Screening for organic compounds in various sample matrices (drinking, surface and waste water, air) are performed by comparing a sample with a blank by three techniques which cover most of the organic compounds.
As such, it is possible to compare the results of processes, e.g. surface or waste water which has undergone a treatment. The result is a data file with compounds, which are present in the sample and not in the blank.
The number of organic compounds in water and air are essentially infinite. Most analyses are starting from a list of compounds, of which the concentration is determined (target analysis). Disadvantages are the use of expensive standards and the labor intensity. Quick results are difficult to obtain.
Finally, evaluating an analysis for other, structurally related, compounds is impossible, as these compounds were not included in the standard mix. Sometimes, results are to be obtained in a quick manner and is exact quantification of a compound not necessary. This a certainly the case for emerging contaminants. Untargeted or general unknown screening is perfectly fit for this purpose: one looks to which compounds are present in a sample. This poses high demands on the accuracy and the sensitivity of the instruments being used. GCxGC-TOF MS (Comprehensive Gas Chromatography-Time-of-Flight mass spectrometry), HS GC-MS (Headspace Gas Chromatography) and LC-HR MS (Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry) are capable of detecting thousands of compounds in one run, giving full mass spectrometry details. GCXGC is a technique which consists of two GC-columns in series, resulting in a high peak capacity and, hence, in a high chromatographic resolution.
This technique is used for detecting semi-volatile compounds. More volatile compounds are detected by HS GC-MS. Finally, LC-HR MS can determine more polar and even ionic compounds. The mass spectrometer in this case has a resolution of over 20000 and a mass accuracy of less than 2 ppm. This makes it possible of reducing enormously the number of possible hits of molecular formulae. Structural information is obtained by fragmenting the molecule (tandem mass spectrometry).
To determine differences between groups of samples, statistical techniques, like multivariate statistics (e.g. principal component analysis), is used. With the aid of this technique, we see which compounds are responsible for the differences between samples.
When to use screening?
- When one wants to determine which new compounds are present in a sample.
- When quick results are necessary, e.g. in threats towards water sources.
- When no standards are available, and, hence, no target analysis is possible.
- When one wants to look afterwards if a compound was present in a sample of e.g. a year ago.
PCR
Bacteriologische controle van drinkwater is grotendeels afhankelijk van klassieke plaatmethoden, zoals voorgeschreven door de Europese wetgeving. Dit impliceert dat resultaten doorgaans na 48 uur beschikbaar zijn.
Wanneer dringende resultaten vereist zijn, in geval van besmetting in het distributienetwerk of in een productie-installatie, zijn snelle methoden noodzakelijk.
Met de Polymerase Kettingreactie (Polymerase Chain Reaction) techniek worden verschillende stukken genetische code, karakteristiek voor de doelsoort, snel vermenigvuldigd en gedetecteerd.
De analyse op zich duurt slechts 2 uur. In ons laboratorium voeren we real-time PCR-tests uit.
De detectie van het doel-DNA vindt plaats terwijl de PCR nog steeds loopt. Dit wordt gerealiseerd door fluorescente sondes te gebruiken. Deze techniek is sneller dan 'End Point' PCR en er is minder kans op contaminatie omdat de reageerbuisjes gedurende de hele cyclus gesloten blijven. Real-time PCR kan kwalitatief of kwantitatief zijn.
Op dit moment wordt real-time PCR gebruikt voor Salmonella en Campylobacter. De tests zijn AFNOR gevalideerd.
Eco-toxicologie
Deze acute toxiciteitstest met de watervlo Daphnia magna is gebaseerd op het tellen van het aantal geïmmobiliseerde organismen na blootstellingen van 24 en 48 uur aan een reeks verdunningen van een watermonster.
Het doel van de test is het meten en kwantificeren van de acute toxiciteit van het bemonsterde water voor dit organisme.
De effecten worden gerapporteerd in termen van EC50 voor immobilisatie. Uiteindelijk worden ook NOEC en LOEC gerapporteerd. Dit soort acute toxiciteitstests op waterorganismen zijn complementair aan chemische analyses en organische screenings, omdat ze het totale effect van de mix van verontreinigende stoffen aanwezig in het watermonster aangeven. Dit gecombineerde effect is niet altijd voorspelbaar, zelfs wanneer toxiciteitsgegevens over alle verbindingen in het monster beschikbaar zouden zijn. Verbindingen kunnen elkaars toxiciteit remmen of versterken. Het is bijzonder nuttig om de test uit te voeren op afvalwater dat wordt geloosd in rivieren en kanalen.
De test wordt in twee stappen uitgevoerd:
- Een test voor bereikbepaling, door log 10 verdunningen te maken.
- De finale test met meer verfijnde verdunningen binnen het effectbereik
Vier replica's van alle verdunningen worden getest.
De test wordt uitgevoerd volgens ISO 6341 met behulp van een gestandaardiseerde testkit met ingebouwde kwaliteitscontrole.
Bepaling van microcystinen
Deze enzyme gelinkte Immuno Sorbent Assay is een methode voor de kwantitatieve meting van opgeloste microcystinen in water.
Microcystines zijn toxines geproduceerd door cyanobacteriën, ook wel blauwgroene algen genoemd, die gezondheidsproblemen kunnen veroorzaken bij mensen en huisdieren. Waterbloei van deze organismen ontwikkelt zich vaak in voedselrijke (eutrofe) wateren.
De test is van toepassing op oppervlakte- en drinkwater en heeft een kwantificeringsgrens van minder dan 1 μg / l.
Wereldwijd wordt eutrofiëring beschouwd als de belangrijkste kwestie van de waterkwaliteit. Gevolgen van eutrofiëring zijn onder andere de bloei van blauwgroene algen, vertroebeling van het water en het verdwijnen van ondergedompelde waterplanten. Vooral de overlast te wijten aan de groei van cyanobacteriën is het ernstigst, omdat toxines kunnen vrijkomen als de bloei verslechtert.
Een ander aspect is het optreden van zuurstofverarming in geval van sterfte. In dergelijke gevallen is het water niet langer geschikt voor recreatie of drinkwaterproductie.
De gezondheidsgebaseerde normen voor microcystines zijn: 1 μg/l voor drinkwater en 20 μg/l voor recreatiewateren.
Daarom kan deze ELISA-test voor microcystines zeer nuttig zijn. Het voldoet aan de ISO 15089-norm voor milieugerelateerde immuniteitsassays en de methode is geaccrediteerd door BELAC.
Bepaling van Chlorofyl
Een van de uitdagingen die zich voordoen bij het gebruik van oppervlaktewater als bron voor drinkwaterproductie, is de ontwikkeling van fytoplankton in rivieren en reservoirs. Het kan de waterbehandeling op verschillende manieren verstoren.
De snelste methode om fytoplankton-biomassa te kwantificeren, is de meting van chlorofyl in het water. De test wordt in enkele uren uitgevoerd en de resultaten worden weergegeven in μg/l chlorofyl a.
Als een indicatie van de achteruitgang van het fytoplankton wordt ook de concentratie van feofytine a vermeld. De methode is geaccrediteerd door BELAC.
De manieren waarop fytoplankton de waterbehandeling verstoort zijn: filterverstopping door grotere filamenteuze algen, meestal diatomeeën; filterpenetratie door kleine beweeglijke algen, en de productie van slechte smaak en geur, meestal door blauwgroene algen.
Onze chlorofylbepaling bestaat uit filtratie van een watervolume, gevolgd door extractie in warme ethanol en spectrofotometrische detectie.
Een verzuringsstap maakt correctie voor feopigmenten mogelijk.