Original title:
Studium průniku „musk“ sloučenin do abiotických a biotických složek vodních ekosystémů
Translated title:
Study of Transfer of Musk Compounds in Abiotic and Biotic Components of Aquatic Ecosystems
Authors:
Zouhar, Libor ; Hajšlová, Jana (referee) ; Sokol, Jozef (referee) ; Večeřa, Zbyněk (referee) ; Vávrová, Milada (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2013
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[cze][eng]
Práce byla zaměřena na stanovení musk sloučenin v různých složkách životního prostředí. Syntetické musk sloučeniny jsou organické látky běžně používané jako vonné složky detergentů, parfémů, kosmetiky a ostatních produktů osobní péče. Tyto sloučeniny kontaminují prostřednictvím komunální odpadní vody z čistíren odpadních vod vodní prostředí. Výsledkem je akumulace těchto analytů v životním prostředí a jejich výskyt v potravním řetězci. Syntetické vonné látky jsou také běžně detekovány v lidském těle; obecně patří mezi relativně nové perzistentní organické polutanty (POP) vzhledem ke své perzistenci, bioakumulaci a potenciální toxicitě. Základem této práce byla optimalizace metod pro stanovení vybraných syntetických vonných látek v odpadní vodě (komunální, průmyslové) a v rybí svalovině. Tyto analyty byly zjišťovány v odpadní vodě [čistírna odpadních vod (ČOV) Brno – Modřice; závod na výrobu kosmetiky] a v rybách Squalius cephalus, které byly odloveny z řeky Svratky. Vybrané analyty (14 látek) pocházely ze skupiny nitromusk, polycyklických musk a lineárních musk sloučenin. Pro izolaci analytů z reálných vzorků odpadní vody byla použita metoda mikroextrakce na tuhou fázi (SPME), pro izolaci analytů ze vzorků ryb byla použita metoda zrychlené extrakce rozpouštědlem (PSE). Identifikace a kvantifikace analytů byla provedena vysokorozlišovací plynovou chromatografií s hmotnostně-spektrometrickou detekcí (GC-MS). Z výsledků vyplývá, že z polycyklických musk sloučenin dosahovaly nejvyšších koncentrací na přítoku i odtoku z ČOV Brno – Modřice galaxolid (g.l-1) a tonalid (desetiny g.l-1). Nejčastěji stanovovanou nitromusk sloučeninou v odpadní vodě byl musk keton (setiny g.l-1). Lineární musk sloučeniny byly detekovány ve všech vzorcích surové odpadní vody (g.l-1). Celková účinnost odstranění syntetických musk sloučenin z odpadní vody na dané ČOV se pohybuje v těchto rozmezích: nitromusk sloučeniny 34,4 – 85,4 %, polycyklické musk sloučeniny 36,7 – 53,3 % a lineární musk sloučeniny 90,5 – 99,9 %. Na podkladě výsledků lze konstatovat, že odpadní voda (odtok z ČOV) je primárním zdrojem musk sloučenin, a to zejména polycyklických, v životním prostředí. Rovněž bylo prokázáno, že ultrafiltrace v kosmetickém závodu je vysoce účinnou technologií pro odstranění nitromusk a polycyklických musk sloučenin z průmyslové odpadní vody. Z výsledků hodnocení kontaminace ryb musk sloučeninami vyplývá, že nejvyšších koncentrací dosahoval galaxolid (desítky g.kg-1 ž.hm.). Výsledky potvrzují ubikvitární výskyt musk sloučenin v životním prostředí a omezené použití nitromusk sloučenin v důsledku jejich potenciálních toxických vlastností. Bylo prokázáno, že ČOV Brno – Modřice má významný podíl na hodnotách obsahu polycyklických musk sloučenin (tonalidu, galaxolidu) v rybách odlovených z řeky Svratky.
This work was focused on the determination of musk compounds in various components of the environment. Synthetic musk compounds are organic substances commonly used as fragrant constituents of detergents, perfumes, cosmetics and other personal care products (PCPs). These compounds contaminate the aquatic environment through municipal wastewater from sewage treatment plants. The result is accumulation of these analytes in the environment and their occurrence in food chain. Synthetic fragrances are commonly detected also in human body; these substances generally belong among relatively new persistent organic pollutants (POPs) because of their persistence, bioaccumulation, and potential toxicity. The aim of this work was to optimize the methods for the determination of selected synthetic fragrances in wastewater (municipal, industrial) and in fish muscle. These analytes were determined in wastewater [the wastewater treatment plant (WWTP) Brno – Modřice, cosmetic manufacturing plant] and in fish Squalius cephalus that had been caught in the river Svratka. The selected analytes (14 substances) originate from the group of nitromusk, polycyclic musk and linear musk compounds. Solid phase microextraction (SPME) [for wastewater samples] and pressurized solvent extraction (PSE) [for fish samples] were used for isolation of analytes from real samples. The identification and quantification of analytes were carried out by high resolution gas chromatography coupled with mass spectrometry detection (GC-MS). The results show that galaxolide (g.L-1) and tonalide (tenths of g.L-1) were polycyclic musk compounds which were found at the highest concentration level in influent and also in effluent samples from the WWTP Brno – Modřice. The most extended nitromusk compound was musk ketone (hundredths of g.L-1). Linear musk compounds were detected in all influent samples (g.L-1). The overall removal efficiency of synthetic musk compounds from wastewater in the WWTP varies within the following ranges: nitromusk compounds 34.4 % – 85.4 %, polycyclic musk compounds 36.7 % – 53.3 % and linear musk compounds 90.5 % – 99.9 %. On the basis of the results it can be stated that wastewater (effluent from the WWTP) is the primary source of musk compounds, especially of the polycyclic ones in the environment. It has been also shown that ultrafiltration used in a cosmetic plant is a highly efficient technology for removing nitromusk and polycyclic musk compounds from industry wastewater. The results from evaluation of the fish contamination by musk compounds show that galaxolide was the substance which reached the highest concentration levels (tens of g.kg-1 l.w.). The results corroborate ubiquitous occurrence of musk compounds in the environment and reduction of using of nitromusk compounds due to their potential toxic properties. It has been shown that the insufficiency of the purifying procedures used in the WWTP Brno – Modřice has a significant influence on the concentration level of polycyclic musk compounds (tonalide, galaxolide) in fish caught from the river Svratka.
Keywords:
fish; fragrance; gas chromatography; mass spectrometry; musk compounds; pressurized solvent extraction; solid phase microextraction; ultrafiltration; wastewater; wastewater treatment plant; hmotnostní spektrometrie; mikroextrakce na tuhou fázi; musk sloučeniny; odpadní voda; plynová chromatografie; ryby; ultrafiltrace; vůně; zrychlená extrakce rozpouštědlem; čistírna odpadních vod
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/27388
guest ::
