Analyse von Polyquaternium-Verbindungen in Umweltproben durch Non Target-Screening

Description: Polyquaternium (PQ)-Verbindungen sind eine sehr variable Unterklasse wasserlöslicher Polymere (WSP), deren gemeinsames Strukturelement eine quaternäre Ammonium-Substruktur ist. Aufgrund ihres hohen Produktionsvolumens, ihrer weit verbreiteten Verwendung und ihrer angenommenen Persistenz in der Umwelt sind Informationen über ihr Vorkommen und ihre Konzentrationen in der Umwelt unerlässlich, um das Risiko, das diese Chemikalien darstellen können, zu bewerten und festzustellen, ob Regulierungsmaßnahmen erforderlich sind. Zu diesem Zweck wurde geprüft, ob PQs rückwirkend in Non-Target-Screening-Daten analysiert werden können, was jedoch aufgrund der fehlenden charakteristischen Signale hoher Intensität in der Massenspektrometrie als nicht durchführbar erachtet wurde. Daher wurde eine alternative Analysemethode für PQ-Verbindungen entwickelt, die auf der Größenausschlusschromatographie und dem Nachweis durch diagnostische Fragmente basiert, die durch Fragmentierung in der Quelle gebildet werden. Dieser Ansatz ermöglichte den Nachweis von PQs in Oberflächengewässern, erlaubte jedoch keine zuverlässige Quantifizierung, da es an hochwertigen Analysestandards fehlte und komplexe Wechselwirkungen mit anorganischen Anionen und negativ geladenen Komponenten natürlicher organischer Stoffe die Signalintensität beeinflussten. Ein Monitoring von 15 Oberflächenwasserproben, die im September und Oktober 2024 in Sachsen und Sachsen-Anhalt entnommen wurden, ergab das weit verbreitete Vorhandensein von PQ-2 (13/15 Proben) und führte nach Gefriertrocknung zum Nachweis von PQ-7 (3/15) und PQ-10 (4/15). Die Konzentrationen für PQ-2 wurden im Bereich von 101-103 µg/L geschätzt. Insbesondere das obere Ende dieses Konzentrationsbereichs erscheint bemerkenswert hoch und bedarf der Bestätigung. Aus diesen Ergebnissen lässt sich schließen, dass PQs in der aquatischen Umwelt in scheinbar hohen Konzentrationen vorkommen. Folglich sind weitere analytische Verbesserungen erforderlich, um den Umfang der analysierten PQ-Verbindungen zu erweitern, die Nachweisgrenzen für andere PQs als PQ-2 zu senken und eine zuverlässigere Quantifizierung zu ermöglichen. Eine Überwachung in größerem Maßstab mit einer solchen verbesserten Methode kann dann genutzt werden, um festzustellen, ob Regulierungsmaßnahmen erforderlich sind.

SupportProgram

Tags: Polyquaternium ? Ammonium ? Sachsen-Anhalt ? Lack ? Sachsen ? Massenspektrometrie ? Non-Target Screening ? Analyseverfahren ? Chemikalien ? Oberflächengewässer ? Aquatisches Ökosystem ? Persistenz ? Umweltgefährdung ?

Region: Saxony

Bounding boxes: 13.25° .. 13.25° x 51° .. 51°

License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH (Mitwirkung)
• Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• Universität Leipzig (Mitwirkung)

Time ranges: 2023-08-25 - 2024-11-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Analysis of Polyquaternium Compounds in Environmental Samples through Non-Target Screening
  Description: Polyquaternium (PQ) compounds are a highly variable sub-class of water-soluble polymers (WSPs) that share a quaternary ammonium substructure as their common structural element. Due to their high production volumes, wide-spread use and assumed persistence in the environment information on their occurrence and environmental concentrations is essential to assess the risk these chemicals may pose and determine if regulatory action is required. To this end, it was assessed if PQs can be retrospectively analyzed in non-target screening data, which was deemed unfeasible due to the lack of characteristic high intensity signals in mass spectrometry. Consequently, an alternative analytical method for PQ-compounds based on size exclusion chromatography and detection through diagnostic fragments formed by in-source fragmentation was developed. This approach enabled for the detection of PQs in surface water, but did not allow for reliable quantification due to the lack of high-quality analytical standards and complex interactions with inorganic anions and negatively charged components of natural organic matter influencing signal intensities. A monitoring in 15 surface water samples taken in September and October 2024 in Saxony and Saxony-Anhalt revealed the widespread presence of PQ-2 (13/15 samples) and led to the detection of PQ-7 (3/15) and PQ-10 (4/15) after freeze drying. Concentrations for PQ-2 were estimated in the 101-103 µg/L range. Especially the upper end of this concentration range seems remarkably high and requires confirmation. Based on these results it can be concluded that PQs do occur in the aquatic environment at seemingly high concentrations. Consequently, further analytical improvements are required to widen the scope of PQ-compounds analysed, reduce limits of detection for PQs other than PQ-2, and enable a more reliable quantification. A larger scale monitoring with such an improved method may than be used to determine if regulatory action is required. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1141551

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/analysis-of-polyquaternium-compounds-in (Webseite)

Status

Aktiv

Quality score

• Overall: 0.49
• Findability: 0.62

  • Title: 0.60
  • Description: 0.15
  • Identifier: false
  • Keywords: 1.00
  • Spatial: RegionIdentified (1.00)
  • Temporal: true
• Accessibility: 0.67

  • Landing page: Specific (1.00)
  • Direct access: false
  • Publicly accessible: true
• Interoperability: 0.00

  • Open file format: false
  • Media type: false
  • Machine-readable metadata: false
  • Machine-readable data: false
• Reusability: 0.67

  • License: ClearlySpecifiedAndFree (1.00)
  • Contact info: false
  • Publisher info: true

Accessed 1 times.