Business as usual?
Drie keer per week nemen de mensen van AQZ voor dag en dauw Limburgse Maaswatermonsters, die rond de klok van tien arriveren op het lab in Werkendam. Daar worden ze meteen na aanmelding doorgesluisd naar het organisch lab, waar de kwaliteit van het Maaswater wordt gescreend. De tijd dringt. Dezelfde dag nog wil Waterleiding Maatschappij Limburg (WML) voor vijf uur ’s middags weten of de waterkwaliteit in orde is, of dat er nader onderzoek dan wel directe actie nodig is.
“Meestal is er niets aan de hand, en kan het waterbedrijf het Maaswater gerust blijven innemen voor de drinkwaterproductie. Maar soms treffen onze analisten nieuwe, onverwachte pieken in de analyseresultaten. Dan is er extra overleg nodig,” zegt Gerard de Kock, die adviseur waterkwaliteit is bij AQZ. Als intermediair tussen het lab en de klant maakt hij analyseresultaten bespreekbaar. Hij was dan ook nauw betrokken bij het bijzondere onderzoek dat zich tijdens het warme voorjaar en de zomer van 2022 afspeelde op het lab.
Niet alle onbekende pieken zijn erg
”Omdat er wel miljoenen verschillende stoffen in de wereld bestaan, en er elke dag weer nieuwe stoffen bijkomen, is het helemaal niet gek dat we op het lab vaker te maken krijgen met onbekende pieken. Die leveren niet altijd problemen op. Pas als we met een bepaalde regelmaat pieken blijven aantreffen boven een afgesproken signaleringswaarde, overleggen we met de opdrachtgever. Die besluit of we een identificatietraject gaan starten.”
Dat gebeurde eind april 2022, toen de meetapparatuur van AQZ een reeks onbekende pieken detecteerde. Toen die pieken langer bleven opduiken, en uiteindelijk boven de signaleringswaarde kwamen, werd het serieus. “WML heeft ons toen gevraagd om de onbekende stof te ontmaskeren.”
Techniek en vakmanschap
Hoe gaat dat identificeren in zijn werk? “In dit geval is de analyse uitgevoerd met onze gaschromatograaf en massaspectrometer (GCxGC TOF). Dit systeem bevat een bibliotheek met de massaspectra van ruim 250.000 bekende organische componenten. De onbekende piek wordt met de spectra uit deze database vergeleken. De software presenteert vervolgens een lijstje met kandidaatstoffen, die qua massaspectrum lijken op de onbekende piek.
Vervolgens bestellen we die voorgestelde kandidaatstof in zuivere vorm, zodat we deze kunnen vergelijken met het monster. Op die manier kunnen we dus achterhalen of het daadwerkelijk de voorgestelde stof is.”
Soms kan het heel snel gaan
Op deze manier lukte het AQZ in 2020 bijvoorbeeld om de - toen nog - onbekende stof prosulfocarb al binnen 24 uur te ontmaskeren. Het bleek destijds om een onkruidbestrijdingsmiddel te gaan, waarover relatief veel informatie bestaat. Toen de identiteit van de onbekende piek was vastgesteld, kon er een opsporingsteam aan de slag om de herkomst van het schadelijke prosulfocarb in het Maasstroomgebied te achterhalen.
Op een dwaalspoor gezet
Maar soms duurt de identificatie van een onbekende stof wat langer, zoals in dit geval. Wat was er aan de hand? ”We werden op het verkeerde spoor gezet. De bibliotheek gaf ons niet meteen de juiste suggesties voor mogelijke kandidaatstoffen. Zo kwam het dat we eerst de chemische stof phytolacetaat in zuivere vorm bestelden. Na analyse bleek deze stof niet overeen te komen met de piek in het monster.”
Hoe verder? “Er was veel overleg. Ondertussen zochten onze experts op het lab intensief naar nieuwe aanknopingspunten.”
Continue verbetering
Een van de experts is Jeroen Roovers, senior analist op het organisch lab. ”Tijdens dit onderzoek kreeg ons team plotseling te maken met een technische storing in de apparatuur, precies op het moment dat onze klant de analyseresultaten nodig had. Rampzalig. Onze afdeling Relatiebeheer heeft dan ook direct samenwerking gezocht met de collega’s van Het Waterlaboratorium (HWL), die toen een screening voor ons hebben uitgevoerd. Door HWL werden enkele stoffen gerapporteerd, waaronder neophytadiene. Na vergelijking met onze eigen resultaten leek deze stof de beste kanshebber voor de uiteindelijke identificatie.”
Een beetje geluk
Om dit vermoeden te toetsen werd neophytadiene in zuivere vorm besteld, en na een levertijd van drie weken was het raak. “We konden toen inderdaad bevestigen dat het om neophytadiene ging. Dat betekende feest bij AQZ, waar de succesvolle identificatie met gebak werd gevierd. En met complimenten voor de hele afdeling Organische chemie. De ontmaskering heeft veel flexibiliteit en doorzettingsvermogen gevraagd.”
De ontmaskering heeft veel flexibiliteit en doorzettingsvermogen gevraagd
Eerlijk is eerlijk: deze succesvolle identificatie lijkt dus ook een kwestie van slim laveren op toeval. “Klopt, want zonder die storing op ons eigen lab hadden we deze externe screening door anderen niet laten doen, en zou de identificatie door ons langer hebben geduurd.”
Hightech analyse
Een tweede spoor in de ontmaskering van neophytadiene, was het gebruik van hightech analyseapparatuur, zegt Jeroen. ”We hebben daarvoor een GCMS Orbitrap gebruikt. Waarom? Onze eigen massaspectrometer bepaalt de molecuulmassa tot afgeronde eenheden. Maar de meganauwkeurige Orbitrap meet de molecuulmassa tot op vijf decimalen achter de komma. Daarmee kunnen we een zeer nauwkeurige bruto molecuulformule bepalen.
Het voordeel daarvan is dat we een aantal kandidaatstoffen kunnen afstrepen van het verdachtenlijstje. Met de geavanceerde software is er bovendien meer kans op succesvolle identificatie van onbekende stoffen.
Omdat we dat apparaat zelf niet in huis hebben, stelde Gerard voor om hiervoor samen te werken met onze leverancier, Interscience. Die samenwerking is uniek te noemen, want we hebben dat nog niet eerder zo gedaan.”
Kortom: zowel de stoffenbibliotheek als de hightech Orbitrap waren cruciaal in de snelle identificatie van de onbekende stof.
Gerard de Kock besluit: “Gelukkig bleek het een stof te zijn van natuurlijke oorsprong, die geproduceerd wordt door algen. Waarschijnlijk komt de stof wel vaker voor in de Maas, maar niet in zulke hoge concentraties. En niet zo langdurig.”
Gelukkig bleek het een stof te zijn van natuurlijke oorsprong, die geproduceerd wordt door algen. Waarschijnlijk komt de stof wel vaker voor in de Maas, maar niet in zulke hoge concentraties. En niet zo langdurig.
Geïnteresseerd?
Neem contact op met Jeroen Roovers,
e-mail: J.Roovers@aqualabzuid.nl