4000 Q TrapHPLC Agilent 1100 Series
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Triple quadrupole mass spectrometerfor direct detection of target compoundsTriple quadrupole mass spectrometerfor direct detection of target compounds
Applied Biosystems/MDS SciexAPI 5000
HPLC Agilent 1200 Series
ZweckverbandLandeswasserversorgung
6 x 10-3Torr
2 Torr
800 l/sec Pump
30m3/hr Pump300 l/sec Pump
OR
RNGQ0
IQ1
ST RO1 ST2RO2 (LINAC)
ST3 RO3
DF
CEM
4 x 10-5 Torr CAD Gas In
Ionenpfad (Tripelquad) ABIonenpfad (Tripelquad) AB
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Q1 wird gescannt Q2 und Q3 auf Durchlass
MS Arbeitsweise (scan)MS Arbeitsweise (scan)
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Ion selektieren spezifischesBruchstück
fragmentieren
MS/MS ArbeitsweiseMultiple Reaction Monitoring (MRM)MS/MS ArbeitsweiseMultiple Reaction Monitoring (MRM)
NH
S
HN
N
Cl
O
O
OO
O
H
169
395
352
ZweckverbandLandeswasserversorgungGliederungGliederung
EinleitungLandeswasserversorgung
LC-MS („moderne“ Methode)PSM-Metaboliteanreicherungsfreie Analytik
Zusammenfassung und Ausblick
Dünnschichtchromatographie („klassische“ Methode)Chloridazon-MetaboliteWirkungsbezogene Detektion
Target screening / non-Target screening
ZweckverbandLandeswasserversorgungAnalysenverfahren mit SPEAnalysenverfahren mit SPE
Probenahme
Extraktion
Trockung
Elution
Trennung
Ionisation
Massenanalyse und Detektion
Auswertung
Festphasen-Extraktion
HPLC/MS-Messung
Polarität
Anreicherung von Matrix
Verwandte Strukturen
Signalbeeinflussung
Quantifizierung
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Probenahme
Extraktion
Trockung
Elution
Trennung
Ionisation
Massenanalyse und Detektion
Auswertung
Festphasen-Extraktion
HPLC/MS-Messung
Polarität
Anreicherung von Matrix
Verwandte Strukturen
Signalbeeinflussung
Quantifizierung
Analysenverfahren mit SPEAnalysenverfahren mit SPE
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Wiederfindungsrate des LC-MS-Verfahrensnach Festphasen-ExtraktionWiederfindungsrate des LC-MS-Verfahrensnach Festphasen-Extraktion
Wiederfindungsrate der Anreicherung in %
Rel
ativ
e Em
pfin
dlic
hkei
t der
Mes
sung
in %
100% Wiederfindungdes Gesamtverfahrens
ZweckverbandLandeswasserversorgungAnreicherungsfreie Analytik mit LC-MS/MSAnreicherungsfreie Analytik mit LC-MS/MS
Probenahme
Probenvorbereitung
Trennung
Ionisation
Massenanalyse und Detektion
Auswertung
ZweckverbandLandeswasserversorgungDirekte Messung von 10 ng/L AtrazinDirekte Messung von 10 ng/L Atrazin
51Massenübergang: 216 -> 174; Injektionsvolumen: 100 µL
S/N = 5
N
N
N
Cl
NH
NH
19,5 min
ZweckverbandLandeswasserversorgungDirekte Messung von 10 ng/L HydroxyatrazinDirekte Messung von 10 ng/L Hydroxyatrazin
52Massenübergang: 198 -> 156; Injektionsvolumen: 100 µL
S/N = 8
N
N
N
OH
NH
NH
16,3 min
