Analysis of Steroids using Solid Phase Microextraction-Gas Chromatography-Mass Spectrometry-Mass Spectrometry (SPME-GC-MS-MS)

Direct immersion SPME-GC-MS-MS was used for the analysis of steroids in water at part-per-trillion(ppt) and lower concentrations. The method was validated and extended to real sample analysis. The method were linear from 0.01 to 5 ng/ml with precision less than 10% relative standard deviation for a steroid mixture at 1 ng/ml. Limit of quantitation and limit of detection was found to be 200- 1200 pg/L and 30-200 pg/L respectively and recoveries ranged from 88-103 %. To understand the extraction efficiency of the fiber, a depletion study was performed. The fiber/ sample partition coefficients for the steroids were determined to be 1.0 x 104 to 1.5 x 104 . The extraction was performed without derivatization or the use of an internal standard. SPMEGC-MS-MS effectively demonstrated ultra-trace level detection of steroids in water.

Off-line TMAH-GC/MS and NMR characterization of humic substances extracted from river sediments of northwestern Sao Paulo under different soil uses

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Development, validation, and application of a method for the GC-MS analysis of fipronil and three of its degradation products in samples of water, soil, and sediment

A method for the identification and quantification of pesticide residues in water, soil, and sediment samples has been developed, validated, and applied for the analysis of real samples. The specificity was determined by the retention time and the confirmation and quantification of analyte ions. Linearity was demonstrated over the concentration range of 20 to 120 µg L(-1), and the correlation coefficients varied between 0.979 and 0.996, depending on the analytes. The recovery rates for all analytes in the studied matrix were between 86% and 112%. The intermediate precision and repeatability were determined at three concentration levels (40, 80, and 120 µg L(-1)), with the relative standard deviation for the intermediate precision between 1% and 5.3% and the repeatability varying between 2% and 13.4% for individual analytes. The limits of detection and quantification for fipronil, fipronil sulfide, fipronil-sulfone, and fipronil-desulfinyl were 6.2, 3.0, 6.6, and 4.0 ng L(-1) and 20.4, 9.0, 21.6, and 13.0 ng L(-1), respectively. The method developed was used in water, soil, and sediment samples containing 2.1 mg L(-1) and 1.2% and 5.3% of carbon, respectively. The recovery of pesticides in the environmental matrices varied from 88.26 to 109.63% for the lowest fortification level (40 and 100 µg kg(-1)), from 91.17 to 110.18% for the intermediate level (80 and 200 µg kg(-1)), and from 89.09 to 109.82% for the highest fortification level (120 and 300 µg kg(-1)). The relative standard deviation for the recovery of pesticides was under 15%.

Exometaboloma do tegumento da vespa social Polybia paulista por análises GC-MS: bases moleculares do reconhecimento de tipos parentais

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Optimization of in situ derivatization SPME by experimental design for GC-MS multi-residue analysis of pharmaceutical drugs in wastewater

This paper presents the development of a procedure, which enables the analysis of nine pharmaceutical drugs in wastewater using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) associated with solid-phase microextraction (SPME) for the sample preparation. Experimental design was applied to optimize the in situ derivatization and the SPME extraction conditions. Ethyl chloroformate (ECF) was employed as derivatizing agent and polydimethylsiloxane-divinylbenzene (PDMS-DVB) as the SPME fiber coating. A fractional factorial design was used to evaluate the main factors for the in situ derivatization and SPME extraction. Thereafter, a Doehlert matrix design was applied to find out the best experimental conditions. The method presented a linear range from 0.5 to 10 mu g/L, and the intraday and interday precision were lower than 16%. Applicability of the method was verified from real influent and effluent samples of a wastewater treatment plant, as well as from samples of an industry wastewater and a river.

