This diploma thesis is focused on the determination of phosphodiesterase 5 selective inhibitors in communal waste waters. In this study phosphodiesterase inhibitors levels in municipal waste waters from sewage treatment plants with different numbers of equivalent inhabitants were analyzed. Namely it was sewage treatment plants in Brno – Modřice, Luhačovice and Hodonín. In each of the above mentioned facilities 24 - hour cumulated samples of the influent and effluent waste water were collected. On the Brno - Modřice sewage treatment plant also weekly monitoring of the concentration of phosphodiesterase inhibitors was realized.

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Ein Großteil der Lebensmittel wird in der heutigen Zeit vor allem aufgrund ihrer langen Haltbarkeit in Konservendosen verpackt. Zur Qualitätserhaltung des Lebensmittels werden Weißblechdosen im Innenbereich in der Regel mit einer Lackierung versehen. Lackrohstoffe sind dabei u. a. Phenol- und Epoxidharze, die als Basis- oder Vernetzerkomponente eingesetzt werden. Bei der Herstellung und Lagerung dieser Lebensmittel kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass es zur Migration von Bestandteilen aus der Kunststoffinnenbeschichtung in das Füllgut kommt. Toxikologisch und somit auch analytisch sind dabei vor allem die migrierenden Verbindungen unter 1000 Da von Interesse, da Substanzen mit einer Molmasse von über 1000 Da nur zu weniger als 1 % im Gastrointestinaltrakt absorbiert werden. Analytik von phenolischen Verbindungen Bei Untersuchungen zur Migration phenolischer Verbindungen unter Verwendung verschiedener Modellcoatings und Simulanzlösemittel wurden Konzentrationen an migrierenden phenolischen Substanzen in Summe bis 160 µg/dm² bestimmt, womit dieser Gehalt deutlich unter dem gesetzlichen Grenzwert für die Gesamtmigration von 10 mg/dm² liegt. Die Quantifizierung erfolgte dabei über SEC-FLD-Kalibriergeraden der für diese Coatings verwendeten Phenolharze. Tendenziell steigt dabei die Menge an übergehenden Verbindungen mit abnehmender Polarität der verwendeten Simulanzien. Ebenso abhängig vom Lösungsmittel ist die Molekulargewichts¬verteilung der im Migrat enthaltenen Phenole. So zeigte sich eine deutliche Verschiebung der phenolischen Verbindungen zu höheren Molekulargewichten mit abnehmender Polarität der Simulanzlösemittel. Mit wenigen Ausnahmen besitzen jedoch alle migrierenden Substanzen eine Molmasse von unter 1000 Da. Das beobachtete Migrationsverhalten kann u. a. auf die unterschiedliche Reaktivität der phenolischen Basismonomere der Harze zurückgeführt werden, wodurch die Fähigkeit variiert, unter den Einbrennbedingungen ein ausgeprägtes Netzwerk zu bilden. Zur näheren Charakterisierung der Phenolharze wurden einzelne Hauptverbindungen der RP-HPLC-FLD-Chromatogramme identifiziert. Über Derivatisierungsreaktionen mit Picolinsäure, Essigsäureanhydrid sowie Dansylchlorid konnten Informationen zur Anzahl an alkoholischen und phenolischen Hydroxylgruppen im Molekül erhalten werden. Mit dem Wissen um die eingesetzten Phenolmonomere und einer eventuellen Veretherung konnten Strukturvorschläge erstellt werden. Die Quantifizierung der migrierenden phenolischen Verbindungen in Migraten kommerzieller Coatings in Summe wurde über eine universell anwendbare Kalibrierung angestrebt. Dazu wurden 17 verschiedene Phenolharze bezüglich der Steigung der SEC-FLD-Kalibriergeraden, des mittleren Molekulargewichtes, der Hydroxylzahl und dem Verhältnis OH-Gruppen/Molekül charakterisiert. Wie erwartet steigt mit wenigen Ausnahmen die Anzahl der OH-Gruppen im Molekül tendenziell mit dem mittleren Molekulargewicht. Es zeigte sich zudem, dass die verschiedenen Phenolharze in ihren fluorophoren Eigenschaften stark variieren. Die Steigung der SEC-FLD-Kalibriergeraden konnte zudem in keine Korrelation mit einem anderen ermittelten Parameter gebracht werden. Die Anwendung einer universellen Kalibriergerade zur Quantifizierung war deshalb nicht möglich. Die Größenordnungen der Migratkonzentrationen konnten daher nur über die zwei im Anstieg am stärksten variierenden SEC-FLD-Kalibriergeraden abgeschätzt werden. Bei der Analyse kommerzieller Epoxy-Phenol-Coatings war im Gegensatz zu Polyester-Phenol-Coatings die isolierte Detektion der phenolischen Verbindungen im Migrat mittels Fluoreszenz nicht möglich, da sowohl Epoxide als auch Phenole fluorophorer Eigenschaft besitzen. Es wurde daher eine Methode zur Abtrennung der Phenole von anderen im Migrat enthaltenen Subtanzen auf Basis eines Anionenaustauschermaterials entwickelt. Dabei wurde die Eigenschaft der Phenole genutzt, im basischen Milieu Phenolate zu bilden. Diese, aber auch Säuren adsorbieren am Austauschermaterial, während Epoxide oder Polyester nicht retardiert werden. Für zwei kommerzielle Epoxy-Phenol-Coatings konnte somit der Anteil an phenolischen Verbindungen im Migrat zu 7 und 28 % bestimmt werden. Mittels RP-HPLC/ESI-MS war es möglich, einige der