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Vergleich zw. anreicherungsfreier LC-MS-Analytikmit GC-MS nach Festphasen-ExtraktionVergleich zw. anreicherungsfreier LC-MS-Analytikmit GC-MS nach Festphasen-Extraktion
53
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 100 200 300 400 500 600 700 800LC-MS/MS-Ergebnisse in ng/L
AtrazinDesethylatrazinDesisopropylatrazin
GC-MS-Ergebnisse in ng/L N = 16 (Realproben)
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Direktmessung verschiedener Sulfonylharnstoffejeweils 10 ng/LDirektmessung verschiedener Sulfonylharnstoffejeweils 10 ng/L
1
2 3
4
56
1 Nicosulfuron-methyl (10), 2 Thifensulfuron-methyl (11), 3 Metsulfuron-methyl (8), 4 Amidosulfuron (3),5 Iodosulfuron-methyl (9), 6 Prosulfuron (4)* S/N in Klammern; Injektionsvolumen: 50 µL
Iodosulfuron-methyl
NN
NCH3
OCH3
NH
NHO
SO
OI
OO CH3
ZweckverbandLandeswasserversorgungDetektion von 100 ng/L RKM mittels LC-MS/MS*Detektion von 100 ng/L RKM mittels LC-MS/MS*
Nr. 1
Nr. 2
Nr. 3
Nr. 4 Nr. 5
Nr. Substanz S/N
1 Iopamidol 92 Iohexol 33 Iomeprol 54 Amidotrizoesäure 55 Iopromid 8
55* Injektionsvolumen: 100 µL
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Vergleich verschiedener nicht-ionischeriodierter Röntgenkontrastmittel (RKM)Vergleich verschiedener nicht-ionischeriodierter Röntgenkontrastmittel (RKM)
56
II
I
ONH
NCH3
NH
O
OHOH
OOH
OHOH
II
I
ONH
OH
OH
NH
NH
O
O
CH3
OHOH
OH
I
I
ONH
NH
ON
O
I
OHOH
O CH3
CH3OHOH
II
I
ONH
NNH
O
OHOH
OHOH
O
OHOH
Iomeprol
Iopamidol Iohexol
Iopromid
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Anwendung von iodierten Röntgenkontrastmittelnin der medizinischen DiagnostikAnwendung von iodierten Röntgenkontrastmittelnin der medizinischen Diagnostik
57
Verbrauch:
• je Anwendung: ~ 100 g
• 3000 t pro Jahr weltweit
Strukturklassen:
• ionisch und nicht-ionisch
• monomer und dimer
Überwiegend nicht-ionische
Monomere
ZweckverbandLandeswasserversorgungIodierte Röntgenkontrastmittel in der UmweltIodierte Röntgenkontrastmittel in der Umwelt
• Krankenhausabwasser:→ ~ 0,5 mg/L1
• Kläranlagenabläufe:→ Hessen ~ 10 µg/L2
→ Ulm/Neu-Ulm 5 – 13 µg/L3
• Oberflächenwasser:→ Donau: Iopamidol bzw. Amidotrizoesäure ~ 300 ng/L3
• Grundwasser:→ Iopamidol max. 300 ng/L, Amidotrizoesäure max. 1100 ng/L4
• Trinkwasser:→ bis einige 100 ng/L5
1 Gartiser, S., Seminar “Krankenhausabwasser”, TA Esslingen (1998)2 Ternes, T., Schriftenreihe Wasserforschung, Band 6, Wasserforschung Berlin e.V. (2000)3 unveröffentlichte Daten, Zweckverband Landeswasserversorgung (2004)4 Sacher, F. et al., J. Chromatogr. A 938, 199-210 (2001)5 Baus, Ch., TZW-Schriftenreihe, Band 18, 13-30 (2002)
58
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Vergleich zwischen Böfingen und Leipheim – Frachtprofil der ersten Juniwoche Vergleich zwischen Böfingen und Leipheim – Frachtprofil der ersten Juniwoche
0
250
500
750
1000
1250
Mi Do Fr Sa So Mo
Böfingen Leipheim
Fracht* in g/h
