Analiza jakościowa śladowych zanieczyszczeń organicznych w ściekach komunalnych z miast północno-wschodniej Polski

• Autorzy: Kotowska U. , Jasińska M.

Warianty tytułu

EN

Qualitative analysis of trace organic pollutants in municipal wastewater from cities of north-eastern Poland

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki analizy jakościowej śladowych zanieczyszczeń organicznych obecnych w surowych i oczyszczonych ściekach komunalnych z trzech miast północno-wschodniej Polski. Do izolacji analitów wykorzystano ekstrakcję do fazy stałej (SPE). Oznaczenia przeprowadzano techniką chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas (GC-MS). Identyfikację związków prowadzono w oparciu o dwa niezależne parametry widma mas oraz indeksy retencji. W badanych ściekach zidentyfikowano ponad 200 związków organicznych. Większość z nich to substancje wprowadzane do ścieków ze źródeł naturalnych: cyklu pokarmowego człowieka i rozkładu materii organicznej. Do substancji syntetycznych wykrytych w analizowanych próbkach należą m.in.: alkilobenzeny mezytylen i ksylen (składniki rozpuszczalników, olejów syntetycznych, smarów, mas bitumicznych), limonen i mentol (aromaty płynów do mycia naczyń i past do zębów), sole kwasu fosforowego i borowego (składniki czynne proszków do prania), ftalany, bezwodnik ftalowy, bisfenol A (stosowane w produkcji tworzyw sztucznych), paracetamol, naproksen, ibuprofen, karbamazepina (pozostałości leków). Dziesięć związków (fenol, 4-metylofenol, cykloheksan, p-ksylen, naftalen, benzaldehyd, ftalan dietylu, ftalan di-nbutylu, ftalan bis-(2-etyloheksylu), ftalan di-n-oktylu) wykrytych w ściekach uznawanych jest za szkodliwe dla środowiska i zdrowia człowieka. Substancje te znajdują się na listach priorytetowych zanieczyszczeń w USA i Unii Europejskiej. Potencjalnie szkodliwymi substancjami są także 2,6-ditertbutylo-p-krezol, kwas fosforowy oraz pozostałości farmaceutyków.

EN

Municipal wastewaters are outflows that come from households, offices, laundries, hospitals and small industrial plants. Also rain waters and snow-melt alongside with impurities washed away from streets access municipal wastewaters. Wastewaters are channelled to purification plants where they undergo processes which are designed to remove the excess of organic and inorganic matter and where their chemical analyses are carried out. Standard procedures used to mark organic compounds employed in wastewater treatment plants e.g.: biochemical and chemical oxygen demand allow to establish the total content of all, or certain group of, organic substances. The aim of presented work was the qualitative study of trace organic pollutants in municipal wastewater from three cities of north-eastern Poland. Identification of unknown organic compounds provides significant information about the composition of sewage and can be useful to maintain the suitable purity of surface waters. The procedure of qualitative analysis contains concentration of analytes on divinylbenzene (DVB) extraction disks and its subsequent eluting with organic solvents of different polarity: n-hexane, ethyl ether and methanol. Each eluate is directed to gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) separation and detection. Silylation of compounds eluted with ethyl ether and methanol were done prior to chromatographic analysis. For reliable identification of unknown organic compounds a combination of two independent parameters: mass spectra and retention indices were employed. More than 200 compounds were identified in municipal wastewater from the Wastewater Treatment Plants in Białystok, Łomża and Suwałki. This compounds belongs mainly to groups of aliphatic and aromatic acids, alcohols and phenols, carbonyl compounds and esters. The majority of detected compounds are natural substances, originating mainly in decomposition of remains of food and human excrements. Some substances (phenol, 4-methylphenol, cyclohexane, p-xylene, naphthalene, benzaldehyde, diethyl phthalate, di-n-butyl phthalate, di-n-octyl phthalate, bis-(2-ethylhexyl) phthalate) detected in wastewaters are known from their harmful influence on human health and natural environment and they are included in lists of priority and target pollutants in USA and European Union. Compounds potentially harmful for the environment found in analyzed municipal wastewaters are: 2,6-ditertbutylhydroxytoluene, phosphoric acid and drugs remnants: ibuprofen, naproxen, paracetamol, carbamazepine and caffeine.