Contribution of AT-, GC-, and methylated cytidine-rich DNA to chromatin composition in Malpighian tubule cell nuclei of Panstrongylus megistus (Hemiptera, Reduviidae)

The Malpighian tubule cell nuclei of male Panstrongylus megistus, a vector of Chagas disease, contain one chromocenter, which is composed solely of the Y chromosome. Considering that different chromosomes contribute to the composition of chromocenters in different triatomini species, the aim of this study was to determine the contribution of AT-, GC-, and methylated cytidine-rich DNA in the chromocenter as well as in euchromatin of Malpighian tubule cell nuclei of P. megistus in comparison with published data for Triatoma infestans. Staining with 4',6-diamidino-2-phenylindole/actinomycin D and chromomycin A(3)/distamycin, immunodetection of 5-methylcytidine and AgNOR test were used. The results revealed AT-rich/GC-poor DNA in the male chromocenter, but equally distributed AT and GC DNA sequences in male and female euchromatin, like in T. infestans. Accumulation of argyrophilic proteins encircling the chromocenter did not always correlate with that of GC-rich DNA. Methylated DNA identified by immunodetection was found sparsely distributed in the euchromatin of both sexes and at some points around the chromocenter edge, but it could not be considered responsible for chromatin condensation in the chromocenter, like in T. infestans. However, unlike in T. infestans, no correlation between the chromocenter AT-rich DNA and nucleolus organizing region (NOR) DNA was found in P. megistus. (c) 2011 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Solid-phase Microextraction and Detection of Organophosphate Triesters in Indoor air

In the work underlying this thesis solid-phase microextraction (SPME) was evaluated as a passive sampling technique for organophosphate triesters in indoor air. These compounds are used on a large scale as flame-retarding and plastizicing additives in a variety of materials and products, and have proven to be common pollutants in indoor air. The main objective of this work was to develop an accurate method for measuring the volatile fraction. Such a method can be used in combination with active sampling to obtain information regarding the vapour/particulate distribution in different indoor environments. SPME was investigated under both equilibrium and non-equilibrium conditions and parameters associated with these different conditions were estimated. In Paper I, time-weighted average (TWA) SPME under dynamic conditions was investigated in order to obtain a fast air sampling method for organophosphate triesters. Among the investigated SPME coatings, the absorptive PDMS polymer had the highest affinity for the organophosphate triesters and was consequently used in all further work. Since the sampling rate is dependent on the agitation conditions, the linear airflow rates had to be carefully considered. Sampling periods as short as 1 hour were shown to be sufficient for measurements in the ng-μg m-3 range when using a PDMS 100-μm fibre and a linear flow rate above 7 cm s-1 over the fibre. SPME under equilibrium conditions is rather time-consuming, even under dynamic conditions, for slowly partitioning compounds such as organophosphate triesters. Nevertheless, this method has some significant advantages. For instance, the limit of detection is much lower compared to 1 h TWA sampling. Furthermore, the sampling time can be ignored as long as equilibrium has been attained. In Paper II, SPME under equilibrium conditions was investigated and evaluated for organophosphate triester vapours. Since temperature and humidity are closely associated with the distribution constant a simple study of the effect of these parameters was performed. The obtained distribution constants were used to determine the air levels in a common indoor environment. SPME and parallel active sampling on filters yielded similar results, indicating that the detected compounds were almost entirely associated with the vapour phase To apply dynamic SPME method in the field a sampler device, which enables controlled linear airflow rates to be applied, was constructed and evaluated (Paper III). This device was developed for application of SPME and active sampling in parallel. A GC/PICI-MS/MS method was developed and used in combination with active sampling of organophosphate triesters in indoor air (Paper IV). The combination of MS/MS and the soft ionization achieved with methanol as reagent gas yielded high selectivity and detection limits comparable to those provided by GC with nitrogen-phosphorus detection (NPD). The method limit of detection, when sampling 1.5 m3 of air, was in the range 0.1-1.4 ng m-3. In Paper V, the developed MS method was used in combination with SPME for indoor air measurements. The levels detected in the investigated indoor environments range from a few ng to μg m-3. Tris(2-chloropropyl) phosphate was detected at a concentration as high as 7 μg m-3 in a newly rebuilt lecture room.

