Het toepassen van verschillende scan modes voor de analyse van organische microverontreinigingen in water m.b.v. FIA-TSP-MS-MS

Transcriptie

1 Het toepassen van verschillende scan modes voor de analyse van organische microverontreinigingen in water m.b.v. FIA-TSP-MS-MS Door Studierichting Onderwijsinstelling Afstudeerinstelling AfdeK.. 0 Begeleiding Periode Alie Sijpersma Algemene Chemie Noordelijke Hogeschool Leeuwarden Afdeling HLO Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling (RIZA) Informatie en Meettechnologie, Laboratorium voor Organische analyse (IMLO) Rene Geerdink Februari juni 1995 N.B. De inhoud van dit werkdocument hoeft niet noodzakelijkerwijs in overeenstemming te zijn met de visie van het Ministerie van Verkeer en Waterstaat.

2 Voorwoord Deze afstudeerscriptie is tot stand gekomen na een experimenteel onderzoek van vier maanden op de afdeling Informatie en Meettechnologie, Laboratorium voor Organische analyse (IMLO) bij het Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling (RIZA) in Lelystad. De afstudeerperiode ging uit van de Noordelijke Hogeschool Leeuwarden, afdeling Hoger Laboratorium Onderwijs (HLO) en werd van daaruit begeleid door Dhr. CJ. Versprille. Ik wil graag alle medewerkers van de afdeling IMLO bedanken voor alle hulp, ondersteuning en sociale contacten. Speciaal wil ik Rene Geerdink bedanken voor al zijn hulp en begeleiding. Alie Sijpersma Afstudeerscriptie Alie Sijpersma

3 1.1 Samenvatting Summary Afkortingen en termen 7 2. Inleiding RIZA Algemeen Probleemstelling Doelstelling van het onderzoek 8 3. Theorie Massaspectrometrie Triple Stage Quadrupool Scan modes Thermospray Resolutie Flow Injectie Analyse Vaste fase extractie Analyseprocedures Interne en externe standaard Stofgroepen Triazinen Metabolieten van triazinen Chloorfenoxycarbonzuren en bentazon Experimented Onderzochte verbindingen Oplossingen SPE Meetomstandigheden Apparatuur Resultaten en discussie Scan modes Daughter scan mode Triazinen Metabolieten van triazinen CFCZ en bentazon Parent scan mode Triazinen Metabolieten van triazinen CFCZ en bentazon 25 Afst.ideerverslag Alie Sijpersma

4 5.4 Neutral loss scan mode Triazinen Metabolieten van triazinen CFCZ en bentazon Afwijkende piekverhoudingen Oppervlaktewatermonsters Onderzoek verstoorde verhoudingen en toepassing scan modes Conclusies Aanbevelingen Referenties Bijlagen 38 Afstudeerverslag Alie Sijpersma

5 1.1 Samenvatting Er is onderzoek verricht naar het toepassen van verschillende MS-MS scan modes voor de analyse van organische microverontreinigingen in oppervlaktewater. Hierbij is speciaal gekeken naar enkele stofgroepen die van belang zijn in het kader van de derde Nota waterhuishouding, nl. triazinen, metabolieten van triazinen, chloorfenoxycarbonzuren en bentazon. De analyse van deze stoffen vindt hierbij plaats met flow injectie analyse - thermospray - tandem massaspectrometrie (FIA-TSP-MS-MS). Er zijn twee mogelijke benaderingen voor het meten van monsters met MS-MS, nl. het screenen op specifieke groepen van stoffen en het screenen op specifieke stoffen. Het screenen van specifieke groepen van stoffen is mogelijk d.m.v. ger.ieenschappelijke dochterionen en neutral loss massa's die specifiek zijn voor een stofgroep. Hierbij wordt de zgn. parent, daughter of neutral loss scan mode toegepast. Tevens kunnen zo onbekende verbindingen, behorende bij dezelfde stofgroep, worden "ontdekt", omdat een breed massaspectrum wordt onderzocht in deze scan modes. Chloortriazinen blijken dochterionen in POS met m/z 79, 104, 146 en 174 te produceren. Thiomethyltriazinen vormen als gemeenschappelijke dochterionen m/z 91, 158 en 186. Alle triazinen, behalve atrazine-d5, vormen het fragment met m/z 68. Het nivo waarop deze verbindingen geanalyseerd kunnen worden ligt op 1 ngl\, behalve het dochterion met m/z 110 dat bij 5 /xg/1 gemeten kan worden. Metabolieten van chloortriazinen vormen dochterionen met m/z 68, 79, 104, 110, 146 en 148. Hydroxy metabolieten worden gekarakteriseerd door fragmenten met m/z 69, 86, 97, 114, 128 en 156. Het meetnivo voor metabolieten van chloortriazinen is 10 iug/1, voor hydroxymetabolieten is dat 20 /xg/1 met uitzondering van ADI2H, die pas bij 40 /xg/1 geanalyseerd kan worden. Voor een nivo van 1 ng/\ zal een concentrering moeten worden toegepast van resp. 10, 20 en 40 maal. Hydroxymetabolieten komen met de gebruikeljke SPE-procedure niet mee. Voor hydroxymetabolieten moet een SPE-procedure worden toegepast, die gebruik maakt van selectieve adsorptie en desorptie. Karakteristieke neutral loss massa's zijn voor triazinen en hun metabolieten gelijk. Bijna allemaal produceren ze nlm 42 (nlm = neutral loss massa). Verbindingen met een t-butylzijketen verliezen een neutraal deeltje met massa 56, 84 of 98. Als er een ethylketen op de R3-plaats aanwezig is. verliest deze verbinding een neutraal deeltje met massa 70. MonochloorCFCZ vormen dochterionen in NEG met m/z 141 en 143. DichloorCFCZ vormen m/z 161 en 163, terwijl trichloorcfcz fragmenten vormen met m/z 159, 161, 195 en 197. Bentazon vormt een aantal dochterionen. Het ion met m/z 197 is als enige gemeenschappelijk met de tricfcz. CFCZ met een azijnzuur-, propionzuur- of een boterzuurgroep verliezen een neutraal deeltje resp. met massa 58, 72 en 86. In een aantal gevallen is echter de 37 Cl-isotoop niet waargenomen. De verbindingen 2,4,5-T, 2.4,5-TP. MCPA en 2,4-D gaven geen Afstudeerverslag Alie Sijpersma