Słowa kluczowe

PL

ścieki komunalne; śladowe zanieczyszczenia organiczne; SPE; GC-MS

EN

municipal wastewaters; trace organic pollutants; SPE; GC-MS

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 14, nr 3
• Strony: 223--232
• Opis fizyczny: Bibiogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Kotowska U.

autor

Jasińska M.

• Uniwersytet w Białymstoku, Instytut Chemii, Zakład Chemii Środowiska, ul. Hurtowa 1, 15-399 Białystok,

Bibliografia

• [1] Schwarzenbach R.P., Escher B.I., Fenner K., Hofstetter T.B., Johnson C.A., von Guten U., Wehrli B., The challenge of micropollutants in aquatic systems, Science 2006, 313, 1072-1077.
• [2] Sosnowska K., Styszko-Grochowiak K., Gołaś J., Nowe zanieczyszczenia w środowisku wodnym - źródła, zagrożenia, problemy analityczne, Analityka 2009, 4, 44-48.
• [3] Kozłowska-Tylingo K., Namieśnik J., Hormony płciowe w środowisku - zagrożenia, jakie niosą ze sobą, Analityka 2009, 1, 52-57.
• [4] Potami F., Castiglioni S., Zuccato E., Fanelli A., Vigetti D., Rossetti C., Calamari D., Effects of a complex mixture of therapeutic drugs at environmental levels on human embryonic cells, Environ. Sci. Technol. 2006, 40, 7, 2442-2447.
• [5] Kotowska U., Garbowska K., Isidorov V.A., Distribution coefficients of phthalates between absorption fiber and water and its using in quantitative analysis, Anal. Chim. Acta 2006, 560, 1-2, 110-117.
• [6] Vega-Morales T., Sosa-Ferrera Z., Santana-Rodríguez J.J., Determination of alkylphenol polyethoxylates, bisphenol A, 17?-ethynylestradiol and 17ß-estradiol and its metabolites in sewage samples by SPE and LC/MS/MS, J. Hazard. Mater. 2010, 183, 701-711.
• [7] Gómez M.J., Agüera A., Mezcua M., Hurtado J., Mocholí F., Fernández-Alba A.R., Simultaneous analysis of neutral and acidic pharmaceuticals as well as related compounds by gas chromatography- tandem mass spectrometry in wastewater, Talanta 2007, 73, 314-320.
• [8] Hao Ch., Zhao X., Yang P., GC-MS and HPLC-MS analysis of bioactive pharmaceuticals and personal-care products in environmental matrices, Trends Anal. Chem. 2007, 26, 6, 569-580.
• [9] Richardson N.S.D., Environmental mass spectrometry: emerging contaminants and current issues, Anal. Chem. 2006, 78, 12, 4021-4046.
• [10] Peck A.M., Analytical methods for the determination of persistent ingredients of personal care products in environmental matrices, Anal. Bioanal. Chem. 2006, 386, 4, 907-939.
• [11] Van den Dool H., Kratz P., A generalization of retention index system including linear temperature programmed gas-liquid partition chromatography, J. Chromatogr. 1963, 11, 463-471.
• [12] NIST Chemistry WebBook, http://webbook.nist.gov/chemistry
• [13] Standard GC retention index library, Sadtler Research Laboratory, Philadelphia 1986.
• [14] Adams R.P., Identification of essential oil components by GC-MS, Allured Publishing Corporation, Carol Stream 1995.
• [15] Kudłak B., Namieśnik J., Związki endokrynne w środowisku - problemy i wyzwania, Analityka 2008, 2, 42-46.
• [16] Lu R., Wu J., Turco R.P., Winer A.M., Atkinson R., Arey J. et al., Naphthalene distribution and human exposure in Southern California, Atmos. Environ. 2005, 39, 489-507.
• [17] Safer A.M., al-Nughamish A.J., Hepatotoxicity induced by the anti-oxidant food additive, butylated hydroxytoluene (BHT) in rats: an electron microscopical study, Histol. Histopathol. 1999, 14, 391-406.