Met MS en puzzeltalent identificeren Kiwa-onderzoekers verontreinigingen in grond- en oppervlaktewater.
Daphnia magna heeft een fijne neus voor chemie. Om rivier water te monitoren laat je het door een meetcel stromen, waarin deze watervlooien huizen. Worden ze zenuwachtig of gaan ze dood, dan is er iets mis.
Maar wat precies? Onderzoekers bij Kiwa Water Research in Nieuwegein lopen regelmatig tegen die vraag aan. Het aantal verbindingen, dat al dan niet per ongeluk in een rivier kan belanden, is haast oneindig. En vaak gaat het om uiterst lage concentraties. Toch lukt het steeds vaker om de identiteit van zo’n stof te achterhalen. Dankzij de toegenomen gevoeligheid van massa spectrometers, een hoop handigheid in puzzelen en soms een beetje geluk.
ALLES IN HUIS
Senior researchers Piet Speksnijder en Ton van Leerdam hebben de opkomst van MS van dichtbij meegemaakt. Kiwa werkt er mee sinds begin jaren zeventig, een tijd dat de milieuvervuiling trieste hoogtepunten bereikte. “Die eerste GC-MS was een kamervullend systeem”, herinnert Speksnijder zich. Het bleek een waardevolle investering: de onderzoeksresultaten brachten de politiek in beweging en de waterkwaliteit is sindsdien een stuk beter geworden.
Zo’n vijftien jaar later kocht Kiwa de eerste LC-MS. “Onder meer om naar polaire stoffen te kunnen kijken, die je voorheen alleen met HPLC kon meten”, vertelt Van Leerdam. Momenteel staan in Nieuwegein vier moderne GC-MS’en (van Finnigan/ Interscience) en twee triple-quad HPLC-MS-MS systemen, ook van Finnigan (Thermo Electron). De nieuwste aanwinst is een HPLC-Q-TOF-MS-MS van Waters. Kiwa en collega-instituut RIKILT hebben hem samen aangeschaft. “Hij staat in Wageningen. Een aantal weken per jaar gaan we erheen om te meten. Je kunt er weer net een stapje meer mee. Massa’s bepalen tot twee, drie cijfers achter de komma. Als je een fragment vindt met massa tweehonderd komma 321, dan kunnen dat veel minder verschillende stoffen zijn dan iets met massa tweehonderd.”
Het wil niet zeggen dat GC heeft afgedaan. Speksnijder: “Laatst hadden we te maken met een klein en sterk polair molecuul. Dan denk je meteen aan LC-MS. Maar het bleek te klein voor deze techniek. Toen hebben we toch maar GC-MS gedaan met chemische ionisatie. Je moet gewoon alles in huis hebben.”
VERVUILER GEZOCHT
Een groot deel van het onderzoek betreft tegenwoordig doelstoffen, dat zijn stoffen waar gericht naar wordt gezocht. Actueel zijn pijnstillers, antibiotica en andere medicijnen, die via het riool in het grond- en oppervlaktewater terechtkomen. Met de triple-quad MS-MS met electrospray-ionisatie kan Kiwa dergelijke stoffen inmiddels aantonen in concentraties vanaf 10 ng/l. Gevaar voor de volksgezondheid leveren deze stoffen naar alle waarschijnlijkheid niet op, maar de waterwereld maakt zich er wel zorgen over. De waterbedrijven willen onberispelijk drinkwater kunnen leveren, gebaseerd op het adagium ‘voorkomen is beter dan genezen’ en vinden het dus van belang te weten welke stoffen zich in hun bronnen bevinden en welke risico’s die kunnen opleveren. Daar wordt de sector trouwens ook door klant en de overheid op aangesproken.
Het is dus van belang om de aanwezigheid van dergelijke stoffen te registreren en de raadsels op te lossen die ze oproepen. Zo sloegen vorig jaar in de Biesbosch de watervlooien tot twee keer toe alarm. Op dat moment liet het chemische monitoringsysteem op basis van HPLC met diodearraydetectie (DAD) geen abnormale pieken zien. Analyse met HPLC-Q-TOF-MS-MS liet zien dat er wel degelijk een onbekende verbinding in het Maaswater zat. HPLC-Q-TOF-MS-MS gaf aan dat het C9H18N2O of C10H18O2 moest zijn. Na veel puzzelwerk bleek 3-cyclohexyl-1,1-dimethylureum de meest waarschijnlijke kandidaat.
“Die stof bleek in de handel verkrijgbaar. We hebben een hoeveelheid besteld en het bleek te kloppen. De pieken kwamen overeen en de reactie van de Daphnia’s ook. We weten alleen nog steeds niet waar die verontreiniging vandaan kwam.”
***Kader***
Feitelijk
Eens in de twee jaar organiseert Kiwa samen met een leverancier van analyseapparatuur een workshop voor de waterwereld. Doel is kennis over analysetechnieken uit te wisselen. Leveranciers treden op als sponsor.
Inlichtingen:
Kiwa Water Research,
030-606 96 24
Nog geen opmerkingen