6 resultaat, mogelijk is dit te wijten aan de stockoplossing die niet meer goed was. De andere CFCZ en bentazon geven een goed signaal bij 10 /xg/1. De tweede manier van analyseren, het screenen op specifieke componenten is mogelijk met de MRM-scan mode (MRM = Multiple Reaction Monitoring). Hierbij worden voor een verbinding vier karakteristieke dochterionen geselecteerd en geanalyseerd. Deze dochterionen worden in een bepaalde, vaste verhouding geproduceerd. Wijkt de verhouding van de dochterionen in een monster af t.o.v.de standaard, dan is niet meer met zekerheid vast te stellen dat deze verbinding in het monster aanwezig is. Er zijn acht oppervlaktewatermonsters van verschillende herkomst gemeten in de MRM-scan mode. Twee keer werd atrazine aangetroffen, vier keer simazine. De concentratie lag tussen 0,06 en 0.13 /ug/l en daarmee onder of gelijk aan de norm, zoals gesteld in de derde Nota Waterhuishouding van 0,1 en 0,4/xg/l voor atrazine en simazine. Simazine bleek in alle gevallen een afwijkende verhouding van de dochterionen te vertonen t.o.v. de standaard. Ook na spiken van deze monsters met 1 /ig/l veranderde dit beeld niet. De oorzaak van afwijkende verhoudingen van de dochterionen is tijdens het onderzoek niet eenduidig vastgesteld. Mogelijk zijn andere verbindingen aanwezig met dezelfde psm en tevens een of meer dezelfde dochterionen vormen die gelijk zijn aan de dochterionen van de stof die gemeten wordt. Dankzij twee extra dochterionen van simazine die ook geproduceerd werden bij hun optimale V C0FF is een extra bevestiging gevormd voor de aanwezigheid van simazine in de monsters. De verhoudingen van de dochterionen worden niet verstoord door de matrix. Wel moet voor simazine een gemiddeld spectrum worden genomen van 5 tot 6 scans omdai iedere scan van simazine weer anders is. Naast vier karakteristieke dochterionen produceren triazinen en hun metabolieten dus vaak nog meer dochterionen en neutral loss massa's. Met behulp van andere scan modes (PAR, NEU en DAU) kunnen zij voor een extra bevestiging zorgen voor de aanwezigheid van een verbinding in het geval van afwijkende piekverhoudingen. CFCZ vormen echter geen extra dochters met voldoende intensiteit. Elk geval van afwijkende piekverhoudingen zal afzonderlijk moeten worden bekeken en behandeld volgens eigen inzicht. Hierbij kunnen de drie genoemde andere scan modes een nuttige aanvulling vormen. Afstudeerverslag Alie Sijpersma

7 1.2 Summary Some different MS-MS scan modes have been investigated in the analysis of organic micropollutants in surfacewater. Classes of compounds, which are important to measure on a regular base are described in the third National Policy Document on Water Management. These compounds include triazines, metabolites of triazines, chlorophenoxycarboxylicacids and bentazone. The analysis is performed with flow injection analysis - thermospray - tandem mass spectrometry (FIA-TSP-MS-MS). Two approaches to screene samples by MS-MS are possible i.e. screening for specific classes of compounds and screening for specific compounds. Screening for classes of compounds is done when common daughterions and neutral losses are produced that are characteristic and common for a class of compounds. In this investigation the parent, daughter and neutral loss scan mode are used. These types of scan modes can also be useful to detect unknown compounds of the same class, because a broad mass spectrum is examined in these scan modes. Chlorotriazines produce daughterions in POS with m/z 79, 104, 146 and 174. Thiomeihyltriazines produce common daughterions with m/z 91, 158 and 186. All triazines, except ATRA-D5, produce a fragment with m/z 68. The level at which these compounds can be analysed is 1 /xg/1, except the daughterion with m/z 110, which can be analysed at 5 /xg/1. Metabolites of chlorotriazines produce daughterions with m/z 68, 79, 104, and 148. Hydroxymetabolites are characterised by fragments with m/z 69, 86, 97, 114, 128 and 156. The level of analysis for metabolites os chlorotriazines is 10 /xg/1. for hydroxymetabolites 20 /xg/1, except ADI2H, which can be analysed at 40 /xg/1. To analyse samples at 1 /xg/1, these samples must be concentrated 10, 20 or 40 times resp. Hydroxymetabolites can not be analysed after the usual SPE-procedure. For hydroxymetabolites a SPE-procedure with selective adsorption and desorption must be used. Characteristic neutral losses are the same for triazines and their metabolites. Almost every compound produces nlm 42. Compounds with a t-butylgroup lose a neutral moiety with mass 56, 84 or 98. In case of an ethylgroup at the R3-position, the compound loses a neutral moiety with mass 70. MonochloroCPCA produce daughterions in NEG with m/z 141 and 143. DichloroCPCA produce m/z 161 and 163. while trichlorocpca produce fragmentions with m/z 159, 161, 195 and 197. Bentazone has a daughterion with m/z 197. which is common with trichlorocpca. CPCA with an acetic-, propionic- or butyric acid group lose a neutral moiety with mass 58, 72 and 86 resp. In some cases the,7 Cl-isotope is not seen in this investigation. The compounds 2,4,5-T. 2,4.5-TP. MCPA and 2,4-D gave no results, possibly because the stocksolution was not good anymore. The other CPCA and bentazone give a good signal at 10 /xg/1. Afstudeerverslag Alie Sijpersma

8 The second appraoch to analyse, screening for specific compounds, is performed with the MRM-scan mode (MRM = Multiple Reaction Monitoring). Four characteristic daughterions are selected and analysed in this mode for every compound. The ratio of these daughterions must be constant. If, however the ratio of the daughterions in a sample differ from the ratio of the same ions in the standard, it is not possible to confirm die presenc of the compound in the sample. Eight surfacewatersamplcs of different locations are analysed in the MRM-scan mode. Atrazine was determined two times, simazine four times in these samples. The ratio of the daughterions of simazine however, did not compare in all samples with the ratio in the standard solution. After spiking the samples at 1 /xg/1 simazine. the ratio didn't change. The reason of die bad similarity of the daughterion signals could not be determined in this research. Possibly the signal is disturbed by other compounds which have the same psm and produce one or more daughterions that are the same as the compound fhat is being screened for. Thanks to two other daughterions of simazine, which were also produced at their optimum V C0FF, an additional confirmation has been created for the presence of simazine in these samples. The ratio's of the daughterions is not disturbed by the matrix. However, an average spectrum of five to six scans has to be taken, because every scan shows a different spectrum for simazine. Triazines and fheir metabolites often produce more characteristic daughterions. With other scan modes (PAR, DAU and NEU) they can be used as an additional confirmation for the presence of a compound especially if the ratio of daughterions in samples is not similar to the daughterion signals in the standard. CPCA, however, produce no extra daughterions with good signal intensity. In case of disturbing ratio's, one has to examine every sample individually to solve die problem. The three investigated scan modes can be helpful in such cases. Afstudeerverslag Alie Sijpersma

9 1.3 Afkortingen en termen A2H ACN ADE ADE2H ADEDI ADI ADI2H ATRA-D5 basepeak (bp) ^COFF CFCZ CPCA dalton DAU daughterion dsm ES FIA IS molecuulion MRM MS-MS m/z NEG NEU NH 4 Ac nlm PAR parention POS psm PROP2H SIMA2H SPE SRM TERB2H TERBDE TSP TSQ Atra7ine-2-hydroxy Acetonitril Atrazine-desetliyl Atrazine-desethyl-2-hydroxy Atrazine-desethyl-desisopropyl Atrazine-desisopropyl Atrazine-desisopropyl-2-hydroxy Atrazine-ethylamine-D5!on dat na fragmentatie het meest gevormd is Botsspanning (Collision OFFset) Chloor Fenoxy Carbon Zuren Chlor Phenoxy Carbon Acids Atomaire massa-eenheid ( l2 C = 12 dalton) Dochter scan mode Ion gevormd na fragmentatie (in dit verslag zal voortaan gebruikt) van een parention het woord dochterion worden Dochter set massa, massa van net geselecteerde dochterion Externe standaard Flow Injectie Analyse Interne standaard Ion van een intact molecuul, bijv. [M+H]* of [M-H] Multiple Reaction Monitoring Tandem massaspectrometrie Massa- lad ingsverhoud ing Meten van negatieve ionen, negatieve mode Neutral loss scan mode Ammoniumacetaat Neutral loss massa, massa van het afgesplitste neutrale deeltje Parent scan mode Ion dat na ionisatie geselecteerd wordt voor fragmentatie Meten van positieve ionen, positieve mode Parent set massa, massa van het geselecteerde parention Propazine-2-hydroxy Simazine-2-hydroxy Solid Phase Extraction (vaste fase extractie) Selectieve Reactie Monitoring Terbutylazine-2-hydroxy Terbutylazine-desethyl Thermospray Triple Stage Quadrupool Afstudeerverslag Alie Sijpersma

