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Organische Schadstoffe im Wasser können der Umwelt schaden und Gesundheitsrisiken für den Menschen darstellen. Organische Schadstoffe bergen besondere Risiken, weil sie oft nicht auf natürliche Weise abgebaut werden und Jahrzehnte oder länger in Wasserquellen verbleiben können. Die Analyse organischer Schadstoffe im Wasser ermöglicht es Managern, die Qualität und Sicherheit von Wasserquellen zu bewerten.
Die United States Environmental Protection Agency (EPA) überwacht und analysiert organische Schadstoffe im Wasser. Die EPA hat eine Liste von einem „schmutzigen Dutzend“ besonders weit verbreiteter und persistenter organischer Schadstoffe (POPs) erstellt. Teil des Mandats der EPA ist es, zu identifizieren, wo diese Schadstoffe in Wasserressourcen vorkommen, und POPs einzudämmen oder zu mildern.
Die POPs umfassen absichtlich hergestellte Chemikalien wie Pestizide sowie Industrie- oder Verbrennungsnebenprodukte. Das schmutzige Dutzend sind Aldrin, Chlordane, DDT, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Hexachlorbenzol, Mirex, Toxaphene, PCBs, Dioxine und Furane. Für Informationen zu anderen organischen Verbindungen, die die EPA im Wasser analysiert, siehe Ressourcen.
EPA-Labore in Cincinnati, Ohio und Athen, Georgia untersuchten analytische Methoden, um organische Schadstoffe im Wasser basierend auf der Gaschromatographie-Trennung der Schadstoffe und der Massenspektrometer-Identifizierung und -Quantifizierung zu analysieren. Die Forschungsergebnisse wurden als Testmethoden 624 und 625 der EPA für die Standardanalyse organischer Schadstoffe in kommunalem und industriellen Abwasser veröffentlicht.
Die Gaschromatographie trennt organische Schadstoffe für weitere Analysen. Der Forscher injiziert eine Probe in das Gaschromatographie-Instrument. Das Instrument erhitzt die Probe zu einem Gas und injiziert sie in die Gaschromatographie-Röhre oder -Säule. Während die Probe die Länge der Säule durchläuft, kondensieren und verflüssigen sich die verschiedenen organischen Moleküle und verdampfen dann wieder zu einem Gas. Als Flüssigkeit haften die Moleküle an der Säule, aber als Gas reisen sie schnell durch die Säule. Verschiedene Schadstoffe haben unterschiedliche Verhältnisse von Gas zu Flüssigkeit, sodass sie jeweils mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Säule reisen. Die getrennten Schadstoffe werden dann durch Massenspektrometrie analysiert.
Ein Massenspektrometer ionisiert eine Probe und schießt sie durch ein elektrisches Feld. Das elektrische Feld biegt die Bahn (Trajektur) leichterer Moleküle mehr ab als die schwerer Moleküle. Die Probe trifft an einer bestimmten Position auf einen Detektor, basierend auf ihrer Masse. Diese Methode identifiziert und quantifiziert organische Schadstoffe im Wasser, nachdem sie durch Gaschromatographie getrennt wurden. Die Kombination aus Gaschromatographie und Massenspektrometrie gibt Forschern vollständige Informationen über die Art der organischen Schadstoffe in einer Probe und die Konzentration jedes Schadstoffs in der Probe.
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