* Amidotrizoesäure, Iopamidol, Iomeprol, Iohexol & Iopromid 1. bis 7. Juni 2004
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Anreicherungsfreie Bestimmungverschiedener PSM-MetaboliteAnreicherungsfreie Bestimmungverschiedener PSM-Metabolite
XIC of -MRM (13 pairs): 300.1/80.0 amu from Sample 8 (Std. 100 ng/L) of 080124_PSM-Metabolite_Sonderbeprobung EGW.wiff (Turbo Spray) Max. 9460.0 cps.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Time, min
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9460 11.41
13.27
API 5000 LC-MS/MSNegativer Elektrospray-Modus
Dimethachlor-säureDimethachlor-sulfonsäureMetolachlor-säureMetolachlor-sulfonsäureMetazachlor-säureMetazachlor-sulfonsäureChlorthanolil-amid-sulfonsäure
c = 100 ng/L
ZweckverbandLandeswasserversorgung
DMS und Chloridazon-Metaboliteje 1000 ng/LDMS und Chloridazon-Metaboliteje 1000 ng/L
DMS
Desphenyl-chloridazon
Methyl-desphenyl-chloridazon
Chloridazon
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Konzentration [ng/L]
Pea
kflä
che
[cps
]
Desphenyl-chloridazonDesphenyl-chloridazon
• k = 2• Vertrauensbereich: 95 %• Korrelation: r = 0,9830• Verfahrensstdabw.: sx0 = 6,53 ng/L• Empfindlichkeit: b = 17,23 cps/ng*L-1
• Achsenabschnitt: a = 174,6cps• NWG: 13,7 ng/L• EG: 27,5 ng/L• BG: 31,3 ng/L
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Konzentration [ng/L]
Pea
kflä
che
[cps
]
DimethylsulfamidDimethylsulfamid
• k = 2• Vertrauensbereich: 95 %• Korrelation: r = 0,9937• Verfahrensstdabw.: sx0 = 3,94 ng/L• Empfindlichkeit: b = 35,47 cps/ng*L-1
• Achsenabschnitt: a = -70,46 cps• NWG: 8,29 ng/L• EG: 16,6 ng/L• BG: 19,3 ng/L
ZweckverbandLandeswasserversorgung
XIC of +MRM (4 pairs): Period 1, 146.1/117.0 amu from Sample 11 (Sta 25 ng/L) of 071003_Chloridazonstandards zum Methodentransfer.wiff (Tu... Max. 2490.0 cps.
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0Time, min
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2490 6.94
-1.15-4.72-6.73 -5.64 -4.95 -1.29-3.22-5.19 0.41-4.39 -0.76-3.61-4.09
! !- Noise -
S/N = 15.2
Peak Int.(Subt.)=2.3e+3
Ymax=2.8e+2 cps Ymin=1.3e+2 cps
XIC of +MRM (4 pairs): Period 1, 146.1/117.0 amu from Sample 16 (Sta 25 ng/L) of 07-09-13_Chloridazon.wiff (Turbo Spray) Max. 350.0 cps.
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0Time, min
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340350 6.77
-6.52 -0.450.45-1.87 -1.22-3.34
-3.95 -0.84-5.19 -1.64-5.82 -2.75-2.10-4.35 0.08
-6.02 -5.13-6.22 -4.70 -3.71 -2.88-0.09-5.38
-1.01-4.74
! !- Noise -
S/N = 6.3
Peak Int.(Subt.)=3.2e+2
Ymax=6.0e+1 cps Ymin=1.0e+1 cps
Desphenyl-chloridazon 145 / 117 (25 ng/L)Desphenyl-chloridazon 145 / 117 (25 ng/L)
API 4000 API 5000
ZweckverbandLandeswasserversorgung
XIC of +MRM (4 pairs): Period 1, 125.2/44.2 amu from Sample 11 (Sta 25 ng/L) of 071003_Chloridazonstandards zum Methodentransfer.wiff (Turb... Max. 755.0 cps.
