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Revealing the impact of sample enrichment method on concentration and cytotoxicity of volatile disinfection byproducts in drinking water: A quantitative study for liquid-liquid extraction
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-09-01 , DOI: 10.1016/j.watres.2024.122370 Jiafu Li 1 , Wenshan Shi 2 , Yuting Liu 2 , Junlin Li 2 , Jingsi Chen 2 , Chengzhi Hu 3 , Huiyu Dong 3
Water Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-09-01 , DOI: 10.1016/j.watres.2024.122370 Jiafu Li 1 , Wenshan Shi 2 , Yuting Liu 2 , Junlin Li 2 , Jingsi Chen 2 , Chengzhi Hu 3 , Huiyu Dong 3
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Liquid-liquid extraction (LLE) combined with the N2 blow-down method is a promising tool for bioanalysis of drinking water. However, detailed information on which disinfection byproduct (DBP) classes are retained in LLE extracts is currently unavailable. In this study, the recovery of seven classes of volatile DBPs and total adsorbable organic halogens (TOX) during the LLE method, combined with three common N2 blow-down methods, for bioanalysis in real tap water was analyzed at a 2-L scale, along with their corresponding cytotoxicity. The total concentration of seven classes of volatile DBPs in drinking water in Suzhou ranged from 64.6 to 83.0 µg/L, with the majority contributed by trihalomethanes (THMs: 59.9 µg/L), haloaldehydes (HALs: 5.4 µg/L), haloacetamides (HAMs: 3.4 µg/L), and haloacetonitriles (HANs: 3.2 µg/L). During the LLE - N2 blow-down process for bioanalysis, about 69–85 % of targeted volatile DBPs and 64–75 % of TOX were lost, respectively. Seven classes of volatile DBPs accounted for 52.8–64.3 % and 23.8–61.3 % of TOX in tap water and LLE - N2 blow-down samples, respectively, suggesting that targeted aliphatic DBPs are the key contributors to TOX. Furthermore, although LLE - solvent exchange had a better recovery performance than other N2 blow-down methods, the recoveries of volatile DBPs using this method were still not ideal. For example, HALs and HAMs had a slightly better recovery (>50 %), while most volatile DBPs had a poor recovery, including iodo-trihalomethanes (I-THMs, 0 %), haloketones (28 %), THMs (26 %), halonitromethanes (33 %), and HANs (38 %). During LLE - solvent exchange, 31 % and 36 % of targeted DBPs and TOX, respectively, in real tap water can be retained, which shows better performance than non-ionic macroporous copolymers (XAD). More importantly, the water volume required in this method for cytotoxicity analysis is 2 L, which greatly reduces the burden of water sample collection, transport, and pre-treatment compared to XAD (which typically requires 5 or 10 L). In general, this paper reveals the fate of volatile DBPs during LLE - N2 blow-down and indicates that LLE - solvent exchange is a good substitute for the XAD method in bioanalysis.
