. I. Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling (RIZA)

Transcriptie

1 . I RIJKSWATERSTAAT Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling (RIZA) Out wikkelen van een methode voor de bepaling van triazinen en zijn afbraakprodukten m.b.v.vaste fase extractie (SPE) en FIA-TSP-MS-MS detectie (Flow Injectie Analyse-Thermospray-TandemMassaspectrometrie). Werkdocument X Afstudeerverslag voor het H.L.O.-chemie, algemene richting, uitgevoerd bij het RIZA, afdeling IMLO, te Lelystad. Peter Berg Hogeschool Drenthe Stagebegeleiders: Ing. R.B. Geerdink Ing. P.G.M. Kienhuis Periode: Lelystad, oktober 1994

2 Ontwikkelen van een methode voor de bepaling van triazinen en zijn afbraakprodukten m.b.v.vaste fase extractie (SPE) en FIA-TSP-MS-MS detectie (Flow Injectie Analyse-Thermospray-TandemMassaspectrometrie). Werkdocument X Afstudeerverslag voor het H.L.O.-chemie, algemene richting, uitgevoerd bij het RIZA, afdeling IMLO, te Lelystad. Peter Berg Hogeschool Drenthe Stagebegeleiders: Ing. R.B. Geerdink Ing. P.G.M. Kienhuis Periode: Lelystad, oktober 1994 N.B. De inhoud van dit werkdocument hoeft niet noodzakelijkerwijs in overeenstemming te zijn met de visie van het Ministerie van Verkeer en Waterstaat.

3 VOORWOORD Dit afstudeerverslag is tot stand gekomen na een experimenteel onderzoek van zeven maanden. De stageperiode ging uit van de Hogeschool Drenthe te Emmen, afdeling Hoger Laboratorium Onderwijs (HLO) en werd van daaruit begeleid door de Ir. C.J. Meijer. Ik wil alle medewerkers verspreid over de hele dienst bedanken voor de hulp en ondersteuning die ik gehad heb. Speciaal wil ik mijn beide stagebegeleiders, Rene Geerdink en Paui Kienhuis bedanken voor de begeleiding en de prettige samenwerking tijdens de stage- en afstudeerperiode.

4 INHOUDSOPGAVE 1.1 Samenvatting Summary Afkortingen en termen 3 2. Inleiding S 2.1 RIZA Algemeen Probleemstelling Doelstelling van het onderzoek 6 3. Theorie Massaspectrometrie Algemeen Triple Stage Quadrupole Electronen Multiplier Solid Phase Extractie Interne en externe standaard Triazinen Experimenteel Opzet van het onderzoek Oplossingen Chemicalien Apparatuur Resultaten en discussie Optimalisatie van de ionisatie en fragmentatie Optimalisatie van de detectiegrootheden Multiplier spanning Electronen multiplier versterking Conversie dynode spanning Lineariteit van 14 verbindingen bij FIA-TSP-MS-MS Toepassen van SPE op 24 componenten Hoeveelheid kolommateriaal Hoeveelheid elutievloeistof pH van het monster Concentratie van het toegevoegd zout aan het monster Samenvatting van de optimalisatie van de SPE Doorbraakvolume Herhaalbaarheid en recovery Lineariteit en detectiegrens Samenvatting van de grootheden 30

5 INHOUDSOPGAVE 5.4Toepassen van interne en externe standaard Interne standaard Externe standaard Het meten van monsters met de ontwikkelde methode Conclusies Aanbevelingen Literatuur Bijlagen 38

6 1.1 Samenvatting Triazinen zijn herbiciden die veel in de land- en tuinbouw gebruikt worden en kunnen daardoor samen met hun afbraakprodukten voorkomen als microverontreinigingen in grond- en oppervlaktewater. Alleen voor atrazine en simazine is er een routinematige screeningmethode m.b.v.gaschromatografie aanwezig. Voor de bepaling van triazinen en hun afbraakprodukten is geen meetmethode beschikbaar. In dit verslag wordt de opzet van een screening methode beschreven waarmee 12 triazinen (waaronder atrazine, simazine en anilazine) en 10 afbraakprodukten van triazinen in oppervlaktewater m.b.v. flow injectie analyse - thermospray -tandem massaspectrometrie (FIA-TSP-MS-MS) bepaald kunnen worden. Met de ontwikkelde methode zijn de volgende 12 triazinen en 10 afbraakprodukten van triazine te bepalen: anilazine, simetryn, atrazine-desethyl (atra-...),atra-desisopropyl, atra-desethyl-desisopropyl (ADEDI), atra-2-hydroxy, atra-desethyl-2-hydroxy (ADE2H), atra-desisopropyl-2-hydroxy (ADI2H), simazine-2-hydroxy, propazine-2- hydroxy, terbutylazine-desethyl (TERBDE), terbutylazine-2-hydroxy en de tien triazinen die in het stageonderzoek zijn behandeld (ametryn, desmetryn, metribuzin, prometryn, terbutryn, atrazine, cyanazine, propazine, simazine en terbutylazine). De massaspectrometrische analyse wordt in de selectieve reactie monitoring-mode (SRM) uitgevoerd. Hierbij wordt in de eerste quadrupole de gewenste ionen 6&n voor een geselecteerd. In de tweede quadrupole worden de geselecteerde ionen gefragmenteerd d.m.v.een botsspanning in combinatie met een botsingsgas en in de derde quadrupole worden de fragmenten (dochterionen) geselecteerd. Detectie geschiedt met een electronen multiplier. Eerst zijn de ionisatie- en fragmentatieparameters geoptimaliseerd. Triazinen en hun afbraakprodukten worden met positieve chemische ionisatie (PCI) tot hoofdzakelijk ionen met [M+l] + (molmassa + 1, lading 1+) gei'oniseerd. Anilazine ondergaat tijdens de PCI in aanwezigheid van ammoniumionen substitutie, want er wordt tin chlooratoom door een aminogroep vervangen, zodat er een [M-18] + gevormd wordt. De optimum ionisatieomstandigheden voor anilazine, simetryn en de 10 afbraakprodukten komen overeen met de 10 triazinen uit het stageonderzoek (lit. 1): bron temperatuur = 200 C, vaporizer temperatuur = 115 C,discharge spanning = 2000 V, repeller spanning = 20 V en een oplossing van 0.5M NH 4 Ac:MeOH (90:10;v/v).Er is optimale fragmentatie bij 3-3,5 millitorr argondruk. De electronen multiplier bevat enkele parameters die invloed hebben op de signaal/ruisverhouding. Zo is voor de multiplier spanning een optimale signaal/ruisverhouding bij 2700 V gevonden en voor de conversie dynode spanning bij -20 kv. Bij electronen multiplier versterking 9 is de signaal/ruisverhouding optimaal. Omdat oppervlaktewater geanalyseerd wordt, moeten de monsters eerst geextraheerd worden m.b.v. solid phase extraction (SPE, vaste fase extractie) om vervuiling van de ionenbron en verstopping van de TSP te voorkomen. Er wordt gebruik gemaakt van de C18-Polar Plus-kolom welke matig polaire stoffen (zoals triazinen en hun afbraakprodukten zijn) uit een polair medium kan extraheren. De recovery van de 22 componenten is minimaal 60% en de relatieve standaarddeviatie is matig tot redelijk goed te noemen (tot 25%), behalve voor simazine welke een relatieve standaarddevia- 1