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0Time, min
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
7506.38
-1.68-2.43
-1.08-1.58-4.23-4.98 -2.82-4.59 -0.34 0.57-2.99 5.96-2.12-5.52 -0.69-5.14 1.38-1.27
-3.27
! !- Noise -
S/N = 3.6
Peak Int.(Subt.)=5.9e+2
Ymax=2.5e+2 cps Ymin=8.5e+1 cps
XIC of +MRM (4 pairs): Period 1, 125.2/44.2 amu from Sample 16 (Sta 25 ng/L) of 07-09-13_Chloridazon.wiff (Turbo Spray) Max. 70.0 cps.
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0Time, min
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
-2.50-3.62
-2.90-3.70
-1.00
-3.74 -2.79
-5.71 0.460.39 0.69-0.90
-4.77 -3.27 -1.16 0.75-6.11 -1.85-4.07 -0.63
-0.49-4.47 6.42-5.18
0.14
! !- Noise -
S/N = 4.2
Peak Int.(Subt.)=6.3e+1
Ymax=1.5e+1 cps Ymin=0.0e+0 cps
Dimethylsulfamid 125 / 44 (25 ng/L)Dimethylsulfamid 125 / 44 (25 ng/L)
API 4000 API 5000
ZweckverbandLandeswasserversorgung
XIC of +MRM (7 pairs): Period 2, 222.2/65.1 amu from Sample 7 (Std 25 ng/l) of 07-10-05_Chloridazon.wiff (Turbo Spray) Max. 746.7 cps.
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21Time, min
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
747 10.19
-2.12
-1.52 -0.41-0.59 8.94 9.116.111.39 8.272.89 8.215.13 6.583.654.502.57 7.822.07
! !- Noise -
S/N = 8
Peak Int.(Subt.)=7.0e+2
Ymax=9.3e+1 cps Ymin=6.7e+0 cps
XIC of +MRM (7 pairs): Period 2, 222.2/65.1 amu from Sample 11 (Sta 25 ng/L) of 071003_Chloridazonstandards zum Methodentransfer.wiff (Turb... Max. 2.5e4 cps.
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21Time, min
0.0
1000.0
2000.0
3000.0
4000.0
5000.0
6000.0
7000.0
8000.0
9000.0
1.0e4
1.1e4
1.2e4
1.3e4
1.4e4
1.5e4
1.6e4
1.7e4
1.8e4
1.9e4
2.0e4
2.1e4
2.2e4
2.3e4
2.4e4
2.5e410.29
-2.23
8.72-1.70
! !- Noise -
S/N = 133.6
Peak Int.(Subt.)=2.5e+4
Ymax=4.1e+2 cps Ymin=2.2e+2 cps
Chloridazon 222 / 65 (25 ng/L)Chloridazon 222 / 65 (25 ng/L)
API 4000 API 5000
ZweckverbandLandeswasserversorgungAufstockung realer ProbenAufstockung realer Proben
0
100
200
300
400
0 100 200 300 400Addierte Konzentration [ng/L]
Gef
unde
ne K
onze
ntra
tion
[ng/
L]
DesphenylchloridazonWFR = 88 %
ChloridazonWFR = 96 %
MethyldesphenylchloridazonWFR = 87 %
ZweckverbandLandeswasserversorgungGliederungGliederung
EinleitungLandeswasserversorgung
LC-MS („moderne“ Methode)PSM-Metaboliteanreicherungsfreie Analytik
Zusammenfassung und Ausblick
Dünnschichtchromatographie („klassische“ Methode)Chloridazon-MetaboliteWirkungsbezogene Detektion
Target screening / non-Target screening
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Gru
ndw
asse
rO
berf
läch
enw
asse
r
DetektionTrennungAnreicherung
Festphasen-extraktion
Leichtphasen-Perforation
UV-Scan
Toxizität
MS MS/MS
ECD, FID, PND
Flüssig/flüssigExtraktion
GPC
TLC
SC
TLC (AMD)
GC
HPLC
Aufreinigung
„Multidimensionales Screening“„Multidimensionales Screening“
ZweckverbandLandeswasserversorgungGradientenelution durch AMDGradientenelution durch AMD
25n
34
21s
4
s = Start, n = Laufnummer, S = Startfleck,ch = chromatographierbarer Anteil der Probe, a - d = Komponenten aus der Probe,A B = Elutionsmittelgradient von Fließmittel A nach B,A = polare Fließmittelkomponente, B = unpolare Fließmittelkomponente