10 2. Inleiding 2.1 RIZA In 1920 is het RIZA (Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling) opgericht. De hoofddoelstelling van het instituut is: "het bevorderen van een maatschappelijk gewenste waterhuishouding van de binnenwateren, weike de zorg omvat van het op en in de bodem vrij aanwezige water, met het oog op de belangen die daarbij in het geding zijn." Het RIZA verleent technisch-wetenschappelijke ondersteuning aan het beleid en het beheer van de oppervlaktewateren en het grondwater. In Lelystad bevinden zich de centrale laboratoria die onderverdeeld zijn in anorganische en organische analyse. Het afstudeeronderzoek is uitgevoerd bij het Laboratorium voor Organische analyse (IMLO). Dit laboratorium is een onderafdeling van de hoofdafdeling IM (Informatie en Meettechnologie). Een klein deel van dit laboratorium houdt zich bezig met massaspectrometrie, waar het afstudeeronderzoek heeft plaatsgevonden. 2.2 Algemeen Het waterkwaliteitsbeleid wordt weergegeven in de Derde Nota Waterhuishouding (NW3, 1989) [1]. In deze nota worden de hoofdlijnen van het beleid voor de landelijke waterhuishouding gegeven. Met betrekking tot organische microverontreinigingen is het einddoel dat de emissies naar grond- en oppervlaktewater verminderd worden in de grootte orde van 50%. Om dit doel te bereiken is regelmatige monitoring van een groot aantal organische verbindingen noodzakelijk. 2.3 Probleemstelling Voor de volgende stofgroepen is een MRM-meetmethode (MRM = Multiple Reaction Monitoring, zie sectie 3.1.2) opgezet met behulp van FIA-TSP-MS-MS: triazinen, metabolieten van triazinen, chloorfenoxycarbonzuren en bentazon en fenylureumherbiciden [2,3,4,5].Tijdens het meten van oppervlaktewatermonsters is in sommige gevallen gebleken dat deze methode niet 6enduidig de aan- of afwezigheid van de bovengenoemde stofgroepen kan vaststellen. De oorzaak hiervan is de afwijkende verhouding van de ionen in het massaspectrum in een monster t.o.v. de standaard. De vraag is of men dan nog mag vaststellen dat de stof werkelijk in het monster zit. 2.4 Doelstelling van het onderzoek De doelstelling van het onderzoek is: 1) Analyse van triazinen, metabolieten van triazinen, CFCZ en bentazon met verschillende scan modes, te. weten parent, daughter en neutral loss scan mode. Met behulp van deze screening modes kan worden vastgesteld welke stofgroepen in het monster Afstudeerverslag Alie Sijpersma 8

11 aanwezig zijn aan de hand van gemeenschappelijke dochterionen en neutral loss massa's. Tevens wordt onderzocht op welk nivo een screening nog kan plaatsvinden. 2) Bevestiging van de aanwezigheid van de verschillende componenten m.b.v. de MRM-scan mode (sectie 3.1.2). Er wordt onderzoek gedaan naar de oorzaak van verstoorde piekverhoudingen in monsters t.o.v.de standaard. 3) Onderzoeken of de onder punt 1 genoemde scan modes een extra bevestiging vormen voor de MRM-methode in het geval van verstoorde piekverhoudingen. In de praktijk zal worden getracht deze doelstellingen te bereiken door: de stofgroepen te meten m.b.v.drie verschillende scan modes, nl. de daughter, de parent en de neutral loss scan mode. Dit zal worden gedaan in MilliQ en in oppervlaktewater. per stofgroep de gemeenschappelijke dochterionen en neutral loss massa's vast te stellen. te onderzoeken op welk nivo de stofgroepen kunnen worden gemeten in de verschillende scan modes. de oorzaak te vinden voor de afwijkingen in het massaspectrum in een monster t.o.v.de standaard aan de hand van enkele monsters. vast te stellen in hoeverre de onderzochte scan modes een extra bevestiging vormen voor de MRM-meetmethode. Afsti'deerverslag Alie Sijpersma

12 3. Theorie 3.1 Massaspectrometrie Triple Stage Quadrupool Voor het afstudeeronderzoek is gebruik gemaakt van een TSQ, d.w.z. Triple Stage Quadrupool. In deze massaspectrometer staan drie quadrupolen (Q,, Q 2 en Q 3 ) in serie. De onderstaande figuur laat zo'n quadrupool zien: Fig. 3.1: Quadrupool Een quadrupool bestaat uit een set van vier hyperbolische staven die in een vierkant staan opgeste'd. Massaselectie wordt verkregen door het aanleggen van een gelijkspanning en een wisselspanning over deze vier staven. De ratio van de aangelegde spanningen heeft een effect op het traject dat een geladen deeltje uitvoert binnen een quadrupool. Een ion bereikt het einde van de quadrupool als zijn traject stabiel blijft in net electrische veld gedurende de tijd die nodig is om de quadrupool te passeren. Als dit traject niet stabiel blijft, vliegt het ion naar een van de staven en wordt daar ontladen. Door de ratio van de gelijk- en de wisselspanning te varieren worden ionen met een bepaalde massa-lading verhouding (m/z) doorgelaten. Als de gelijkspanning verhoogd wordt, worden ionen met een grotere massa-lading verhouding doorgelaten. Op deze manier werkt de quadrupool als een massafilter. Met een TSQ kan dubbele massaspectrometrie, ofwel tandem massaspectrometrie, worden bedreven. Q, en Q, werken als massafilter terwijl de tweede quadrupool gebruikt wordt als botsingscel (6] Scan modes Met de TSQ kan op verschillende manieren worden gemeten, de zgn. scan modes. De meest gebruikte scan mode is de daughter scan mode. Hierbij wordt in Q, een bepaalde massa gekozen. de zgn. parent. Deze wordt gefragmenteerd in de botsingscel Afstudeenerslag Alie Sijpersma 10

13 onder invloed van een botsspanning en een botsgas, waarna de ontstane fragmenten, de dochterionen, achtereenvolgens gescand worden in Q 3. In het massaspectrum worden de dochterionen weergegeven die ontstaan zijn uit de geselecteerde parent. De onderstaande figuur geeft schematisch de daughter scan mode: Ql 335 Q2 Q m/z ^ ^ e ^ ^ ^ 1-* > ^ ^ > > ^ ^ ""ip Fig. 3.2a: daughter scan mode Een andere, veel toegepaste, scan mode is de parent scan mode. Hierbij wordt in Q 3 een bepaald dochterion geselecteerd, waarvan in Q, de parents worden gescand. Deze mode is dus eigenlijk het omgekeerde van de daughter scan mode (zie Fig. 3.2b). In het massaspectrum zijn alle ionen (parents) te zien die het gekozen dochterion produceren. Qi Q2 Q3 157 m/z ^ \rw -> ""J* m t ^ ^ > W-* > ^ ^ t > Fig. 3.2b:parent scan.mode Afstudeerverslag Alie Sijpersma 11

