Column

Nieuws

Zoeken naar spelden in de hooiberg? Non target screening

Recente ontwikkelingen in de analytische chemie in combinatie met databehandeling blijken een grote aanwinst voor de waterwereld, en vooral voor degenen die de waterkwaliteit in de gaten moeten houden. Ga maar na: CAS, het internationale register van chemische stoffen, kent op dit moment meer dan 153 miljoen unieke chemische verbindingen. Die worden gelukkig niet allemaal dagelijks gebruikt. In het toelatingssysteem REACH voor industriële stoffen van de EU zijn 22253 unieke stoffen geregistreerd. Dan zijn er nog gewasbeschermingsmiddelen, medicijnen, drugs, desinfecterende middelen, enzovoorts. Vele van al deze stoffen kunnen na gebruik in het oppervlaktewater of het grondwater terechtkomen, waar ze wel of niet kunnen worden omgezet, bijvoorbeeld door bacteriën of in andere natuurlijke processen. Daarbij ontstaat nog eens een veelvoud van omzettingsproducten. De waterbeheerders en drinkwaterproducenten hebben dus een enorme taak om te zorgen dat de waterkwaliteit niet door al deze stoffen verslechterd wordt.

Meetprogramma?

Maar hoe weet je welke stoffen je dan in de gaten moet houden? Je kunt natuurlijk beginnen met de 22000 stoffen van REACH in je meetsysteem op te nemen. Tot voor kort moest de analytisch chemicus dan voor alle 22000 stoffen standaarden aanschaffen, een meetprogramma opstellen, en zorgen dat de methoden voor al die stoffen van voldoende kwaliteit waren, zodat betrouwbare meetresultaten worden verkregen. En dan had je alleen de REACH-stoffen nog maar. Eigenlijk een ondoenlijke zaak dus.

Hogeresolutie-massaspectrometrie

Sinds een aantal jaren is een techniek beschikbaar waarbij zogenaamde hogeresolutie- massaspectrometrie gekoppeld is aan de scheidingstechniek vloeistofchromatografie. De scheidingstechniek, het woord zegt het al, zorgt voor scheiding van de verschillende stoffen die in een monster aanwezig zijn. Dat wordt zichtbaar gemaakt met behulp van series van pieken (een chromatogram: elke piek is een stof. De massaspectrometrie (MS) vertelt vervolgens

Iedere stof heeft namelijk een bepaalde massa: water bestaat bijvoorbeeld uit twee waterstofatomen (elk met massa 1) en een zuurstofatoom (met massa 16), dus water (H2O) heeft massa 18. Dit heet de nominale massa van water.

Als je MS met hoge resolutie gebruikt, krijg je heel nauwkeurig te horen wat de (accurate) massa van een stof is. Voor water is dat 18.0153 (dat komt door de aanwezigheid van isotopen, maar dat is een ander verhaal). Voor het ammonium ion NH4+ is de nominale massa ook 18, maar de accurate massa 18.0385. Met een hoge resolutie MS kan je die massa’s, en dus de stoffen van elkaar onderscheiden en derhalve betrouwbaar identificeren.

Databases en software

En nu komt het mooie: als je niet van tevoren weet waar je naar moet zoeken, laat je bij de analyse van een monster de hogeresolutie-massaspectrometer gewoon ophoesten wat de meest waarschijnlijke stoffen zijn die bij de heel nauwkeurig bepaalde massa’s horen die corresponderen met de pieken in het chromatogram. Dat kan omdat er software beschikbaar is gekomen die bij elke accurate massa kan zoeken welke stof dat is, door te kijken of die massa voorkomt in allerlei verschillende databases, niet alleen degene die de leverancier van de massaspectrometer heeft ingebouwd, maar ook open access databases op internet. Zo kan de analist ontdekken welke stoffen er in zijn monster aanwezig zijn, en zo worden dus ook nieuwe stoffen ontdekt waarvan tot dan toe niet bekend was dat ze in bijvoorbeeld watermonsters voorkwamen. Als je dus op grond van je MS-analyse aanwijzing hebt gekregen dat bepaalde stoffen in je monsters aanwezig zijn, kun je van die stoffen een standaard aanschaffen om vervolgens de concentraties betrouwbaar te kunnen bepalen, in plaats van dat je dat van 22000 of meer stoffen hoeft te doen. Deze brede screening, in het Engels non-target screening geheten, is een geweldig hulpmiddel aan het worden voor de waterwereld.