Dynamics of the Gulf of California (GC). A case study of the internal waves using synthetic aperture radar (SAR)

Calificación: Matrícula de Honor

Massenspektrometrische Isotopenverdünnungsanalyse (MSIVA) als Validierungsmethode für Bestimmungen von Methylquecksilber mittels GC/ICP-MS

Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, ein GC/ICP-MSIVA-Verfahren zur zuverlässigen und richtigen Bestimmung von Methylquecksilbergehalten (MeHg+) in aquatischen Systemen zu entwickeln. Unter Verwendung eines hergestellten Me201Hg+-Indikators konnte bei der Überprüfung der weltweit gängigen Probenaufbereitung mittels NaBEt4 zur Überführung von MeHg+ in MeEtHg gezeigt werden, daß während dieser Probenaufbereitung in Gegenwart von Halogeniden eine MeHg+-Speziesumwandlung zu Hg0 stattfinden kann. Es konnte mit Hilfe von Modellösungen erstmalig eindeutig nachgewiesen werden, daß die MeHg+-Speziesumwandlungen ihre Ursache nur im Zusammenwirken von vorliegenden Halogeniden mit dem verwendeten Derivatisierungsreagenz NaBEt4 haben. Ebenso wie in Modellösungen wurden auch MeHg+-Speziesumwandlungen in Realproben bei der Derivatisierung mit NaBEt4 überprüft. Die Proben, die bei der Derivatisierung mit NaBEt4 eine MeHg+-Umwandlung zeigten, wurden auch mit dem weltweit bisher wenig eingesetzten Reagenz NaBPr4 derivatisiert. Hier konnte bei keiner der Untersuchungen eine MeHg+-Umwandlung festgestellt werden. Des weiteren wurden MeHg+-Gehalte in Süßwasserproben unter Verwendung von NaBEt4 und NaBPr4 bestimmt. Die Ergebnisse hinsichtlich beider Derivatisierungsreagenzien stimmten sehr gut überein. Diese Resultate zeigten eindrucksvoll, daß Substanzverluste durch die Speziesumwandlung bei MeHg+-Bestimmungen mit MSIVA keine Rolle spielen, da die Umwandlung erst nach der Isotopenvermischung einsetzte. Mit dem entwickelten GC/ICP-MSIVA-Verfahrens wurde der MeHg+-Gehalt im Referenzmaterial CRM 463 analysiert, der sehr gut mit dem zertifizierten Wert übereinstimmte.

GC/MS-Meßsystem für Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe

Im Rahmen der Projekte CARIBIC ('Civil Aircraft for the Regular Investigation of the atmosphere Based on an Instrument Container') und INDOEX ('Indian Ocean Experi-ment') wurde ein Gaschromatograph mit Massenspektrometer zur Analyse von Luftproben auf Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe (NMKW) im ppb- und ppt-Bereich entwickelt. Während INDOEX erfolgte die Probennahme auf dem Forschungsschiff Ronald Brown, während CARIBIC mit einem automatischen Probensammler an Bord eines Passagierflugzeuges (Boeing 767-ER, LTU). Die NMKW-Meßergebnisse wurden zusammen mit Ergebnissen von Mes-sungen von Kohlenmonoxid (CO, einschließlich Isotopenzusam-mensetzung), Ozon (O3), Methan (CH4), Kohlendioxid (CO2), Distickstoffmonoxid (N2O), Schwefelhexafluorid (SF6) und Aerosoleigenschaften sowie meteorologischen Daten inter-pretiert. Während INDOEX (Februar / März 1999) wurde in der maritimen Grenzschicht (MBL) des Indischen Ozeans (IO) eine starke Variabilität diverser Spurengase beobachtet, die teilweise durch regionale Emissionen hervorgerufen wurde, die stärkste Variabilität war jedoch durch Langstrecken-transport aus mittleren Breiten der Nordhemisphäre bedingt. Aufgrund der Abweichungen vom klimatologischen Mittel, sollten regionale Quellen die MBL des IO im allgemeinen stärker beeinflussen. Die Einteilung des IO in meteorologi-sche Luftmassenregime wurde bestätigt. Starke Spurengasgra-dienten an der innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) zeigen, daß die ITCZ in erster Linie den Austausch von Luftmassen zwischen den Hemisphären behindert. Bei CARIBIC werden Messungen von Spurengasen (ein-(schließlich NMKW) und Aerosoleigenschaften auf Flügen in der oberen Troposphäre / unteren Stratosphäre durchgeführt. Während eines Flug über Afrika wurden der Einfluß von durch Konvektion in die obere Troposphäre eingebrachten, frischen Abgasen aus Biomassenverbrennung nachgewiesen. Andere Luft-massen wurden durch Emissionen von Erdgas bzw. durch die Stratosphäre beeinflußt.