14 In de neutral loss scan mode (Fig. 3.2c) scannen beide massa-analysatoren met een constant massaverschil over een bepaald massabereik met gelijke breedte. Voor een detector respons moet een ion een neutraal deeltje afsplitsen met een massa gelijk aan het ingestelde massaverschil tussen beide massafilters. In het massaspectrum zijn de parents te zien die het gekozen neutrale deeltje afsplitsen. Qi Q2 61 Q m/z > rw.-» ^ > ^ ^ ^ a :-» =» ^ Fig. 3.2c: neutral loss scan mode Met behulp van de parent, daughter en de neutral loss scan mode kan de aanwezigheid van stofgroepen worden vastgesteld d.m.v. een gemeenschappelijk dochterion of een gemeenschappelijk neutraal deeltje [7,8]. Deze scan modes worden gebruikt voor een algemene screening om snel te kunnen vaststellen welke stofgroepen in het monster aanwezig zijn. De beschreven MS-MS modes zijn in het algemeen te ongevoelig voor de bepaling van lage concentraties omdat over een groot massabereik wordt gescand. M.b.v. Single Reaction Monitoring wordt een dochterion gemeten i.p.v. een heel massabereik. Deze mode lijkt veel op de daughter scan mode maar is veel gevoeliger. Een iets uitgebreidere vorm is de MRM-methode, d.w.z.multiple Reaction Monitoring (Fig. 3.2d). Hierbij worden een aantal dochterionen gescand die specifiek zijn voor een bepaalde verbinding. Voor iedere verbinding van de onderzochte stofgroepen is in het verleden een specifieke set van readies gevonden [2,3,4],Deze zijn geschreven in zgn. MRM-procedures, waarmee monsters geanalyseerd, gequantificeerd en bevestigd kunnen worden op de aanwezigheid van deze verbindingen. Afstudeerverslag Alie Sijpersma 12

15 Ql 335 Q2 Q m/z > > > 1 1 Fig. 3.2d: MRM-scan mode Thermospra) Ionisatie van moleculen vindt plaats in de ionenbron. De vloeistof komt de vaporizer, een verwarmd capillair, van het thermospray (TSP) interface binnen. Hier wordt een groot deel van de vloeistof verdampt. De rest zal onder invloed van de expansie en door het hoogvacuum wordt verneveld tot fijne druppeltjes, een spray. Hierbij worden de aanwezige verbindingen geioniseerd en vormen positieve dan wel negatieve ionen. Ionisatie kan plaatsvinden door het toevoegen van vluchtige zouten. het aanleggen van een dischargespanning of door een spanning over het filament. Deze laatste wijze van ionisatie is tijdens het onderzoek niet toegepast. Als zout wordt meestal ammoniumacetaat gebruikt, NH 4 Ac. Over het algemeen neemt een molecuul bij POS door het toevoegden van zouten een proton op en wordt daardoor positief geladen. Er ontstaat een zgn. molecuulion, het [M+H] 1 -ion. Dit is meestal het geval bij triazinen en hun metabolieten. Ook kan een molecuul een ion, ontstaan uit het toegevoegde zout, opnemen en zo bijv. [M + N H J- ionen vormen. Bij NEG is de vorming van ionen afhankelijk van de verbinding en het zout. Drie processen spelen hierbij een rol, te weten additie van een anion van het toegevoegde zout aan het analyte ([M-Ac]), resonance electron capture ([M]) en dissociatieve electron capture ([M-R]). Indien het analyte zuurder is dan azijnzuur (geconjugeerd zuur van acetaat) vindt vorming van het [M-H] ion plaats. Dit is o.a. het geval bij chloorfenoxycarbonzuren (CFCZ) en bentazon en ammoniumacetaat als zout. Electron capture leidt tot de vorming van het [M] ion, waarvan de stabiliteit bepaald wordt door het al dan niet aanwezig zijn van een aromatische groep. Dissociatieve electron capture resulteert in het verlies van een functionele groep. In het geval van POS zijn de lenzen van de quadrupolen negatief geladen. De positieve ionen worden hierdoor aangetrokken en worden zo de massaspectrometer binnengeleid. Dit proces wordt ondersteund door de repeller. die recht tegenover de ingang van de quadrupolen is geplaatst. De repeller is dan positief geladen. waardoor Afstudeerverslag Alie Sijpersma 13

16 positieve ionen worden afgestoten. De bulk van de ionen (ook positieve) wordt afgezogen door de pomp en wordt opgevangen in een koude val. naar vacuiimpomp lenzen aerosol sensor ; i / -A repeller discharge filament vaporizer Fig. 3.3: de thermospray ionenbron Resolutie Transmissie van ionen door een MS-MS instrument is o.a. afhankelijk van de resolutie (scheidend vermogen) van de eerste en tweede massa-analysator. Als de resolutie van de beide massa-analysatoren daalt, worden er meer ionen doorgelaten en neemt de gevoeligheid toe. Een lage resolutie geeft brede pieken, een hoge resolutie geeft scherpe pieken. Is de resolutie echter te laag, dan worden ionen met 1 dalton massaverschil niet meer goed gescheiden. De specificiteit is dan niet meer voldoende. De resolutie van een massaspectrometer kan worden gedefinieerd als de waarde M/AM waarbij de hoogte van het dal tussen een ionpiek met massa M en een even hoge ionpiek met bijna dezelfde massa, M + AM, 10% is van de hoogte van beide pieken. Dit heet de zgn. 10% vallei-resolutie. De twee pieken in het onderstaande plaatje verschillen 1 dalton en zijn volgens de definitie goed gescheiden. Met FIA-MS- MS wordt scheiding van twee stoffen die 1 dalton verschillen geaccepteerd. De instellingen van het instrument bepalen ook hoe pieken gedetecteerd en geintegreerd worden. Het softwareprogramma bepaalt hoe de aquisitie uitgevoerd wordt, aan de hand van o.a. middelen, de threshold en het aquisitieraam rond een piek. In het onderstaande plaatje wordt een aquisitieraam van 0,6 ( + /- 0,3) dalton toegepast. Alles wat binnen dit raam valt wordt gedetecteerd. Deze gearceerde gedeelten overlappen elkaar niet. er zit een ruimte tussen van 0,4 dalton. Dit betekent dat de piekoverlap groter mag worden zonder dat de specificiteit van het signaal verminderd wordt. Met andere woorden, de resolutie mag slechter worden dan de 10% valleidefinitie. Als gevolg hiervan worden er meer ionen doorgelaten, de gevoeligheid wordt Afstudeerverslag Alie Sijpersma 14