Sch
a b ab
a
c db
%A
321n:
4321n:708090
100A B
ZweckverbandLandeswasserversorgungBeispiel Fließmittel GradientBeispiel Fließmittel Gradient
Methanol+NH3(5%) Dichlormethan n-Hexan Laufstrecke
Gradient A1
Lauf
stre
cke
in [m
m]
bzw
. Fl
ießm
ittel
zusa
mm
ense
tzun
g in
[%]
Methanol+NH3(5%) Dichlormethan n-Hexan LaufstreckeMethanol+NH3(5%) Dichlormethan n-Hexan Laufstrecke
Gradient A1
Lauf
stre
cke
in [m
m]
bzw
. Fl
ießm
ittel
zusa
mm
ense
tzun
g in
[%]
Methanol + NH3 (5%)
Dichlormethan
n-Hexan
Laufstrecke
ZweckverbandLandeswasserversorgungEntwicklungskammer (Camag AMD 2)Entwicklungskammer (Camag AMD 2)
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Blindwerte (Kartusche)[AU]
0
20
40
60
80
100
Laufstrecke [mm]10 3020 40 50 60 700 80
Des
ethy
l-atra
zin
Atra
zin
HPTLC/AMD-UV/VIS-Chromatogrammeines GrundwasserextraktsHPTLC/AMD-UV/VIS-Chromatogrammeines Grundwasserextrakts
?D
esph
enyl
-chl
orid
azon
ZweckverbandLandeswasserversorgungChloridazon und MetaboliteChloridazon und Metabolite
N
N
OCl
H2N
N
NH
OCl
H2N
N
N
OCl
H2N
Chloridazon
Desphenyl-chloridazon(Metabolit B)
Abbau im Boden
Umwandlungim Boden
- herbizider Wirkstoff
- Anwendung Zuckerrüben
- seit 1964 auf dem Markt
- 2005 Zulassung erneut erteilt für 10 Jahre
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Nachweis von primären Aminenmittels Bratton-Marshall-ReagenzNachweis von primären Aminenmittels Bratton-Marshall-Reagenz
N
N
OCl
H2N
N
NH
OCl
H2N
Grundwasser Proben
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Nachweis primärer Amine mittelsBratton-Marshall-ReagenzNachweis primärer Amine mittelsBratton-Marshall-Reagenz
Methyl-desphenyl-chloridazon,
R NH2 R N+
N NH
NH2
R N N
NH
NH2
NN
O Cl
NH
H CH3
NN
O Cl
NH2CH3 NN
O Cl
N+
CH3 N
NH
NH2
NH
NH2
NN
O Cl
NCH3 N
HCl, NO2-
Diazotierung Azokupplung
keine Reaktion
Azokupplung
HCl, NO2-
Diazotierung
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Nachweis von primären Aminenmittels Bratton-Marshall-ReagenzNachweis von primären Aminenmittels Bratton-Marshall-Reagenz
N
N
OCl
H2N
N
NH
OCl
H2N
Grundwasser Proben
N
N
OCl
H2N CH3
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Chloridazon
Desphenyl-chloridazon
Grundwasser-Extrakt
Referenzstandard
Tran
sfer
ins
MS
Nachweis von Methyl-desphenyl-chloridazonNachweis von Methyl-desphenyl-chloridazon
HPLC - Säule
ExtraktorTLC-Extraktor ChromeXtrakt
Luftmann, H. (2004); A simple device for theextraction of TLC spots: direct coupling with an electrospray massspectrometer, Journal of Analytical BioanalyticalChemistry, 378, 964-968
Dichtung mit dem Träger
Stempel mit Schneide
und Filter
ZweckverbandLandeswasserversorgung
60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170m/z
2.0e5
4.0e5
6.0e5
8.0e5
1.0e6
1.2e6
1.4e6
1.6e6
1.8e6
Inte
nsity
, cps
160
130
117
88
145
12476
60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170m/z
2.0e5
4.0e5
6.0e5
8.0e5
1.0e6
1.2e6
1.4e6
1.6e6
1.8e6
Inte
nsity
, cps
160
130
117
88
145
12476
0
20
40
60
80