Weiterentwicklung einer GC/AFD-Methode zur Bestimmung von Methylquecksilberverbindungen in der Umwelt und deren Anwendung in anthropogen beeinflussten und unbeeinflussten Regionen

Zusammenfassung Quecksilber kommt in der Natur in seinen vier umweltrelevanten Spezies Hg0, Hg2+, Me2Hg, MeHg+ vor. Die methylierten Spezies wurden dabei in der Vergangenheit aufgrund ihres relativ geringen Anteils am Gesamtquecksilber oft vernachlässigt. Me2Hg und MeHg+ spielen aber eine wichtige Rolle als intermediäre Transportspezies im Quecksilberkreislauf, und eine richtige Analytik dieser Verbindungen ist daher notwendig. Die GC/AFD-Methode (Gaschromatographie/Atomfluoreszenzdetektion) in Verbindung mit einem Purge&Trap-Probenaufgabesystem ermöglicht eine nachweisstarke Analytik dieser Verbindungen in Umweltproben. Dabei müssen die ionischen Quecksilberverbindungen MeHg+ und Hg2+ derivatisiert werden, um sie einer gaschromatographischen Trennung zugänglich zu machen.Das bestehende Verfahren wurde im Rahmen dieser Arbeit mit Hilfe einer alternativen Derivatisierungsmethode verbessert. Das optimierte Verfahren erlaubt auch eine Analyse von MeHg+-Gehalten in Proben mit hoher Chloridbelastung. Solche Proben konnten mit der herkömmlichen Ethylierung als Derivatisierungsmethode nicht analysiert werden, da während der Derivatisierung eine Umwandlung des MeHg+ zu Hg0 auftritt. Bei der Propylierung findet keine solche Transformation statt und sie ist daher eine hervorragende Ergänzung der bestehenden Methode.Die GC/AFD-Methode wurde zur Quecksilberspeziation in der Antarktis als Beispiel für ein anthropogen unbeeinflusstes Gebiet verwendet. Dabei konnten methylierte Quecksilberverbindungen im Meerwasser, in der Atmosphäre und erstmals im antarktischen Schnee nachgewiesen werden und somit die bedeutende Rolle der methylierten Quecksilberspezies am biogeochemischen Stoffkreislauf des Quecksilbers in dieser Region gezeigt werden. Vergleiche mit einer kontinentalen Region zeigten, dass dort MeHg+ und Me2Hg wesentlich weniger produziert bzw. schneller abgebaut werden.