7 tie heeft van 39%. Doorbraak is alleen voor ADEDI gevaarlijk, want deze component breekt al bij 30 ml door. TERBDE breekt bij 50 ml door en de overige componenten bij 60 ml of meer. De volgende optimum omstandigheden voor SPE zijn gevonden: hoeveelheid kolom materiaal: 1000 mg C18-Polar Plus, hoeveelheid elutievloeistof: 5 ml methanol, ph = 7,2,hoeveelheid toegevoegd zout: IM NH 4 Ac. Het zout wordt toegevoegd om een goede recovery voor anilazine te verkrijgen, want zonder zout heeft anilazine een recovery van slechts enkele procenten. Atrazine-desethyl-desisopropyl-2-hydroxy is aan het begin ook in de bepaling opgenomen, maar vanwege de slechte recovery en herhaalbaarheid (en als gevolg daarvan de hoge detectiegrens) is deze verbinding uit de bepaling. Het detectieniveau voor de componenten ligt tussen 0,1 en 0,5/xg/l.Om de betrouwbaarheid van de methode te verhogen, wordt er tijdens de bepaling een interne standaard (atrazine-ethylamine-d5) toegevoegd. Met de ontwikkelde methode zijn oppervlaktewater monsters geanalyseerd. De gevonden concentraties zijn alien vermenigvuldigd met een responsfactor. Deze factor is afkomstig van de interne standaard. In alle monsters werden de afbraakprodukten ADE2H en ADI2H aangetroffen met concentraties boven de detectiegrens in de range 0,25-2,5 /xg/1. Atrazine, simazine, ADEDI en anilazine werden in de meeste monsters boven de detectiegrens aangetroffen (tussen 0,25-0,9 /xg/1). 1.2 Summary Triazines are herbicides, used in the agricultural industry and thereby are together with their breakdown products present as micropollutants in ground- and surfacewater. A screeningmethod on a regular base by gaschromatography is present only for simazine and atrazine. A method to determinate triazines and their breakdown products is not available. This report describes the set up of a screening method to determine 12 triazines (under which atrazine, simazine and anilazine) and ten triazine breakdown products in surfacewater by flow injection analysis - thermospray - tandem mass spectrometry (FIA-TSP-MS-MS). The next twelve triazines and ten breakdown products can be determined with this screening method: anilazine, simetryn, atrazine-desethyl (atra-...),atra-desisopropyl, atra-desethyl-desisopropyl (ADEDI), atra-2-hydroxy, atra-desethyl-2-hydroxy (A- DE2H), atra-desisopropyl-2-hydroxy (ADI2H), simazine-2-hydroxy, propazine-2- hydroxy, terbutylazine-desethyl (TERBDE), terbutylazine-2-hydroxy and the ten triazines treated during the investigation of the term of probation (ametryn, desmetryn, metribuzin, prometryn, terbutryn, atrazine, cyanazine, propazine, simazine and terbutylazine). The selective reacrion monitoring-mode (SRM) is used during mass spectrometric analysis. The desired ions are selected in the first quadrupole one by one. The selected ions are fragmentated in the second quadrupole by means of a collision voltage in combination with a collisiongas. The fragments (daughterions) are selected in the third quadrupole (just as in the first quadrupole). Detection takes place by an electron multiplier. The ionization- and fragmentationparameters are optimized first. With positive

8 chemical ionization (PCI) triazines and their breakdown products are ionized to mainly ions with [M+l] + (molar mass + 1, charge +1). Anilazine undergoes substitution in presence of ammoniumions during PCI, because one chlorineatom is replaced by an aminogroup so that [M-18] + has been formed. The optimum ionizationcircumstances for anilazine, simetryn and the ten breakdown products agree with those of the ten triazines of the term of probation (lit. 1): source temperature = 200 C, vaporizer temperature = 115 C,discharge voltage = 2000 V, repeller voltage = 20 V and a solution of 0,5M NH 4 Ac: MeOH (90:10;v/v).Optimum fragmentation occurs at 3-3,5 millitorr collision pressure. The electron multiplier contains a couple parameters which have influence at the signal/noise-ratio. This signal/noise-ratio is optimal at a multiplier voltage of 2700 V and a conversion dynode voltage of -20 kv. With an electrometer gain of 9 the signal/noise-ratio is optimal. The surfacewater samples are first led over a column to carry out SPE to prevent the ionsource from pollution and the TSP from clogging. C18-Polar Plus-columns are used and they ar able to extract moderately polar compounds (like triazines and their breakdown products) out of a polar medium. The recovery of the 22 compounds is at least 60% and the relative standarddeviation (rsd) is moderate to reasonable good (up to 25%), except simazine which has an rsd of 39%. Breakthrough is dangerous only for ADEDI, because this compound allready breaks through with 30 ml. TERBDE has a breakthrough volume of 50 ml and the remaining compounds with 60 ml or more. The next optimum circumstances are found for SPE: amount of columnmaterial: 1000 mg C18-Polar Plus, amount of elutionfluid: 5 ml MeOH, ph = 7,2, amount added salt: 1M NH 4 Ac. The salt is added to get a good recovery for anilazine, because without salt the recovery of anilazine decreased to only a couple of percents. Atrazinedesethyl-desisopropyl-2-hydroxy was analyzed at the beginning, but this compound is removed out of the determination because of its bad recovery and repeatability. The level of detection lies at 0,1-0,5 tig/1. During determination an internal standard (atrazine-ethylamine-d5) is added to raise the reliability of the method. Surfacewater samples are analyzed with this developed method. The calculated concentrations are all mulitplied with a responsfactor. This factor is from the internal standard. ADE2H and ADI2H are found in all samples with concentrations above their limit of detection in the range 0,25-2,5 itg/1. ADEDI, atrazine, simazine and anilazine are found in most of the samples above their detection limit. 1.3 Afkortingen en termen A2H ACN ADE ADE2H ADEDI ADEDI2H ADI ADI2H Atrazine-2-hydroxy Acetonitril Atrazine-desethyl Atrazine-desethyl-2-hydroxy Atrazine-desethyl-desisopropyl Atrazine-desethyl-desisopropyl-2-hydroxy Atrazine-desisopropyl Atrazine-desisopropyl-2-hydroxy