17 groter en de S/N verhouding wordt beter. unit mass resolution A = Idaton relative intensity 1 ACQUISITION WINDOW Fig. 3.4: Unit mass resolutie Met 5 tot 10 FIA-injecties, waarbij de resolutiespanning van beide massa-analysatoren gelijktijdig wordt gevarieerd, is de optimale resolutiespanning snel en accuraat te bepalen. 3.2 Flow Injectie Analyse Flow Injectie Analyse ( = FIA) is een manier om monsters rechtstreeks in de massaspectrometer te brengen. Een loop wordt gevuld met het monster, waarna het monster via een draagstroom in de ionenbron wordt gebracht. Scheiding van stoffen in het monster vindt hierbij plaats in de MS, in tegenstelling tot LC-MS, waarbij de stoffen in de HPLC worden gescheiden. Het voordeel van FIA-MS is dat het een snelle analysemethode is. In enkele minuten kan een monster geanalyseerd worden op bekende stoffen. 3.3 Vaste fase extractie Vaste fase extractie (Eng= Solid Phase Extraction, SPE) is een techniek die steeds meer als monstervoorbereidings- en isolatietechniek toegepast wordt. SPE heeft een aantal voordelen t.o.v. de conventionele extractie-, verdamping- of destillatietechnieken. Het is sneller. er, is minder organisch oplosmiddel voor nodig, het kan geautomatiseerd worden en het is reproduceerbaar. Het berust op het principe dat een te Afstudeerverslag Alie Sijpersma 15

18 analyseren component een grotere affiniteit heeft voor de vaste fase dan voor de mobiele fase. Bij SPE worden de te bepalen verbindingen op een geschikte vaste fase geisoleerd. Concentrering vindt plaats als het monster een te lage concentratie heeft om het goed te kunnen analyseren. Hierbij wordt een groot volume op een SPE-koIom gebracht, waarna met een klein volume oplosmiddel de componenten gedesorbeerd worden. Tijdens het onderzoek is op alle monsters in oppervlaktewater SPE uitgevoerd m.b.v. een ASPEC (Automatic Solid Phase Extraction Combination). Hierdoor werden tevens alle zouten uit het monster verwijderd om te voorkomen dat deze in het TSP-interface zouden neerslaan. Bijlage 1 geeft de procedure van de ASPEC waarmee SPE op de monsters is uitgevoerd. 3.4 Analyseprocedures Voor de stofgroepen was reeds een MRM-procedure aanwezig, waarmee naar bekende verbindingen wordt gekeken [2,3,4].Voor alle drie stofgroepen is tijdens het onderzoek een analyseprocedure geschreven voor de drie verschillende scan modes, nl. de daughter, de parent en de neutral loss scan mode. Bijlagen 2 t/m 5 geven achtereenvolgens de procedures voor triazinen en hun metabolieten in DAU, PAR, NEU en MRM. De MRM-procedures zijn gebruikt om monsters te analyseren op de aanwezigheid van bekende verbindingen en te quantificeren. In plaats van een scanbereik te nemen wordt naar specifieke dochterionen gekeken (sectie 3.1.2). Op deze manier wordt gevoeliger gemeten. De procedures in PAR, DAU en NEU worden gebruikt om een algemene, kwalitatieve indruk te verkrijgen van de samenstelling van een monster, d.w.z.om te screenen op de aanwezigheid van bepaalde stofgroepen. 3.5 Interne en externe standaard Een interne standaard (IS) wordt gebruikt om het signaal van een monster te controleren. Als interne standaard wordt altijd een verbinding gekozen die absoluut niet in de matrix voor kan komen, maar wel fysische en chemische gelijkenis vertoont met de te bepalen componenten. Deze IS wordt vooraf aan elk monster toegevoegd in een bepaalde concentratie. Bij elke meting die gedaan wordt zal de IS hetzelfde signaal moeten vertonen. Als dit niet het geval is, dan is er tijdens het experiment iets niet goed gegaan. Het signaal van andere componenten kan dan gecorrigeerd worden. Tijdens het onderzoek is voor de triazinen en hun metabolieten atrazine-ethylamine- D5 (ATRA-D5) als IS gebruikt. Dit is atrazine waarvan de waterstofatomen van de ethylzijtak gesubstitueerd zijn door deuteriumatomen. Aangezien deuterium maar heel weinig in de natuur voorkomt is het bijna onmogelijk om atrazine met vijf deuteriumatomen aan te treffen. Voor de CFCZ was tijdens het onderzoek geen IS beschikbaar. Een externe standaard (ES) wordt gebruikt om het signaal over een tijdsduur te controleren. De ES bevat meestal een mengsel van alle te analyseren stoffen. Door deze controle kan vvorden bekeken of het signaal constant blijft en welke spreiding een standaard vertoont. Alvorens een monster te analyseren in de MRM-scan mode worden er eerst een aantal ES gemeten waarmee het signaal van het monster kan Afstudeerverslag Alie Sijpersma 16

19 worden vergeleken. Hierbij wordt tevens naar de verhouding tussen de verschillende dochterionpieken in het massaspectrum gekeken. Bij een afwijkende verhouding t.o.v. de ES zal het monster nader moeten worden onderzocht. Quantificering van een stof in een monster kan plaatsvinden met behulp van de IS en de ES. 3.6 Stofgroepen Triazinen Triazinen worden vooral in de land- en tuinbouw gebruikt als bestrijdingsmiddelen. Ze behoren tot de groep herbiciden, behalve anilazine welke tot de fungiciden behoort. In huishoudens worden triazinen o.a. gebruikt vonr onkruidbestrijding en ter bestrijding van algengroei in vijvers. Atrazine wordt vooral toegepast in de maisteelt. Geschat wordt dat de jaarlijkse emissie van triazinen 9 ton bedraagt. Het gebruik van atrazine is tegenwoordig verboden. Als vervanger hiervoor wordt anilazine ingevoerd. Triazinen bestaan uit een zesring met beurtelings een koolstofatoom en een stikstofatoom (1,3,5-triazine). De ring bevat drie dubbele bindingen. De onderstaande figuur laat de algemene structuur zien van een triazine: R l N N R 2 ~NH N NH R 3 Fig. 3.5: Algemene structuur van een triazine R, kan een chlooratoom zijn of een thiomethylgroep. R 2 en R 3 zijn verschillende alkylgroepen. Bijlage 6 geeft de structuur van de triazinen die tijdens het onderzoek gebruikt zijn. Alle componenten behoren tot de chloor- of thiomethyl-l,3,5-triazinen, behalve metribuzin dat een 1,2,4-triazine is. Ook anilazine heeft een afwijkende structuur Metabolieten van triazinen Triazinen worden in het milieu omgezet in andere verbindingen, de zgn. metabolieten. Meestal worden een of meer zijtakken gehydrolyseerd. Ook wordt soms het chlooratoom vervangen door een -OH-groep. De verbindingen die ontstaan kunnen identiek zijn. Indien bijv. van propazine een isopropyl-groep afgesplitst wordt. ontstaat er desisopropyipropazine. Deze heeft dezelfde structuur als desethyl-atrazine. Voor het gemak en de eenduidigheid wordt er alleen over desethyl-atrazine (ADE) gesproken. Bijlage 7 geeft de structuur van de metabolieten van triazinen die tijdens het onder- Afstu/ieerverslag Alie Sijpersma \ 7