100
160,0264 161,0272 162,0250 163,0246
m/z
rela
tive
Inte
nsitä
t
Chloridazon
Methyl-desphenyl-chloridazon
Desphenyl-chloridazon
Grundwasser-Extrakt
Referenzstandard
Tran
sfer
ins
MS
berechnetgemessen
MS-TOFSummenformel: C5H6N3OCl
Nachweis von Methyl-desphenyl-chloridazonNachweis von Methyl-desphenyl-chloridazon
ZweckverbandLandeswasserversorgungGliederungGliederung
EinleitungLandeswasserversorgung
LC-MS („moderne“ Methode)PSM-Metaboliteanreicherungsfreie Analytik
Zusammenfassung und Ausblick
Dünnschichtchromatographie („klassische“ Methode)Chloridazon-MetaboliteWirkungsbezogene Detektion
Target screening / non-Target screening
ZweckverbandLandeswasserversorgungSchema des LeuchtbakterientestesSchema des LeuchtbakterientestesSchema des Leuchtbakterientestes
Weisemann, C., Kreiss, W., Rast, H-G., Eberz. G.;“Analytical Method for Investigating Mixtures for Toxic Components.” European Patent No: EP 0 588 139 B1.
AMD TauchvorrichtungAuftragungTLC Sampler
ProbeExtrakt
ZweckverbandLandeswasserversorgungDetektionDetektionDetektion
TLC - Platte
CCD - Kamera
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Vergleich der Hemmung der Metabolitenvon ChloridazonVergleich der Hemmung der Metabolitenvon Chloridazon
Methanol
Metabolit B
Metabolit B1
Chloridazon
100 ng 200 ng 300 ng 400 ng 500 ng
Vergleich der Toxizitäten von Vergleich der Toxizitäten von ChloridazonChloridazon und seiner und seiner MetaboliteMetabolite
Methanol
Metabolit B
Metabolit B1
Chloridazon
100 ng 200 ng 300 ng 400 ng 500 ng
N
N
OCl
H2N
N
N
OCl
H2N CH3
N
NH
OCl
H2N
ZweckverbandLandeswasserversorgungGliederungGliederung
EinleitungLandeswasserversorgung
LC-MS („moderne“ Methode)PSM-Metaboliteanreicherungsfreie Analytik
Zusammenfassung und Ausblick
Dünnschichtchromatographie („klassische“ Methode)Chloridazon-MetaboliteWirkungsbezogene Detektion
Target screening / non-Target screening
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Nano-LC Agilent1200 Series
HPLC Agilent1200 Series
Chip Cube
QTOF-MS Agilent6510 Series
HPLC-MS/MS-System mit Nano-LC-Chip-Cubevor Quadrupol-Time-of-flight-MSHPLC-MS/MS-System mit Nano-LC-Chip-Cubevor Quadrupol-Time-of-flight-MS
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Schematic diagram of the Q-TOFmass spectrometerSchematic diagram of the Q-TOFmass spectrometer
nano-Electrosprayion source
Quadrupole
Flight tubewith reflector
Tandem mass spectrometerwith full-scan capabilityMass accuracy: 2 ppm
ZweckverbandLandeswasserversorgungChip with Nano-LC columnChip with Nano-LC column
Vorsäule: 4 mm Länge, Querschnitt 75 x 50 µm,5 µm Partikel, 40 nL
Säule: 45 mm Länge, Querschnitt 75 x 50 µm,5 µm Partikel
ZweckverbandLandeswasserversorgungNano - ElektrosprayNano - Elektrospray
Kapillare 10 µm ID
Eingang ins HochvakuumAtmosphärendruck
Lösungsmittelfluss100 – 1000 nL/min
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Detection of metabolite B1 using a triple quadrupole mass spectrometerDetection of metabolite B1 using a triple quadrupole mass spectrometer
XIC 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.