9 ATRA-D5 base-peak CDYN COFF CPR dochterion E m» ELGAIN ES FIA ICL IS MeOH MSMS NH 4 Ac parention psm PCI PROP2H rsd RIZA S/R SIMA2H SPE SRM T va TERB2H TERBDE TSP TSQ V d, v rep Atrazine-ethylamine-D5 Ion dat na fragmentatie het meest gevormd is Conversie Dynode spanning Botsspanning (Collision OFFset; Argongasdruk (Collision PRessure) Ion gevormd na fragmentatie van een parention Multiplier spanning Electronen multiplier versterking Externe standaard Flow injectie analyse Instrument control language, software voor het aansturen van de TSQ Interne standaard Methanol Tandem massaspectrometrie Ammoniumacetaat Ion dat na ionisatie geselecteerd wordt en waarvan de fragmentatie wordt vervolgd Parent set massa, massa van het parention Positieve chemische ionisatie Propazine-2-hydroxy Relatieve standaarddeviatie Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling Signaal/ruisverhouding Simazine-2-hydroxy Vaste fase extractie (Solid Phase Extraction) Selectieve Reactie Monitoring Vaporizer temperatuur Terbutylazine-2-hydroxy Terbutylazine-desethyl Thermospray Triple Stage Quadrupool Discharge spanning Repeller spanning

10 2. Inleiding 2.1 RIZA In 1920 is het RIZA (Rijksinstituut voor Zuivering van Afvalwater) opgericht met als hoofdtaak: "het aangeven van grondslagen van de plannen tot zuivering van huishoudelijk- en industrieel afvalwater." Met het in werking treden van de Wet Verontreiniging Oppervlaktewateren (= WVO) in 1970 werden de taken aan de tijd aangepast.in de WVO is de doelstelling (art.32 lid 1) van het RIZA gegeven: "Er is een rijksinstituut voor zuivering van afvalwater, belast met het wetenschappelijke en praktische onderzoek van de hoedanigheid van oppervlaktewateren en van de wijze waarop deze kunnen worden beschermd tegen verontreinigingen in welke vorm dan ook en voorts met het geven van adviezen betreffende met het oog op die bescherming te treffen voorzieningen." Door een integratie van het RIZA, delen van de directie Waterhuishouding en Waterbeweging en de Deltadienst is in 1985 de Dienst Binnenwateren/RIZA (DBW/RIZA) ontstaan. DBW/RIZA had als taak het verrichten van onderzoek en het uitbrengen van adviezen over de waterhuishouding in kwalitatieve en/of kwantitatieve zin. In 1991 is de naam DBW/RIZA veranderd in RIZA (Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling). De hoofddoelstelling van het RIZA is: "het bevorderen van een maatschappelijk gewenste waterhuishouding van de binnenwateren, welke de zorg omvat van het op en in de bodem vrij aanwezige water, met het oog op de vele 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. Het instituut verricht daartoe eigen onderzoek en draagt onderzoek op aan andere wetenschappelijke instituten. De laboratoria van het RIZA onderzoeken ondermeer monsters oppervlaktewater, afvalwater, zwevende stof, sediment en organismen, die via een bepaald schema door monsternemers worden aangeboden. In Lelystad bevinden zich de centrale laboratoria die onderverdeeld zijn in anorganische analyse en organische analyse. De laboratoria onderzoeken monsters op de aanwezigheid van stoffen die van nature niet of slechts in lage concentratie voorkomen, d.w.z.stoffen veelal van organische (bijv. gechloreerde verbindingen, zoals PCB's) of anorganische aard (bijv. zware metalen). Tevens onderbouwen de laboratoria, door het verrichten van onderzoek, de eventueel te nemen maatregelen en stellen zij het effect van genomen maatregelen vast. Verder bevindt er zich een laboratorium in Dordrecht, speciaal voor het onderzoek van monsters afvalwater. Er wordt door het instituut een landelijk automatisch meetnet beheerd, bestaande uit 4 meetstations: 1 onbemand: Kampen

11 3 bemande: Lobith, Eijsden en Keizersveer. Het afstudeeronderzoek is verricht bij het Laboratorium voor Organische analyse (IMLO). Dit laboratorium is een onderafdeling van de hoofdafdeling IM (Informatie en Meettechnieken); een klein deel van het laboratorium houdt zich bezig met het ontwikkelen, de normalisatie (in nationaal, Europees en mondiaal verband) en de optimalisatie van bepalingsmethoden ten behoeve van andere laboratoria en heeft binnen het instituut een adviserende en ondersteunende functie. 2.2 Algemeen Het waterkwaliteitsbeleid wordt weergegeven in de Derde Nota Waterhuishouding (NW3, 1989, lit.2). In deze nota worden de hoofdlijnen van het beleid voor de landelijke waterhuishouding aangegeven. Met betrekking tot organische microverontreinigingen (waaronder bestrijdingsmiddelen) is het einddoel dat de emissies naar grond- en oppervlaktewater verminderd worden in de orde van 90%. 2.3 Probleemstelling De triazinen waar dit onderzoek op gebaseerd is, zijn herbiciden. Het zijn matig polaire stoffen die goed in water oplossen en daarom risico's voor flora en fauna met zich meebrengen. Vooral het wegspoelen in grond- en oppervlaktewater van de bestrijdingsmiddelen zelf of van hun afbraakprodukten levert voor het milieu gevaar op. De wettelijke drinkwaternorm voor triazinen is dat er maximaal 0,1 tig/ivan e n triazine en totaal niet meer dan 0,5 /xg/1 triazinen in oppervlaktewater aanwezig mag zijn. Atrazine staat tegenwoordig op de zwarte lijst, d.w.z.het gebruik ervan is of wordt verboden. Toch wordt atrazine nog steeds toegepast, maar als vervanger hiervoor wordt in de landbouw anilazine ingevoerd. Voor het aantonen en meten van triazinen is, behalve voor atrazine en simazine, nog geen methode bij het RIZA aanwezig. 2.4DoeIstelIing van het onderzoek Tijdens de stageperiode is onderzoek verricht naar de optimale omstandigheden waarmee 10 triazinen m.b.v flow injectie analyse - thermospray - tandem massaspectrometrie (FIA-TSP-MS-MS) geanalyseerd kunnen worden. Van de afbraakprodukten en metabolieten van triazinen, alsmede van anilazine is zeer weinig bekend. Gedurende de afstudeerperiode zijn de optimale analyseomstandigheden voor anilazine, simetryn en 11 afbraakprodukten van triazinen onderzocht. Oppervlaktewater bevat ook zouten en humusachtige stoffen. Indien er teveel stoffen in het thermospray interface (TSP) komen, kan deze verstopt raken. De ionenbron kan ook vervuild raken en zal de massaspectrometrische analyse niet geheel betrouwbaar zijn. De triazinen zullen daarom eerst zoveel mogelijk uit het oppervlaktewater geextraheerd moeten worden. Deze extractiestap dient als filter en geeft tevens een zekere concentrering van de stoffen. Het doel van het onderzoek is het opzetten van een snelle en betrouwbare methode voor de bepaling van in totaal 23 triazinen en afbraakprodukten van triazinen in

12 oppervlaktewater m.b.v. FIA-TSP-MS-MS voorafgegaan door SPE. Met deze methode moet aangegeven kunnen worden welke monsters wel, maar ook welke monsters zeker geen triazinen of afbraakprodukten van triazinen boven een bepaalde concentratie bevatten (= screening). Getracht wordt de volgende zaken te onderzoeken: - Optimalisatie van de ionisatie en fragmentatie voor de 13 stoffen die aan de lijst van 10 stoffen uit het stageonderzoek worden toegevoegd. Er wordt naar een zo groot mogelijk signaal voor elke component en fragment gezocht. - Optimalisatie van enkele detectieparameters teneinde een zo groot mogelijke signaal/ruis-verhouding (S/R) te verkrijgen. - Onderzoek naar het toepassen van een gelabelde verbinding (atrazine-ethylamine- D5) bij de bepaling van triazinen. Dit dient om de betrouwbaarheid van de ontwikkelde methode te vergroten. - Toepassen van SPE als filtratiestap van o.a. zouten en als concentreringsstap voor triazinen. - Door validatie van de methode de juistheid van de methode te bepalen. - Verschillende monsters oppervlaktewater te analyseren.