Entwicklung einer online Kopplungsmethode von GC mit ECD- und ICPMS-Detektion zur Bestimmung biogener leichtflüchtiger bromierter und iodierter Kohlenwasserstoffe in Meerwasser und der Atmosphäre

In dieser Arbeit wurde ein zweidimensionales Kopplungssystem zur Bestimmung von leichtflüchtigen bromierten und iodierten Kohlenwasserstoffen (LHKW) in Wasser- und Luftproben entwickelt. Hierzu wurde ein Gaschromatograph mit einem Elektroneneinfangdetektor (ECD) on-line an ein elementselektives induktiv gekoppeltes Plasma-Massenspektrometer (ICPMS) gekoppelt. Dieses extrem nachweisstarke Analysensystem ermöglicht eine simultane Identifizierung unbekannter und koeluierender Peaks sowie eine vereinfachte Quantifizierung mittels ICPMS. Beim Vergleich des GC-ECD-ICPMS-Kopplungssystem mit den herkömmlichen Detektionsmethoden wie dem Massenspektrometer mit Elektronenstoss-Ionisation und dem Atomemissionsdetektor mit mikrowelleninduziertem Plasma schnitt das neu entwickelte Kopplungssystem ausgezeichnet ab. Für die Isolierung der LHKW aus Meerwasserproben wurde die Purge und Trap Technik verwendet, Luftproben wurden durch Besaugung auf Adsorptionsmaterial angereichert. Im Rahmen des BMBF-Teilprojektes ReHaTrop/AFOHAL wurden im August 2001 und im April/Mai 2002 an der Deutschen Nordseeküste Probenahmen durchgeführt. Die Konzentrationen der Wasserproben lagen im Bereich von 0,1-158 ng L-1, die der Luftproben im Bereich von 0,01-470 pptv. Die Messungen bestätigen die wichtige Rolle von Makroalgen im Zusammenhang mit der Produktion von halogenierten Kohlenwasserstoffen. Die Konzentration der iodierten und bromierten Kohlenwasserstoffe war immer höher in Proben, die direkten Kontakt mit Makroalgen hatten. Inkubationsexperimente zeigen für verschiedene braune und grüne Makroalgen individuelle „Fingerprints“ der biogenen LHKW-Produktion. Bei den Messungen an der Nordseeküste wurden Abhängigkeiten zwischen den LHKW und meteorologischen Parametern gefunden.

Development of a multi-species method by GC-coupling with inductively coupled plasma isotope dilution mass spectrometry for the simultaneous determination of alkylated lead, mercury and tin compounds

An accurate and sensitive species-specific GC-ICP-IDMS (gas chromatography inductively coupled plasma isotope dilution mass spectrometry) method for the determination of trimethyllead and a multi-species-specific GC-ICP-IDMS method for the simultaneous determination of trimethyllead, methylmercury, and butyltins in biological and environmental samples were developed. They allow the determination of corresponding elemental species down to the low ng g-1 range. The developed synthesis scheme for the formation of isotopically labeled Me3206Pb+ can be used for future production of this spike. The novel extraction technique, stir bar sorptive extraction (SBSE), was applied for the first time in connection with species-specific isotope dilution GC-ICP-MS for the determination of trimethyllead, methylmercury and butyltins. The results were compared with liquid-liquid extraction. The developed methods were validated by the analysis of certified reference materials. The liquid-liquid extraction GC-ICP-IDMS method was applied to seafood samples purchased from a supermarket. The methylated lead fraction in these samples, correlated to total lead, varied in a broad range of 0.01-7.6 %. On the contrary, the fraction of methylmercury is much higher, normally in the range of 80-98 %. The highest methylmercury content of up to 12 µg g-1 has been determined in shark samples, an animal which is at the end of the marine food chain, whereas in other seafood samples a MeHg+ content of less than 0.2 µg g-1 was found. Butyltin species could only be determined in samples, where anthropogenic contaminations must be assumed. This explains the observed broad variation of the butylated tin fraction in the range of <0.3-49 % in different seafood samples. Because all isotope-labelled spike compounds, except trimethyllead, are commercially available, the developed multi-species-specific GC-ICP-IDMS method has a high potential in future for routine analysis.