中文翻译:
揭示样品富集法对饮用水中挥发性消毒副产物浓度和细胞毒性的影响:液-液萃取的定量研究
液-液萃取 (LLE) 与 N2 排污法相结合是一种很有前途的饮用水生物分析工具。但是,目前无法获得有关 LLE 提取物中保留哪些消毒副产物 (DBP) 类别的详细信息。在这项研究中,在 2 L 尺度上分析了 LLE 方法结合三种常见的 N2 排污方法在实际自来水中进行生物分析时七类挥发性 DBP 和总可吸附有机卤素 (TOX) 的回收率,以及它们相应的细胞毒性。苏州市饮用水中 7 类挥发性 DBP 的总浓度在 64.6 至 83.0 μg/L 之间,其中以三卤甲烷类 (THMs: 59.9 μg/L)、卤醛类 (HALs: 5.4 μg/L)、卤代乙酰胺类 (HAMs: 3.4 μg/L) 和卤代乙腈类 (HANs: 3.2 μg/L) 贡献最大。在用于生物分析的 LLE - N2 排污过程中,分别损失了约 69-85% 的靶向挥发性 DBP 和 64-75% 的 TOX。七类挥发性 DBP 分别占自来水和 LLE - N2 排污样品中 TOX 的 52.8-64.3% 和 23.8-61.3%,表明靶向脂肪族 DBP 是 TOX 的关键贡献者。此外,尽管 LLE - 溶剂交换比其他 N2 排污方法具有更好的回收性能,但使用该方法的挥发性 DBP 回收率仍然不理想。例如,HALs 和 HAMs 的回收率略好 (>50 %),而大多数挥发性 DBP 的回收率较差,包括碘三卤甲烷 (I-THM, 0 %)、卤酮 (28 %)、THM (26 %)、卤硝基甲烷 (33 %) 和 HANs (38 %)。在 LLE - 溶剂交换过程中,实际自来水中可以分别保留 31% 和 36% 的目标 DBP 和 TOX,这比非离子大孔共聚物 (XAD) 表现出更好的性能。 更重要的是,该方法中细胞毒性分析所需的水量为 2 L,与 XAD(通常需要 5 L 或 10 L)相比,这大大减轻了水样采集、运输和预处理的负担。总的来说,本文揭示了 LLE - N2 排污过程中挥发性 DBP 的命运,并表明 LLE - 溶剂交换是生物分析中 XAD 方法的良好替代品。
更新日期:2024-09-01
中文翻译:
揭示样品富集法对饮用水中挥发性消毒副产物浓度和细胞毒性的影响:液-液萃取的定量研究
液-液萃取 (LLE) 与 N2 排污法相结合是一种很有前途的饮用水生物分析工具。但是,目前无法获得有关 LLE 提取物中保留哪些消毒副产物 (DBP) 类别的详细信息。在这项研究中,在 2 L 尺度上分析了 LLE 方法结合三种常见的 N2 排污方法在实际自来水中进行生物分析时七类挥发性 DBP 和总可吸附有机卤素 (TOX) 的回收率,以及它们相应的细胞毒性。苏州市饮用水中 7 类挥发性 DBP 的总浓度在 64.6 至 83.0 μg/L 之间,其中以三卤甲烷类 (THMs: 59.9 μg/L)、卤醛类 (HALs: 5.4 μg/L)、卤代乙酰胺类 (HAMs: 3.4 μg/L) 和卤代乙腈类 (HANs: 3.2 μg/L) 贡献最大。在用于生物分析的 LLE - N2 排污过程中,分别损失了约 69-85% 的靶向挥发性 DBP 和 64-75% 的 TOX。七类挥发性 DBP 分别占自来水和 LLE - N2 排污样品中 TOX 的 52.8-64.3% 和 23.8-61.3%,表明靶向脂肪族 DBP 是 TOX 的关键贡献者。此外,尽管 LLE - 溶剂交换比其他 N2 排污方法具有更好的回收性能,但使用该方法的挥发性 DBP 回收率仍然不理想。例如,HALs 和 HAMs 的回收率略好 (>50 %),而大多数挥发性 DBP 的回收率较差,包括碘三卤甲烷 (I-THM, 0 %)、卤酮 (28 %)、THM (26 %)、卤硝基甲烷 (33 %) 和 HANs (38 %)。在 LLE - 溶剂交换过程中,实际自来水中可以分别保留 31% 和 36% 的目标 DBP 和 TOX,这比非离子大孔共聚物 (XAD) 表现出更好的性能。 更重要的是,该方法中细胞毒性分析所需的水量为 2 L,与 XAD(通常需要 5 L 或 10 L)相比,这大大减轻了水样采集、运输和预处理的负担。总的来说,本文揭示了 LLE - N2 排污过程中挥发性 DBP 的命运,并表明 LLE - 溶剂交换是生物分析中 XAD 方法的良好替代品。