13 3. Theorie 3.1 Massaspectrometrie Algemeen De eerste massaspectrometers waren opgebouwd uit een elektnschen/of een magnetischc sector. In de elektrische sector werden de ionen vcrsneld.en in de ma neusche sector werden de ionen afgebogen en geschetden op bas.s van hun mssaverhoudinc. Vanaf 1970 zijn er ook massaspectrometers met quadrupolen. Se f jn opgebouwd "uit vier ronde of hyperbolische staven die in een vierkant aaan opaeste d Over de quadrupool staat een gelijkspanntng die ervoor ^rgt dat de ionen e'futte ktnetische energie hebben. De ktnetische energie W «* " * lane "enoea in de quadrupool aanwezig zijn om te worden geschetden op hun 'rassilad^gsverhoudmg en kort genoeg om met teveel te botsen ofiewe dejuute snelheid hebben) Tevens wordt er een wisselspanmng over de quadrupool aangelegd die ervoor zorgt dat alleen de gewenste,onen met een specifieke massa/ladtngsverhouding het eind van de quadrupool kunnen bereiken en de rest met Triple Stage Quadrupole De Triple Stage Quadrupole (TSQ) is een tandem massaspectrometer (MSMS) die: is owbouwd uit dne quadrupolen op rij. In figuur 3.1 staat een afbeeldingjan, de TSP met de ionenbron, zoals die in de TSQ van Finnigan (del^ i * f*^. TSQ) is opgebouwd. De ontwikkelde methode maakt gebruik van ^ SRM-«udy*me hode (Selectieve Reactie Monitoring), welke hieronder beschreven wordt Het is een methode waarbij continu slechts een beperkt aantal ionen gedetecteerd worden. Door dit Ideine all' neemt de gevoeligheid van ana.yseren toe. In lit. 6 worden andere analysemethoden beschreven. To Vacuum Pump I / rutv - '.. - if! ;, LC Ertlueni Figuur 3.1: Schematische weergave van een TSP-interface De vloeistof van de LC of FIA komt de vaporizer (een capillair ** ^. ^ van het thermospray interface (TSP) binnen. De vloeistof zal grotendeels verdampen. 8

14 De rest van de vloeistof zal door de hoge temperatuur en expansie van de vloeistof in de ionenbron als een spray vernevelen en hierbij worden de aanwezige verbindingen geioniseerd door positieve dan wel negatieve chemische ionisatie (respectievelijk PCI en NCI). Ionisatie kan plaatsvinden door het toevoegen van een vluchtig bufferzout. Over het algemeen wordt bij PCI een proton door de zoutionen afgestaan welke door de andere aanwezige verbindingen zal worden opgenomen. Als bufferzout wordt vaak ammoniumacetaat (NH 4 Ac) of ammoniumformiaat gebruikt. Indien men een spanning over een filament in de ionenbron zet heeft dit ook ionisatie tot gevolg. Deze spanning noemt men de dischargespanning (V di ). Het resultaat bij PCI is dat er vooral veel ionen gevormd worden die als massa de molmassa + proton ([M+l] + ) of molmassa + NH4* ([M+18] + ) hebben. Deze ionen geven molecuulinformatie aangezien de molmassa uit de ionen afgeleid kan worden. Na de ionisatie worden de ionen naar de quadrupolen die loodrecht op de stroomrichting van de vloeistof/damp in de ionenbron staan, "gestuurd". De ionen worden naar de quadrupolen aangetrokken door drie lenzen die tussen ionenbron en de eerste quadrupool (Ql) opgesteld staan. Over deze lenzen staat een gelijkspanning tegengesteld aan de lading van de gewenste ionen die er voor zorgt dat de ionen naar Ql worden gezogen. In elke lens bevindt zich een gaatje waar de ionenstroom doorheen gaat. Deze ionenstroom wordt zodoende gefocusseerd Ql ingeleid. Tevens worden door een repellerelectrode positieve dan wel negatieve ionen (gelijk aan de lading die over deze electrode) naar Ql afgestoten. De spanning tussen de repellerelectrode en de wand van de ionenbron wordt repeller spanning (V rep ) genoemd. Deze electrode bevindt zich aan de andere kant van de vloeistof/dampstroom gezien vanaf de drie quadrupolen (zie figuur 3.1). De eerste quadrupool (Ql) wordt als massafilter (selectie van ionen) gebruikt. Alleen ionen (en neutrale verbindingen) van i n bepaalde m/z-verhouding zullen als gevolg van een ingestelde wisselspanning die over Ql staat, het eind van Ql halen en vervolgens de tweede quadrupool (Q2) binnengaan. De ionen die doorgelaten moeten worden, kunnen worden opgegeven d.m.v.hun massa. De ionen die na ionisatie door Ql geselecteerd worden, worden parentionen genoemd en hebben een bijbehorende massa (parent set massa, psm). De andere ionen kunnen door hun massa en lading niet met de golvende beweging van de wisselspanning in de pas lopen en bereiken Q2 niet. In Q2 vindt fragmentatie van het parention plaats door een combinatie van versnelling door een spanning (botsspanning (Collision OFFset, COFF)) en een botsingsgas (argon) die onder een bepaalde druk (enkele millitorr) in Q2 aanwezig is (botsingsgasdruk (Collision PRessure, CPR)). De fragmenten worden dochterionen genoemd en bereiken (indien de CPR niet te hoog is) alien het eind van Q2. Door de bouw van Q2 (hij is gebogen) zullen neutrale deeltjes Q3 niet kunnen bereiken. In Q3 worden de dochterionen een voor 66n geselecteerd en doorgelaten, waarna ze gedetecteerd worden door een multiplier. Tussen Ql en Q2 en tussen Q2 en Q3 (zie figuur 3.2) staan drie lenzen met in elke lens een klein gaatje in het midden waar de ionen kunnen passeren. De lenzen hebben drie functies, namelijk: 1. Afschermen van Ql en Q3 voor het botsingsgas in Q2. Indien het gas ook in Ql en/of Q3 is, kan het daar ook fragmentatie veroorzaken. Dit zal de gevoeligheid van het apparaat nadelig be'invloeden. 2. Afschermen van de spanningsvelden van de quadrupolen onderling.