20 zoek gebruikt zijn Chloorfenoxycarbonzuren en bentazon Chloorfenoxycarbonzuren (CFCZ) vinden toepassing als herbiciden (onkruidbestrijdingsmiddelen) in land- en bosbouw. Ze worden gebruikt als middel tegen breedbladige onkruiden in grasachtige gewassen (granen, rijst, mais), weilanden en gazons. Het doden van planten met behulp van CFCZ is een langzaam proces. De eerste visuele respons van de plant is het optreden van verschillende groeiverstoringen, zoals het verkrommen en kronkelen van groeiende delen van de Stengel en de bladsteel. Tevens wordt de vorming van nieuwe bladeren gestopt en de verdere groei van bladeren geremd. Chloorfenoxycarbonzuren werden vanwege deze eigenschap ook gebruikt als ontbladeringsmiddel. Een bekend voorbeeld is het ontbladeringsmiddel 'Agent Orange' dat door het Amerikaanse leger werd gebruikt in Vietnam om stukken jungle bloot te leggen. Agent Orange is een mengsel van 2,4-D en 2,4,5-T.Hieronder is de algemene structuur van een CFCZ te zien: O - -R Fig. 3.6: Algemene structuur van een chloorfenoxycarbonzuur R is een azijnzuur-, propionzuur- of een boterzuurgroep. X op de 2-plaats kan een chlocratoom of een methylgroep zijn. X op de 5-plaats is een chloor- of waterstofatoom. In Bijlage 8 is de structuur te zien van de onderzochte CFCZ. Bentazon heeft een afwijkende structuur t.o.v.de CFCZ. Bentazon wordt vooral gebruikt als middel tegen breedbladige onkruiden in grasachtige gewassen (granen, mais en rijst), weilanden en gazons. Het is een selectief contactmiddel dat alleen het onkruid aantast en het gewas intact laat. Afstudeerverslag Alie Sijpersma 18

21 4. Experimented 4.1 Onderzochte verbindingen componcnl afkorting gemiddelde molmassa psm ("Cll soon Mof anilazine en 258 chloortriazinen atrazine l6cn 218 ici-mazinen) cyanazinc en iriuinen propazinc en 232 simazine lerbuiylazinc cn 232 ameiryn ihicmcihy lina/incn dcsmelryn (SCH,-lna/incnl prometryn ,3.5-ina/ificn simetryn txrbutryn mclribuzin ihiomethyllnazinc atrazine-deseihyl ADF-: en 190 afbraakpi-odlicicn van dc atrazinc-dcsisopropyl ADI en 176 inuinen airazinc-dcsj-lhyl-desisopropyl ADEDI en 148 airazinc-2-hydroicy A2H atra/ine-dcseihy 1-2 -hydroxy ADE2H airazinc-dcsisopropyl-2-hydroxy ADI2H pinpazinc-2-hydroxy PR0P2H irna/inc 2 hydroxy SIMA2H icinuiylazinc-2-hydroxy TERB2H Icrbulylazinc-descihyl TERBDE JdJ cn Jii4 aira/inc-cili) lammc-d5 ATRA-D cn 223 atrazine mei 5 D-isoiopcn 2.4-dichluorrenoxyazijiuuur 2.4-D dichloor-cfcz 4-(2.4-dichloorfcnoxy>-boterzuur 2.4-DB (2.4-dichloorfenoxy (-propionzuur 2.4-DP chloor - 2 -mcthy Ifcnoxy a zijn/uur MCPA monochloor-cfcz 4 <4 thloor-2-mcijiylfenoxyl-boicr/uuf MCPB hlonf 2 mclmlicnoxy 1-propn'il/uur MCPP irichltwrfcroxy-jiirizuur T irichloor-cfcz 2-(2.4.5-indiloorfenoxy)-propion?uui TP isopropyl.2.l.3-cvcn/OLhi»dia/in-4-on- 2.2-dioxidc bwmiiini Afstudeerverslag Alie Sijpersma 19

22 4.2 Oplossingen In Bijlage 9 staan de gebruikte chemicalien alsmede de fabrikant, het bestelnummer en het CAS-nummer. Van alle componenten uit de drie stofgroepen waren reeds oplossingen aanwezig. CFCZ en bentazon waren in 500 mg/l in ACN aanwezig, triazinen in 250 mg/l in 50 % ACN. Metabolieten waren in 250 mg/l in 50 % ACN aanwezig waarbij aan de hydroxymetabolieten een paar druppels mierezuur was toegevoegd omdat ze anders niet oplosten. SIMA2H en PROP2H zijn aangeleverd in een oplossing van 10 mg/l. Atrazine-D5 was in 50 mg/l in 50 % ACN aanwezig. Vanuit deze stockoplossingen zijn mengstandaarden gemaakt voor iedere stofgroep met een concentratie van 2,5 mg/l in MilliQ-water. Vanuit deze mengstandaarden zijn de oplossingen voor het onderzoek gemaakt. Voor het meten van de stofgroepen in de diverse scan modes (PAR, NEU, DAU) zijn de volgende oplossingen gemaakt: 100, 50, 25, 10, 5, 1 en 0.1 ug/l in MilliQ-water met 10 % ACN en 0,1 M NH 4 Ac. Met deze oplossingen zijn de drie stofgroepen gemeten in de parent, daughter en neutral loss scan mode. Dezelfde metingen zijn gedaan in oppervlaktewater met de volgende concentraties: 50, 10 en 1 ug/l (triazinen). 50 en 10 ug/l (metabolieten van triazinen en CFCZ). 4.3 SPE Voor het meten van oppervlaktewatermonsters van triazinen in de MRM-scan mode werd 50 ml monster genomen met een ph van 7 ± 0,5 en hiermee werd SPE op een C18-Polarplus kolom uitgevoerd. De zouten die aanwezig zijn in het monster lopen hierbij door, terwijl de componenten op de kolom achter blijven. De componenten werden geelueerd met 5 ml ACN. Dit werd ingedampt tot ca. 1 ml en aangevuld met 0.11 M NH 4 Ac tot 10 ml. Zo werd een concentrering van vijf maal bereikt. Voor de andere scan modes werd geen concentrering toegepast en werden de oplossingen, alvorens te meten, opgewerkt d.m.v. de SPE-procedure. Het indampen werd in dit geval weggelaten en het eluaat werd weer aangevuld tot het oorpsronkelijke volume. Voor de analyse van metabolieten werd 25 ml monster genomen, omdat voor een aantal metabolieten het doorslagvolume al bij 30 ml ligt. Er werd ook geelueerd met 5 ml ACN, waarna dit werd aangevuld tot 25 ml, het oorspronkelijke volume. Later bleek dat hierdoor de hydroxymetabolieten niet werden gedesorbeerd van de kolom. Monsters van CFCZ werden eerst op ph 2,8 gebracht. Bij deze ph zijn de CFCZ niet gedissocieerd en blijven ze achter op de SPE-kolom. Hierbij werd 50 ml genomen en en er werd geelueerd met 5 ml ACN, waarna dit weer werd aangevuld tot 50 ml. Omdat de hydroxymetabolieten geen signaal gaven na deze SPE-procedure werd ten andere SPE-procedure toegepast, m.b.v.selectieve adsorptie en desorptie [9]. Er werd 100 ml oppervlaktewater genomen. aangezuurd tot ph 3 en gespiked met 1 p.g/\ triazinemetabolieten. Dit werd over een C8-kolom geelueerd. Hierbij blijven de humuszuren (matrix) achter op de kolom en elueren de componenten die geprotoneerd zijn er doorheen. Vervolgens werd dit eluaat op ph 7 ± 0,5 gebracht en over Afstudeerverslag Alie Sijpersma 20