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
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6440 8.31
9.00
9.709.508.02
Metabolite B1
Isomer of metabolite B1?
Detected exact mass: 160.0272 m/z
TOF analysis
Detected exact mass: 160.0823 m/z
Mass difference = 340 ppm!
MRM (160 > 117)
NN
O Cl
NH2CH3 NHN
O Cl
NH
CH3
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Was ist in der Schachtel ?
Methode„Target-Analytik“
Methode„non-Target-screening“
Target-screening / non-Target-screeningTarget-screening / non-Target-screening
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Methode„Target-Analytik“
Ist in der Schachtel-
Karotte?Blaukraut?Apfel?Tomate?Birne?Traube?
neinneinneinneinneinja
Target-Analytik / non-Target-screeningTarget-Analytik / non-Target-screening
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Methode„non-Target-screening“
Was ist in der Schachtel ?
EIHAMU
NBRLEJ
SRUNVN
FDIATB
EEKARO
WBSPLT
EIHAMU
NBRLEJ
SRUNVN
FDIATB
EEKARO
WBSPLT
Target-Analytik / non-Target-screeningTarget-Analytik / non-Target-screening
ZweckverbandLandeswasserversorgung
EIHAMU
NBRLEJ
SRUNVN
FDIATB
EEKARO
WBSPLT
Target-Analytik / non-Target-screeningTarget-Analytik / non-Target-screening
ZweckverbandLandeswasserversorgungTotal Ionenstrom ChromatogramTotal Ionenstrom Chromatogram
TIC of +TOF MS: from Pest20.wif f Max. 4.9e6 cps.
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0Time, min
0.0
2.0e5
4.0e5
6.0e5
8.0e5
1.0e6
1.2e6
1.4e6
1.6e6
1.8e6
2.0e6
2.2e6
2.4e6
2.6e6
2.8e6
3.0e6
3.2e6
3.4e6
3.6e6
3.8e6
4.0e6
4.2e6
4.4e6
4.6e6
4.8e6239.23
317.24
317.24 469.40317.24 317.24
XIC of +TOF MS: 216.1 to 216.11 amu from Pest20.wiff Max. 1.0e4 cps.