15 3. Focusseren van de ionenstroom. Tussen Q3 en de electronen multiplier bevinden zich twee lenzen. Ook deze vormen een buffer voor de spanningsvelden van Q3 en de electronen multiplier. Beide lenzen hebben ook een klein gaatje in het midden Electronen Multiplier De TSQ is uitgerust met een 20 kv conversie dynode/electronen multiplier die zowel positieve als negatieve ionen kan detecteren. Hij is opgebouwd uit een hoogspanning conversie dynode en een continue-dynode electronen multiplier. In figuur 3.2 staat een schematische weergave van de electronen multiplier. hoogspanning conversie dynode kathode continue dynode elecrxop.en multioiier baan vd ionenstroom baan van neutrale en rdntgendeeltjes baan vd secundaire deeltjes electronen multiplier hoogspanning s" stroomversterker Figuur 3.2: Schematische weergave van de 20 kv conversie dynode/electronen multiplier De hoogspanning conversie dynode is een concaaf metaal oppervlak in de vorm van een parabolische reflector die rechts van de ionenstroom is opgesteld. Er kan een spanning van ±3 kv tot ±20 kv over deze dynode worden gezet. De spanning over de conversie dynode zorgt ervoor dat de ionen die uit de derde quadrupole komen naar deze dynode worden getrokken en met het metalen oppervlak botsen. Neutrale deeltjes en rdntgendeeltjes die in Q3 gevormd zijn, zullen rechtdoor gaan en uit het systeem worden afgevoerd. Door de botsing van de ionen met het metalen oppervlak worden er een of meer secundaire deeltjes geproduceerd. De secundaire deeltjes kunnen positieve ionen, negatieve ionen, electronen en/of neutrale deeltjes zijn. Indien positieve ionen op de negatief geladen dynode botsen, zijn de electronen en negatieve deeltjes de secundaire deeltjes waar men in gei'nteresseerd is. Andersom geldt dat bij negatieve ionen de positieve secundaire deeltjes de interessante deeltjes zijn. De secundaire deeltjes worden gefocusseerd en versneld de continue-dynode electronen multiplier ingestuurd. De secundaire deeltjes botsen met de kathode van de continue dynode en genereren zo meerdere electronen. Deze electronen botsen weer met de kathodewand en zullen daardoor weer meerdere electronen genereren. Deze electronen vormen uiteindelijk een meetbaar stroompje aan het eind van de electronen multiplier, waar de electronen door de anode verzameld zijn. Een electronen multiplier versterking (ELGAIN) van 10 7 betekent dat voor elk deeltje dat de continue-dynode elektronen multiplier binnen 10

16 komt er 10 7 elektronen worden gegenereerd. Er moet echter wel rekening gehouden worden met de ruis. Indien deze teveel toeneemt, kan ook de S/R afnemen. De gevoeligheid neemt dan af en de opgestelde methode is niet in staat om de lage concentraties te bepalen. 3.2 Solid Phase Extractie Vaste fase extractie (Solid Phase Extractie, SPE) is een techniek die steeds meer als monstervoorbereidings- en isolatietechniek toegepast wordt. SPE is nauwkeuriger dan de conventionele extractie-, verdamping- of destillatietechnieken. Bij SPE worden de te bepalen verbindingen op een geschikte vaste fase geisoleerd en geconcentreerd. Op deze wijze is het monster in principe in zuivere vorm te analyseren en daardoor gemakkelijker te identificeren en als gevolg hiervan zal de onderste analysegrens in het algemeen lager zijn dan met de conventionele technieken. De keuze van de vaste fase wordt veelal bepaald door de monster samenstelling ( de matrix). Naast de polariteit e.d. van de te meten verbindingen is dus ook de polariteit e.d. van de matrix van belang. Het een kan niet los worden gezien van het ander. Met een eenvoudig schema kan vooraf al een keuze worden gemaakt. In figuur 3.3 staat dit schema afgebeeld. Organic r-> Solvent > Soluble L Organic Sampta r Polar (methanol. acetonitrile and ethyl acelate soluble) Moderately Point Non Polar Compounds (from aqueous solutions and he<ane. heptane, and ctilorolofm soluble) Separation Mechanism Extraction Column Button Solvent NPC Oral Cyano Amino Diamino Isopropanol Methanol LSC Silica Gel Isopropanol Methanol RPC IEC OctaOecyl Oclyl Phenyl Cyano Aromatic Sulfonic Acid Hexane Chlorotorm Melhanol Acid IEC Quaternary Amine Base NPC Diol Cyano Amino Diamino Isopropanol Methanol LSC Silica Get Isopropanol Methanol Nonpoiar RPC OctaOecyl Octyl Phenyl Cyano Hexane Chlorotorm Methanol i Metal Creates IEC Amino Diamino Low ph Aqueous IW HO Strong Chelators (Thiourea) Figuur 3.3: Selectie kolom materiaal en elutievloeistof 11

17 De voordelen van SPE ten opzichte van conventionele methoden zijn: - minder kans op verontreiniging - er kan geen emulsie gevormd worden, zoals bij vloeistof-vloeistof extractie - de kolommen worden eenmalig gebruikt - de oplosmiddelen die gebruikt worden bij de desorptie en daaropvolgende analyse zijn voor het merendeel in water oplosbaar en niet extreem toxisch - snelheid van de methode - geschiktheid voor instabiele stoffen omdat alle handelingen uitgevoerd worden bij kamertemperatuur - de SPE kolom kan gebruikt worden voor monsterconservering gedurende een langere periode of voor vervoer naar de analyseplaats Nadelen daarentegen zijn de geringe selectiviteit van de methode en de invloed van vaste deeltjes in het monster. SPE kan op twee manieren gebruikt worden, namelijk als: 1) extractie uit water 2) clean up van een extract. ad 1. Direct extractie uit een matrix. Er wordt bijvoorbeeld 50 ml oppervlaktewater geelueerd over een kolom. Na desorptie blijft er een klein volume over. Er wordt nu gesproken van monstervoorbereiding. ad 2. Isolatietechniek uit een matrix, bijvoorbeeld een extract verkregen door vloeistof-vloeistof extractie wordt over een kolom geleid met de bedoeling de gewenste verbindingen uit dit extract te isoleren van de matrix (clean-up of monsterbehandeling). Tijdens het (stage-) en afstudeeronderzoek is gewerkt met triazinen. Dit zijn componenten die matig polair zijn. Aan de hand van figuur 3 zou dan voor silica gel kolommen gekozen worden, maar silica gel verliest zijn activiteit indien het met water in aanraking komt. Er wordt daarom voor een andere kolom gekozen en in dit geval zijn octadecyl-kolommen gebruikt. Voor de methode is SPE een belangrijke stap. Zouten, zuren en andere verbindingen die in oppervlaktewatermonsters aanwezig kunnen zijn, worden met SPE verwijderd waardoor de kans op verstopping van de TSP en vervuiling van de ionenbron door al deze verbindingen afneemt. 3.3 Interne en externe standaard Een interne standaard (IS) dient als vinger aan de pols bij het experiment. Als IS 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 zal aan elk monster vooraf worden toegevoegd en wel zodanig dat hij altijd eenzelfde concentratie in de te analyseren oplossing heeft. Bij elke meting die gedaan wordt, zal de IS dan ook hetzelfde signaal moeten geven. Doet hij dit niet, dan is er iets fout gegaan tijdens de analyse. Het signaal van de andere componenten kan gecorrigeerd worden m.b.v.de IS door met responsfactoren te rekenen. Tijdens het onderzoek is atrazine-ethylamine-d5 (ATRA-D5) als IS gebruikt. Dit is atrazine waarvan de waterstofatomen van de ethyl-zijtak gesubstitueerd zijn door deuteriumatomen. Aangezien deuterium maar heel weinig in de natuur voorkomt (0,015% van het totaal aan waterstof) is het bijna onmogelijk om atrazine met vijf 12