23 een C18-kolom (Polarplus) gedaan, waarbij de zouten doorlopen en de componenten worden geadsorbeerd. Na desorptie met 6 ml MeOH ph 2,6 werd het eluaat ingedampt tot 1 ml. waarna de gewenste verdunningen gemaakt werden. 4.4 Meetomstandigheden De optimale omstandigheden voor de ionisatie en de detectie zijn voor iedere groep van verbindingen anders [2,3,4].De ionisatie- en detectieparameters worden ingesteld op de optimale waarden in de analyseprocedures. De argondruk in de botsingscel is gelijk voor de stofgroepen, ca. 3 mtorr. De vloeistofparameters moeten per stofgroep worden ingesteld. Hieronder vallen de concentratie NH 4 Ac, het percentage organische modifier en de flow van de draagstroom. Voor triazinen en metabolieten van triazinen is de beste concentratie voor NH 4 Ac 0,5 M. Voor CFCZ en bentazon is dit 0,1 M. Het percentage organische modifier is voor triazinen en metabolieten van triazinen 10 % MeOH. Voor CFCZ en bentazon is dit gehalte 10 % ACN. De flow van de draagstroom is hetzelfde voor iedere stofgroep, nl. l,5ml/min. 4.5 Apparatuur Tandem massaspectrometer, Regelsysteem koude vai Verwarmingslint + besturing HPLC-pomp Thermospray Computerbesturing TSQ en uitwerkstation Automatisch injectiesysteem, gebruikt voor SPE en FIA TSQ Finnigan MAT, model TSQ700 ADUR S Janke en Kunkel, model TR 50 Pharmacia, type 2150 Finnigan MAT, model TSP 2 DECstation 5000/33 Gilson Meyvis, model ASPEC Apparaat voor het maken van zuiver water Filtreeropstelling voor ontgassing van de oplossingen Pipetten SPE-kolommetjes Barnstead, ultrapure water system Millipore Gilson J.T.Baker mg C18-Polar-plus J.T. Baker, 100 mg C8 Afstudeerverslag Alie Sijpersma 21

24 5. Resultaten en discussie 5.1 Scan modes De stofgroepen zijn eerst onderzocht in de daughter scan mode. Op basis hiervan zijn gemeenschappelijke oochterionen geselecteerd en neutral loss massa's. Met deze resultaten zijn de parent scan en neutral loss scan procedures geschreven. Een overzicht van de gemeenschappelijke dochters en neutral loss massa's is te zien op Bijlage 10, 11 en 12 en worden hieronder per scan mode besproken. De detectiegrenzen die gegeven worden bij de daughter scan mode gelden ook voor de parent en de neutral loss scan mode. 5.2 Daughter scan mode Triazinen Het volledige dochter spectrum van iedere triazine is afzonderlijk bekeken. Hieruit werden de gemeenschappelijke dochters geselecteerd. Vervolgens zijn mengoplossingen van triazinen in MilliQ-water met 10 % ACN en 0,1 M NH 4 Ac gemeten in de daughter scan mode in de volgende concentraties: 100, 50, 25, 10, 5, 1 en 0,1 /xg/1. Met deze oplossingen zijn ook de experimenten in de andere scan modes gedaan. Uit de resultaten blijkt dat alle gemeenschappelijke dochterionen van de triazinen nog een signaal geven dat significant afwijkt van de ruis op een concentratienivo van 0,1 tot 1 /xg/1. Metribuzin is in MilliQ-water nog te zien bij 1 ug/l, anilazine nog bij 10 ug/l. Anilazine is met deze scan procedure dus minder gevoelig te analyseren. Metribuzin en anilazine zijn weggelaten bij de verdere experimenten omdat zij geen gemeenschappelijke dochters produceren met de triazinen van dit onderzoek. Omdat het signaal bij 100 xxg/1 overladen was zijn er vervolgens mengoplossingen gemaakt van triazinen in oppervlaktewater in de volgende concentraties: 50, 10 en 1 /xg/1. Deze oplossingen zijn ook gebruikt voor de andere scan modes. Er is geen oplossing gemaakt van 0,1 /xg/1 omdat de verwachting was dat het signaal in de matrix lager zou zijn dan in MilliQ-water. Met deze oplossingen is SPE uitgevoerd als monsteropwerking, er is geen concentrering gedaan. Het blijkt dat alle dochterionen op een nivo van 1 /xg/1 nog een significant signaal geven t.o.v.de ruis, behalve m/z 110 (5 /xg/1, dochterion van prometryn, atrazine en propazine). Als er een concentrering wordt toegepast van vijf maal (50 ml over SPE, met 5 ml ACN desorberen. indampen tot 1 ml en aanvullen tot 10 ml) kunnen er dus gehaltes worden gemeten van ca. 0,2 ug/l of lager. Uit de resultaten blijkt dat alle triazinen, behalve ATRA-D5. een dochterion produceren met m/z 68 (zie Tabel 5.1). Deze is zeer specifiek voor triazinen. Chloortriazinen produceren dochterionen met m/z 79, 104, 146 en 174, terwijl thiomethyltriazinen dochterionen produceren met m/z 91, 158 en 186. Met behulp van deze gemeenschappelijke dochters. kunnen monsters gescreend worden op de aanwezigheid van triazinen d.m.v.de parent scan mode. De resultaten zijn in Bijlage 10 te zien. Afstudeerverslag Alie Sijpersma 22

25 soort triazine dochter (m/z) chloortriazinen 79, 104, thiomethyltriazinen 91, 158,186 alle triazinen (behalve ATRA-D5) 68 Tabel 5.1: gemeenschappelijke dochterionen van triazinen Metabolieten van triazinen Opnieuw is het volledige dochterspectrum bekeken van iedere verbinding afzonderlijk en zijn de gemeenschappelijke dochterionen bepaald Vervolgens zijn mengoplossingtn gemaakt van de metabolieten in MilliQ-water met 10 % ACN en 0,1 M NH 4 Ac in de volgende concentraties: 100, 50, 25, 10, 5, 1 en 0,1 /xg/1. Met deze oplossingen zijn de diverse scan modes onderzocht. Chloormetabolieten zijn nog te zien op een nivo van 1 /xg/1 terwijl hydroxymetabolieten een veel slechtere respons geven. PROP2H, SIMA2H en TERB2H zijn nog te zien bij 10 /xg/1, terwijl ADI2H, \DE2H en A2H de grens bij 20 /xg/1 ligt. 10 % MeOH i.p.v.10 % ACN geeft een vergelijkbaar signaal. Hierna is de respons van de metabolieten onderzocht in oppervlaktewater. Er zijn oplossingen gemaakt van 50, 10 en 1 /xg/1 en vervolgens opgewerkt d.m.v. SPE. Uit de resultaten blijkt dat de hydroxymetabolieten niet terug worden gevonden. Waarschijnlijk worden hydroxymetabolieten bij deze SPE-procedure (5 ml ACN) niet gedesorbeerd van de kolom. Dit is echter strijdig met de resultaten van P. Berg [3) maar in overeenstemming met de resultaten van F. Boonstra [9]. Chloormetabolieten zijn wel alle te zien op.a nivo van 10 /xg/1. Bij het toepassen van een andere SPE-procedure (zie sectie 4.J en lit. [9]), die gebruik maakt van selectieve adsorptie en desorptie, blijken hydroxymetabolieten wel een significant signaal te geven op een nivo van 20 /xg/1, met uitzondering van ADI2H. Deze geeft bij 40/xg/1 een signaal. Het blijkt dat chloormetabolieten alle de dochter met m/z 68 produceren terwijl hydroxymetabolieten alien m/z 69 vormen (zie Tabel 5.2). Chloormetabolieten vormen verder m/z 79, 104, 110, 146 en 148. Hydroxymetabolieten produceren naast m/z 69 ook nog 86, 97, 114, 128 en 156. Een overzicht van alle resultaten is in Bijlage 11 te zien. Op basis van gemeenschappelijke dochterionen zijn de parent en neutral loss scans uitgevoerd. soort metaboliet dochter (m/z) chloormetabolieten 68, , 110, hydroxy metabol ieten 69.86,97, 114, 128, 156 Tabel 5.2: gemeenschappelijke dochterionen van triazinemetabolieten. Afstudeerverslag Alie Sijpersma 23