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0Time, min
0.00
500.00
1000.00
1500.00
2000.00
2500.00
3000.00
3500.00
4000.00
4500.00
5000.00
5500.00
6000.00
6500.00
7000.00
7500.00
8000.00
8500.00
9000.00
9500.00
1.00e4
1.04e4 317.24
EIC 249,0345
TIC
T L P S B WO R A K E EB T A I D FN V N U R SJ E L R B NU M A H I E
ZweckverbandLandeswasserversorgung
EIHAMU
NBRLEJ
SRUNVN
FDIATB
EEKARO
WBSPLT
Target-screening / non-Target-screeningTarget-screening / non-Target-screening
Metabolit
ZweckverbandLandeswasserversorgung
Chromato-graphie
4x10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
0.20.40.6
11.21.41.61.822.22.42.6
0.8
6x10
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Datenbank
MS/MSChip
nano LC
TIC
EIC
IonisationESI +/-
SummenformelExakte MasseFragmentierung
NameRetentionsindexAndere Datenbank
z. B. REACH, pesticides-online
4x10
00.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.6
177.08680
207.09787
150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390
ErgebnisSubstanz 1 exakte Masse 1 Summenformel 1
Probe
Information
ZweckverbandLandeswasserversorgung
5x10
2
4
5x10
0.5
1
5x10
1
2
5x10
0.5
1
5x10
0.5
1
5x10
0.5
1
Counts vs. Acquisition Time (min)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Hexa
Penta
Tetra
Tri
Di
Mono
Chromato-graphie
4x10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
0.20.40.6
11.21.41.61.822.22.42.6
0.8
4x10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
0.20.40.6
11.21.41.61.822.22.42.6
0.8
6x10
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314
6x10
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314
Datenbank
Chipnano LC
TIC
EIC
IonisationESI +/-
SummenformelExakte MasseFragmentierung
NameRetentionsindexAndere Datenbank
z. B. REACH, pesticides-online
ErgebnisSubstanz 1 exakte Masse 1 Summenformel 1
N
N
N
NH2
NH
NH2
CH2-O-CH3
N
N
N
NH
NH
NH
CH2-O-CH3
CH2-O-CH3CH3-O-CH2
N
N
N
NH
NH
NH2
CH2-O-CH3
CH2-O-CH3
ZweckverbandLandeswasserversorgung
5x10
1
2
3
4x10
2
4
6
4x10
1
3
5
Counts vs. Acquisition Time (min)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
N
N
N
NH
N
NH3C-O-CH2
H3C-O-CH2 CH2-O-CH3
CH2-O-CH2-O-CH3
CH2-O-CH3
[M+H]+ 377,2143
N
N
N
N
N
NH3C-O-CH2
H3C-O-CH2 CH2-O-CH3
CH2-O-CH2-O-CH3
CH2-O-CH3
CH2-O-CH3
[M+H]+ 421,2405N
N
N
N
N
NH3C-O-CH2
HO-CH2 CH2-O-CH3
CH2-O-CH3
CH2-O-CH3
CH2-OH
[M+H]+ 363,1987
Weitere Melamin-DerivateWeitere Melamin-Derivate
ZweckverbandLandeswasserversorgungGliederungGliederung
EinleitungLandeswasserversorgung
LC-MS („moderne“ Methode)PSM-Metaboliteanreicherungsfreie Analytik
Zusammenfassung und Ausblick
Dünnschichtchromatographie („klassische“ Methode)Chloridazon-MetaboliteWirkungsbezogene Detektion
Target screening / non-Target screening
ZweckverbandLandeswasserversorgungZusammenfassungZusammenfassung
Gro
und
wat
erSu
rfac
e w
ater
DetectionSeparationEnrichment
Solid phaseextraction
Light-phaseperforation
UV/VIS
Toxicity
MS, MS/MS
ECD, FID, PND
Liquid-liquidextraction
SEC
TLC
CC
TLC
GC
HPLC
TLC
GC
HPLC
Clean-up
Chromato-graphie
4x10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
0.20.40.6
11.21.41.61.822.22.42.6
0.8
4x10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
0.20.40.6
11.21.41.61.822.22.42.6
0.8
6x10
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314
6x10
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314
Datenbank
MS/MSChip
nano LC
TIC
EIC
IonisationESI +/-
SummenformelExakte MasseFragmentierung
NameRetentionsindexAndere Datenbank
z. B. REACH, pesticides-online
4x10
00.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.6
177.08680
207.09787
150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390
4x10
00.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.6
177.08680
207.09787
150 170 190 210 230 250
4x10
00.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.6
177.08680
207.09787
150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390
ErgebnisSubstanz 1 exakte Masse 1 Summenformel 1
Probe
Information
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