18 deuteriumatomen in de natuur aan te treffen (0,015 s ). Deze stelling maakt het gebruik ervan uitermate geschikt als IS. Externe standaarden (ES) worden gebruikt om de signalen over een tijdsduur te controleren. Door deze controle kan worden bekeken of het signaal constant blijft (of er dus verval van de standaarden is) en welke spreiding een standaard vertoont. De recovery van onderzochte verbindingen is bepaald t.o.v. het signaal van de verbindingen van de ES. Van enkele ES worden de signalen van een verbinding gemiddeld. Met dit gemiddelde wordt een eenpuntscalibratie uitgevoerd, waarmee de recovery kan worden bepaald. Tijdens het onderzoek is als ES een oplossing gebruikt waarin de 24 componenten die bij het onderzoek gebruikt zijn in die oplossing opgelost waarin ze het hoogste signaal geven. 3.4 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. De meest gebruikte triazinen zijn atrazine, simazine en propazine. In huishoudens wordt het middel onder meer gebruikt voor onkruidbestrijding en ter bestrijding van algengroei in vijvers. De triazinen worden voornamelijk of alleen door de ondergrondse delen opgenomen, maar enkele worden ook of uitsluitend door het blad opgenomen. Atrazine wordt bijvoorbeeld voornamelijk door het wortelstelsel opgenomen. Het wordt geconcentreerd in het meristeemweefsel van de plant. Naast remming van de fotosynthese in de plant, versnelt het de omzetting van nitraten in nitrieten en ammonia. Het heeft een lange werkingsduur. Atrazine wordt vooral toegepast in de mai'steelt. Geschat wordt dat de jaarlijkse emissie van triazinen 9 ton bedraagt. De emissies van atrazine en simazine zijn het grootst. De meeste stoffen binnen de groep van triazinen hebben een structuur die gebaseerd is op de 5-triazine structuur. Triazinen bestaan uit een zesring met beurtelings een koolstofatoom en een stikstofatoom (1,3,5-triazine). De ring bevat 3 dubbele bindingen (zoals bij benzeen). De algemene structuur van triazinen is weergegeven in figuur 3.4. De 5-triazine structuur bevat twee gesubstitueerde aminogroepen, het derde koolstofatoom in de ring bevat een chloor-, methoxy- of methylthiogroep. Figuur 3.4: De algemene s-triazine structuur De tijdens het onderzoek gebruikte componenten behoorden tot de chloor- of de methylthio-l,3,5-triazinen, (respectievelijk CI-en SCH3-triazinen), behalve metribuzin 13

19 welke een 1,2,4-triazine is. Opvallend is het verschil in pk a -waarde. De SCH 3 -triazinen hebben een pk.-waarde van 4,0-4,3, terwijl de Cl-triazinen pk,-waarden hebben van 1,2-1,8,behalve terbutylazine welke een pk,-waarde heeft van 3,05-4,51. Triazinen worden ook omgezet tot andere componenten. De belangrijkste omzettingsroutes zijn hydrolyse, fotochemische omzetting (fotolyse) en biodegradatie. In aquatiscli milieu in aanwezigheid van klei worden de triazinen omgezet door een combinatie van protonering en hydrolyse. De veronderstelde route is in figuur 3.5 weergegeven. Aanwezige humus- of fulvinezuren stimuleren deze reactie.. K- -KO OfrV O" N»- a <*-AN \ ^ NV n N " srwt wvv Figuur 3.5: Hydrolyse van triazinen in aanwezigheid van kleideeltjes De verbindingen die ontstaan kunnen identiek zijn. Indien bijvoorbeeld van propazine een isopropyl-groep verwijderd wordt, ontstaat er desisopropyl-propazine. Deze heeft dezelfde structuur als desethyl-atrazine. Voor het gemak en de eenduidigheid wordt er alleen over desethyl-atrazine (ADE) gesproken. Aangezien atrazine samen met simazine het meest gebruikt wordt is het ook waarschijnlijk dat indien er een metaboliet aangetroffen wordt deze van itn van deze twee afkomstig is. Biodegradatie is het proces waarbij microorganismen de uitgangsstof omzetten tot andere verbindingen. Volledige mineralisatie van de uitgangsstof leidt tot verdwijning van de stof. Hierbij ontstaan de onschadelijke eindprodukten C0 2 en H 2 0. De vrijkomende energie en bouwstoffen worden gebruikt voor de groei van de microorganismen. Ook is gedeeltelijke mineralisatie mogelijk, waarbij naast H 2 0 en C0 2 ook omzettingsprodukten gevormd worden die per definitie niet altijd onschadelijk zijn. 14

20 4. Experimenteel 4.1 Opzet van het onderzoek Tijdens het onderzoek zijn de componenten die in tabel 4.1 vermeld staan gebruikt. Tabel 4.1: Enkele gegevens van de componenten die tijdens het stage- en afstudeeronderzoek gebruikt zijn. component afvorting molmassa pm soon triazine anilazine chloortriaztnen (Cl-triazinen) airazine ,5-triazinen cyanazine ,243 propazine 2?n 230,232 simazine krbuiylazine amclrvn mclhylthiotriazincn (SCHj-triazmen) desmclryn triazinen prometryn :t simetryn tcrbutiyn nietribuzin mclhyl thiol ri.mnc atrazine-desethyl ADE apjraakproduktcn van de triazi nen atrazine-desisopropyl AD atrazinc-dcselhyl-dcsisopropyl ADEDI I4> atrazine-2-hydroxy A a irazi nc-deselhyl -2-hyd roxy ADE21I atrazine-dcsisopropyl-2-hydroxy ADI2H 1S5 156 airazine-desethyl-desisopropyl-2-hydroxy ADEDI2II propazine-2-hydroxy PROP2H simazine-2-hydroxy SIMA2H terbutylazine-2-hydroxy TERB2H terbutylazine-tjesetlryl TERBDE airazine-ethylaminc-d5 ATRA-D atrazine met 5 deuterium-isotopen Het onderzoek is opgesplitst in de volgende onderdelen: -1 optimalisatie van de ionisatie en fragmentatie van anilazine en de afbraakprodukten van triazinen. -2 optimalisatie van de detectiegrootheden multiplier spanning (E mu ), ELGAIN en conversie dynode spanning (CDYN). Bepalen van de detectiegrenzen met standaardoplossingen. 15