26 5.2.3 CFCZ en bentazon Er zijn mengoplossingen gemaakt van alle acht CFCZ en bentazon in MilliQ in 10 % ACN en 0,1 M NH 4 Ac in de volgende concentraties: 100, 50, 25, 10, 5 en 1 /xg/i. Deze zijn met de drie scan modes onderzocht. In de daughter scan mode zijn een aantal gemeenschappelijke dochterionen bepaald (zie Tabel 5.3). Het blijkt dat de monochloorcfcz dochterionen produceren met m/z 141 en 143. De dichloorcfcz vormen m/z 161 en 163, terwijl de trichloorcfcz de dochterionen met m/z 159, 161, 195 en 197 produceren. Bentazon (geen CFCZ) produceert een aantal dochterionen. Hiervan is m/z 197 als enige gemeenschappelijk met de tricfcz. In MilliQ-water ligt het nivo waarop gescreend kan worden tussen 5 en 10 /xg/1. In oppervlaktewater bleken de componenten MCPA, 2,4,5-T,2,4,5-TPen 2,4D niet meer te zien. De andere componenten waren nog te zien bij 10 /xg/1. Na het controleren van de mengstandaard waaruit de oplossingen gemaakt waren, bleek deze in dit stadium van het onderzoek ook de genoemde stoffen niet meer te bevatten. Er zal onderzoek gedaan moeten worden naar de houdbaarheid van stockstandaarden van CFCZ. In verband met de tijd was het niet meer mogelijk om deze metingen in oppervlaktewater te herhalen. soort verbinding dochter (m/z) monchloorcfcz 141, 143 dichloorcfcz 161, 163 trichloorcfcz 159, 161, 195, 197 bentazon 132, 133, 175, 197 Tabel 5.3: gemeenschappelijke dochterionen van CFCZ. 5.3 Parent scan mode Triazinen Na de daughter scan mode is een parent scan procedure geschreven op basis van de gemeenschappelijke dochterionen. De m/z waarden van de dochterionen werden ingesteld zodat alle parention massa's die deze dochterionen produceren gemeten worden. Het blijkt dat dezelfde parents terug worden gevonden die in de dochter scan mode zijn ingesteld. Als de dochter met m/z 68 wordt ingesteld, zijn alle triazinen terug te zien in het parent spectrum. Hiermee kunnen tevens onbekende triazinen met 1,3,5-structuur worden ontdekt. Deze dochter is specifiek voor de stoffen die tot de triazinen behoren. In het onderstaande plaatje is het parent spectrum te zien behorende bij dsm 68. Alle triazinen zijn terug te zien in het massaspectrum. Afstudeerverslag Alie Sijpersma 24

27 - <v 3Q3.I r.\ I l " * I AAJS 6 Fig. 5.7: Parent spectrum behorende bij dsm Metabolieten van triazinen Bij het insteil-.n van de gevonden gemeenschappelijke dochterionen worden alle parentionen teruggevonden die bij die dochterionen horen. Het nivo is gelijk aan welke genoemd werd bij de daughter scan mode CFCZ en bentazon Dezelfde fragmentatiepaden als in de daughter scan mode kunnen worden gevolgd in de parent scan mode. De detectiegrenzen zijn genoemd onder sectie Een concentrering van tien maal is nodig om monsters met een gehalte van 1 /xg/1 te kunnen screenen op deze stoffen. 5.4 Neutral loss scan mode Triazinen Op basis v&ii het massaverschil tussen geselecteerde parentionen en hun geproduceerde dochterionen zijn een aantal karakteristieke neutral loss massa's gevonden voor triazinen. De detectiegrenzen zijn gelijk aan die in de daughter scan mode, met Afstudeerverslag Alie Sijpersma 25

28 uitzondering van nlm 84 voor atrazine, ATRA-D5 en desmetryn die pas vanaf 5 /xg/i te analyseren is. Het blijkt dat alle triazinen behalve simazine een neutral loss massa 42 produceren (zie Tabel 5.4;. Neutral loss 56 wordt geproduceerd door triazinen met een tertiairbutyl zijketen. Neutral loss 70 wordt gevormd door triazinen met op de R3-plaats een ediylketen. Een aantal triazinen geeft neutral loss 84 en 98. soort triazine 1 1 neutral loss massa alle triazinen behalve simazine 42 t-butylzijketen 56 ethylzijketen op R3-plaats 70 isopropyl- of t-butylzijketen 84 ethylzijketen op R2-plaats 98 Tabel 5.4: gemeenschappelijke neutral losses van de triazinen. Triazinen met een ethylzijketen verliezen een deeltje C 2 H 4, waarschijnlijk etlieen. Een isopropylgroep wordt afgesplitst als C 3 H 6, propeen, terwijl een tertiair-butylgroep afgesplitst wordt als methylpropeen, C 4 H g. De massa's van de deeltjes zijn resp. 28, 42 en 56. Ametryn vormt neutral loss massa's 42 en 70. De eerste massa is de isopropylgroep die wordt afgesplitst, de tweede massa is het gevolg van het afsplitsen van beide zijgroepen. De isopropylgroep en de ethylgroep vormen samen neutral loss massa 70. Op deze wijze kunnen de neutral loss massa's van triazinen en metabolieten van triazinen verklaard worden. In enkele gevallen is de neutral loss massa groter dan beide zijgroepen samen. Dan is er sprake van verbreking van de ring Metabolieten van triazinen Op dezelfde wijze als bij de triazinen zijn een aantal neutral loss massa's bepaald bij de metabolieten. Het blijkt dat metabolieten dezelfde neutral loss massa's produceren als triazinen. Met deze scan mode kunnen daarom in oppervlaktewatermonsters triazinen en hun metabolieten tegelijk worden aangetoond. De meeste metabolieten vormen neutral loss 42 (zie Tabel 5.5). Metabolieten met een t-butylzijketen splitsen een neutraal deeltje af met massa 56 en 98. Metabolieten met een ethylzijketen op de R3-plaats vormen neutral loss 70. Heeft een metaboliet een isopropylzijketen op de R2-plaats, dan wordt er een neutraal deeltje met massa 84 afgesplitst. Afstudeerverslag Alie Sijpersma 26