21 -3 toepassen van SPE op alle componenten van stage en afstudeerperiode (23 stuks). -4 toepassen van interne en externe standaard. -5 meten van monsters. ad 1. Deze stap is met tien componenten gedaan, namelijk met ADEDI2H, ADI2H, ADE2H, A2H, ADEDI, ADI, ADE, TERBDE, TERB2H en anilazine. Allereerst is de ionisatie geoptimaliseerd door de 8 oplossingen uit tabel 4.2 te bereiden. Tabel 4.2: Schema van de oplossingen die geanalyseerd zijn voor de optimalisatie van de ionisatie m.b.v. ICL-procedure FIAOPTP en FIAOPTN. concentratie bufferzout (NH 4 Ac) OM 0,01 M 0,1 M 0,5 M 10% ACN opl. 1 opl. 2 opl. 3 opl. 4 10% MeOH opl. 5 opl. 6 opl. 7 opl. 8 ACN staat voor acetonitril en MeOH voor methanol. ICL is de afkorting van Instrument Control Language en dat is de software voor het aansturen van de TSQ. Deze oplossingen zijn met FIAOPTP en FIAOPTN geanalyseerd over het vaporizer temperatuur (T wp ) gebied van C.De fragmentatie is uitgevoerd met de ICL-procedures FIATRIM? (? = 1,2,3,4). Zie lit 1 voor een beschrijving van de procedures. Later zijn simetryn, PROP2H, SIMA2H EN ATRA-D5 alleen met oplossing 5 t/m 8 geoptimaliseerd. ad 2. ad 3. ad a. ad b. Bij deze experimenten zijn alleen anilazine, ADI, TERBDE, A2H en ADE- DI2H gebruikt. Aanname hierbij is dat de andere componenten hetzelfde gedrag vertonen. Er worden enkele identieke oplossingen gei'njecteerd en geanalyseerd onder optimum ionisatie- en fragmentatieomstandigheden. Tussen de injecties door wordt er 6en variabele gevarieerd. Uit de opgenomen chromatogrammen worden de signaal/ruis-verhouding berekend. Het grootste getal is de optimum omstandigheid. Van 16 componenten in kraanwater (alien 1 /xg/1) zijn de volgende variabelen bekeken: -a. hoeveelheid kolom materiaal (100, 500 of 1000 mg CI 8). -b. hoeveelheid elutievloeistof. -c. ph van de oplossing. -d. zoutconcentratie van de te extraheren vloeistof. Er zijn 6 extracties gedaan (elke kolomtype 2x). De kolom met de hoogste recoveries voor alle componenten is het meest geschikt. Na de eerste elutie met 2,25 ml MeOH is het kolommetje opnieuw geelueerd met opnieuw 2,25 ml MeOH. Beide buisjes zijn geanalyseerd en de resultaten worden vergeleken. 16

22 ad c. ad d. De C18-kolommetjes zijn bestendig in de ph- range van 2-8. Er zijn oplossingen gemaakt die in ph varieren van 2,6 tot 8,0 (2,6; 3,2; 4,2; 4,4; 6,0; 7,2 en 8,0). Drie oplossingen met de 16 componenten verschillen alleen in concentratie toegevoegde NH 4 Ac (0; 0,5 en 1,0M). Na deze optimalisatie werd overgestapt op C18-Polar Plus kolommen (van dezelfde producent). Deze kolommen zouden betere resultaten voor onder andere triazinen geven dan de normale C-18-kolommen. Vervolgens zijn het doorbraakvolume, de recovery, relatieve standaarddeviatie (rsd), lineariteit en detectiegrens voor alle 24 componenten bepaald. ad 4. ad 5. Tijdens de gehele SPE zijn interne en externe standaarden toegepast. Alle gegevens zijn verzameld en in tabelvorm weergegeven. Het RIZA heeft samen met het RIKZ (Rijksinstituut voor Kust en Zee) een samenwerkingsproject opgesteld. Doelstelling van dit project is het geven van inzicht in het voorkomen en in de mogelijke bedreiging van de watersystemen door I-LIJST stoffen op landelijke schaal. Om de doelstelling te bereiken zal jaarlijks een onderzoek worden uitgevoerd en geevalueerd. Op basis hiervan zal de afweging plaatsvinden of stoffen in het waterkwaliteitsonderzoek (landelijk meetnet) opgenomen moeten worden. De meetwensen en bemonsteringsplannen zoals opgesteld door de projectleiders zijn vertaald in een meetprogramma. Ook voor triazinen is ruimte in het meetprogramma gemaakt. Zo zijn er 42 monsters genomen van onder andere de Rijn, de Maas, het Usselmeer en enkele grote meren in Nederland. Deze monsters zijn geleverd en onderzocht op de aanwezigheid van triazinen met de ontwikkelde methode. 4.2 Oplossingen De componenten zijn allemaal op SIMA2H en PROP2H na in vaste vorm aanwezig. Van elke component is circa 15 mg afgewogen en opgelost in ACN:zuiver water (50:50), zodat de concentratie van de standaardoplossingen 250 mg component per liter is. Alle componenten met een hydroxy-groep lossen niet goed op. Na aanzuring met 3 druppels mierezuur was dit probleem opgelost. Het bleek dat de ph van de oplossing belangrijk was. De hydroxy's hadden voor aanzuring een ph van 4,5 of hoger en na toevoegen van het mierezuur was de ph gedaald tot 3,2 wat genoeg was om alle stof te doen oplossen. PROP2H en SIMA2H zijn aangeleverd in oplossingen waarin ze een concentratie van 10 mg/l hebben. ATRA-D5 is in pilvorm geleverd. Deze pil van 5 mg (f2000,-) is opgelost in ACN:zuiver water (50:50) met een uiteindelijke concentratie van 50 mg/l. Voor de optimalisatie van de ionisatie en fragmentatie zijn oplossingen gebruikt waarin de componenten een concentratie van 100 /xg/1 hebben. De optimalisatie van de fragmentatie is met 4 oplossingen uitgevoerd. Eeri oplossing bevat alleen anilazine, een andere de 9 andere componenten van het eerste deel. Voor de vier later toegevoegde verbindingen (PROP2H, TERB2H, ATRA-D5 en simetryn) zijn ook twee oplossingen voor de fragmentatie gemaakt. PROP2H en TERB2H hebben dezelfde 17

23 molmassa en moeten daarom in verschillende oplossingen worden geoptimaliseerd. Verder bevatten de oplossingen 10% MeOH en zijn 0,1 M NH 4 Ac. Bij de optimalisatie van de detectiegrootheden is gebruik gemaakt van een oplossing met de volgende vijf componenten die elk een concentratie van 1 ^g/1 hebben. ADI, TERBDE, A2H, ADEDI2H en anilazine in 0,5M NH 4 Ac:MeOH (90:10). De detectiegrenzen zijn berekend na analyse van oplossingen waarin de 14 standaarden de volgende concentraties hebben: 0; 0,01; 0,05; 0,10; 0,25; 0,50; 1,0; 2,0; 5,0 en 10 jig/1. De standaarden zijn opgelost in 0,5M NH 4 Ac:MeOH (90:10). SPE is eerst uitgevoerd met een oplossing die 16 componenten bevat. Er is leidingwater genomen waaraan de volgende verbindingen zijn toegevoegd: ADEDI2H, ADI2H, ADE2H, A2H, ADEDI, ADI, ADE, SIMA2H, PROP2H, TERB2H, TERBDE, simazine, atrazine, desmetryn, anilazine en de interne standaard ATRA-D5 (alien 1 /xg/1). Er werd vanuit gegaan dat de niet toegevoegde triazinen zich hetzelfde gedragen als de wel toegevoegde triazinen. De ph werd verlaagd m.b.v. mierezuur De bepaling van de recovery, relatieve standaarddeviatie, doorbraakvolume, lineariteit en detectiegrens is gedaan met een oplossing die wel alle 24 componenten bevat. De lineariteit is uitgevoerd met zes verschillende concentraties, namelijk 0; 0,10; 0,25; 0,5; 0,75 en 1 /ig/l.deze concentratie geldt voor alle 24 componenten die verder in leidingwater opgelost zijn en waaraan NH 4 Ac is toegevoegd zodat de concentratie IM is. De oppervlaktewatermonsters zijn aangeleverd in donkerbruine literflessen. Van elk monster is 100 ml toegevoegd aan ca 7,7gNH 4 Ac (IM) en 2 pi ATRA-D5 standaardoplossing (concentratie = 1 /xg/1). Tenslotte is de ph gemeten. 18

24 4.3 Chemicalien Tabel 4.3: Enkele gegevens van de chemicalien die tijdens dit onderzoek gebruikt zijn. r = 1 Lijst met gebruikte chemicalien Stofnaam Leverancier CAS nr. Lev nr. simetryn Dr. Ehrenstorfer El69700 anilazine Dr. Ehrenstorfer El02600 ADEDI2H Dr. Ehrenstorfer E ADI2H Dr. Ehrenstorfer E ADE2H Dr. Ehrenstorfer E A211 Dr. Ehrenstorfer ADEDI Dr. Ehrenstorfer E ADI Dr. Ehrenstorfer El03320 ADE Dr. Ehrenstorfer E SIMA2H Dr. Ehrenstorfer LI PROP2H Dr. Ehrenstorfer LI TERB2H Dr. Ehrenstorfer E TERBDE Dr. Ehrenstorfer El ATRA-D5 Cambridge isotope laboratories DLM-1149 C18-kolommen J.T. Baker C18-Polar Plus J.T. Baker mierezuur J.T. Baker NH 4 Ac Aldrich ,807-4 MeOH pa. J.T. Baker ACN pa. Promochem stikstof (1) Hoek Loos argon 5.0(g) Hoek Loos A 11 H zuiver water eigen produkt 19

25 4.4 Apparatuur Tandem massaspectrometer Regelsysteem koude val Verwarmingslint + besturing HPLC-pomp Thermospray Computerbesturing TSQ en uitwerkstation Automatisch injectiesysteem, gebruikt voor SPE en FIA Apparaat voor het maken van zuiver water Filtreeropstelling voor ontgassing van de oplossingen Balansen Pipetten PC Finnigan MAT, model TSQ700 ADUR B Janke & Kunkel, model TR 50 Pharmacia, type 2150 Finnigan MAT, model TSP 2 DECstation 5000/33 Gilson Meyvis, model ASPEC Barnstead, ultrapure water system Millipore Mettler, model AC 100 Sartorius, model 1401 Gilson Eppendorf Tulip, model AT Compact Gebruikte softwareprogramma's Verslaggeving Grafieken Structuurformules van de componenten Berekening detectiegrens en concentraties stof in monster WordPerfect, Wordperfect 5.1 WordPerfect, Planperfect 5.1 Lotus, Freelance 3.01 Universiteit van A'dam, Statcal

26 5. Resultaten en discussie 5.1 Optimalisatie van de ionisatie en fragmentatie De 8 oplossingen die in tabel 4.2 vermeld staan, zijn met de ICL-procedures FIA OPTP en FIAOPTN op respectievelijk positieve en negatieve ionen geanalyseerd. Het blijkt dat alle componenten in het geval van PCI [M+l] + -ionen vormen, behalve anilazine. Deze vormt in aanwezigheid van NH 4 Ac geen [M+l] + -ionen, maar [M-18] + - ionen. Dit ion is een positief geladen ion, dat een substitutie heeft ondergaan. Het 256- en het 258-ion zijn ongeveer in de verhouding 3:2 aanwezig, wat duidt op een ion met 2 chlooratomen. Aangezien anilazine drie chlooratomen heeft wordt duidelijk dat er 66n chlooratoom vervangen is door een andere groep. Waarschijnlijk is 66n van de twee Cl-atomen die aan de koolstof-stikstof-keten gebonden is vervangen door een NHj-groep en is hierbij HC1 vrijgekomen. Kortweg in formule: + R-Cl + NH 4 - > R-NH 3 * + HC1 Indien geen NH 4 Ac in de oplossing aanwezig is (opl. 1 en 5), wordt er geen [M-18] + - ion gevormd, maar wel [M+l] + -ionen. Bij 0,1-0,5M NH 4 Ac wordt er al geen [M+l] + meer gevormd, maar alleen [M-18] +. Negatieve ionisatie blijkt geen succes. Er zijn enkele componenten die duidelijk [M-l]'- ionen vormen, maar voor de andere verbindingen zijn geen ionen gevonden die een relatie hebben met deze verbinding. De componenten die wel [M-l]"-ionen vormen bij NCI geven een duidelijk lager signaal dan de [M+l] + -ionen die met PCI worden gevormd. De ionisatie verloopt voor triazinen en hun afbraakprodukten het best met PCI. De bijdrage van de achtergrond, afkomstig van het eluens is afhankelijk van de molmassa van de component. Hoe lager deze molmassa is, hoe groter de bijdrage van het eluens. De procentuele bijdrage van het eluens aan het signaal van anilazine ligt onder de 2% en de bijdrage aan het signaal van de afbraakprodukten loopt op tot 5% met ADEDI2H als uitschieter (9%, tevens laagste molmassa (127)). Met de ICL-procedures worden de variabelen T vap, V di en V rep continue gevarieerd. Van elke variatie wordt een scan opgenomen. Al deze scans worden samengevoegd in een grafiek. Zo'n grafiek wordt een chromatogram genoemd. Er wordt steeds naar het hoogste signaal van het chromatogram gezocht in het gebied waar het signaal nog enig patroon vertoont. Indien dit patroon verdwenen is, is de optimum T vjp overschreden. Uit het chromatogram kan worden afgeleid bij welke T vap, V di en V rep de componenten het hoogste signaal geven. Het blijkt dat voor de volgende opt organische modifier bufferzout concentratie T * vap - v di V rcp imum omstandigheden gekozen moet worden: 10% MeOH 0,5M (NH 4 Ac) 115 C 2000 V 20 V De ionen die het meest gevormd worden en die ook geselecteerd worden voor fragmentatie worden de parentionen genoemd. In dit geval wordt voor anilazine het [M-18] + -ion en voor de andere 13 componenten (net als bij de 10 triazinen van het stageonderzoek) het [M + l] + -ion als parention gekozen. 21