phenolischen Verbindungen in diesen Migraten zu identifizieren. Dabei handelt es sich um nichtepoxidierte BPA-Derivate der Epoxidkomponente des Coatings, die aufgrund des BPA-Grundkörpers eine phenolische Hydroxylgruppe besitzen. Phenolische Vernetzungsprodukte beider Basisharze konnten dagegen nicht identifiziert werden. Die Menge an migrierenden phenolischen Verbindungen der beiden Epoxy-Phenol-Coatings konnte über die Kalibration eines niedermolekularen Epoxidharzes zu 0,1 mg/dm² bzw. 0,27 mg/dm² abgeschätzt werden. Während für einzelne phenolische Verbindungen gesetzliche Grenzwerte für die Migration bestehen, gibt es für Oligomere, mit Ausnahme von BPA keine spezifischen Migrationslimits. Ebenso sind in der Literatur kaum toxikologische Untersuchungen zu Phenololigomeren zu finden. Um einen ersten Einblick in die toxikologische Relevanz migrierender phenolischer Verbindungen zu erhalten, wurden mehrere kommerzielle als auch selbst synthetisierte phenolische Standardsubstanzen und verschiedene Molekulargewichtsfraktionen eines Phenolharzes, im Fischembryotest an Eiern des Zebrabärblings (Brachydanio rerio) nach DIN 38415-T647 und/oder Neutralrottest an Hep-G2 und HT-29 Zellen untersucht. Die stärksten Effekte im Fischembryotest bewirkte das Trimer BPM, hier reichte bereits eine Konzentration von etwa 2 mg/l aus, um 50 % der Fischembryonen letal zu schädigen. Im Gegensatz dazu waren beim Dimer 5-Hydroxymethyl-2,4´-dihydroxydiphenylmethan (M 230) mit einem EC50-Wert von 170 mg/l die geringste toxikologische Wirkung zu beobachten. Für alle anderen Subtanzen konnten EC50-Werte im Bereich 20 - 100 mg/l bestimmt werden. Tendenziell zeichnete sich dabei eine Zunahme der EC50-Werte mit steigender Lipophilie, ausgedrückt über den KOW-Wert ab, was auf den Aufbau der Fischeier zurückzuführen ist. So müssen die zu untersuchenden Xenobiotika mehrere lipophile Membranen durchdringen, um am eigentlichen Wirkungsort Einfluss auf die Embryonalentwicklung nehmen zu können. Im Zelltest konnten tendenziell ähnliche Ergebnisse ermittelt werden wie im Fischembryotest, wobei in der Regel die Hep-G2 Zellen empfindlicher reagieren als die HT-29 Zellen. Während für Phenol im untersuchten Konzentrationsbereich keine toxischen Effekte beobachtet werden konnten, liegen die EC50-Werte für das Trimer BPM, analog zum Fischembryotest deutlich unter 10 mg/l. Für die anderen Verbindungen wurden EC50-Werte zwischen 16 und 100 mg/l bestimmt. Analog zu den Untersuchungen der Einzelsubstanzen zeigte sich auch bei den 5 untersuchten Molekulargewichtsfraktionen zwischen 0 und 1000 Da, dass das toxikologische Potential im niedermolekularen Bereich (0 - 200 Da) gegenüber den Fraktionen 200 400 und 400 600 Da vergleichsweise gering ist. Bereits 25,1 mg/l bzw. 17,3 mg/l der Fraktionen 200 400 Da und 400 600 Da waren in den Tests ausreichend, um alle Embryonen letal zu schädigen. Im Molekulargewichtsbereich über 600 Da konnten dagegen lediglich subletale oder gar keine Missbildungen beobachtet werden. Analytik von Epoxiden In der amtlichen Überwachung beschränkt sich die Analytik von Epoxidverbindungen bisher auf die Bestimmung rechtlich geregelter Einzelsubstanzen. Eine Summenmethode zur Erfassung aller in einem Migrat enthaltenen Substanzen mit reaktionsfähigen Oxirangruppen, wodurch das gesamte Reaktionspotential erfasst werden kann, liegt dagegen nicht vor. Zur selektiven Erfassung aller oxirangruppenhaltigen Verbindungen wurde daher mittels statistischer Versuchsplanung eine Derivatisierung mittels Cysteamin entwickelt. Die Reaktion mit Cysteamin erfolgt dabei nach Abtrennung der Substanzen > 1000 Da mittels Größenausschlusschromatographie. Im Anschluss werden die Derivate durch Zugabe eines Kationenaustauschers aus der Lösung entfernt. Durch den Vergleich der RP-HPLC-FLD Chromatogramme vor und nach der Aufarbeitung können Substanzen mit intakten Oxirangruppen somit einfach erkannt werden. Eine quantitative Abschätzung der enthaltenen Epoxidverbindungen ist bei Lacken auf Basis von BPA-Harzen über die BPA-Chromophorkonzentration möglich. Bei der Untersuchung von 5 kommerziellen Coatings wurden in den einzelnen Migraten recht unterschiedliche Gehalte an Substanzen mit intakten Epoxidgruppen ermittelt. Ebenso ist die Anzahl der oxriangruppenhaltigen Verbindungen, auf die sich dieser Gehalt verteilt sehr unterschiedlich, was möglicherweise an unterschiedlichen Einbrennzeiten, -temperaturen aber auch der Menge an Lack pro m² und an der Art und Menge des Reaktionspartners liegt. Für die Konzentration der epoxidischen Verbindungen in den Coatingmigraten wurden Werte zwischen 18,5 und 835 µg/dm² bestimmt. Dies entspricht einem Anteil der reaktionsfähigen Substanzen an der Fraktion unter 1000 Da berechnet über die Flächen im Chromatogramm zwischen 2,6 und 76,3 %. Neben dem Einsatz als Basismaterial für Konservendoseninnenbeschichtungen werden Epoxidharzsysteme auch in Zubereitungen wie Grundierungen, Füllmassen, Lacken oder Klebstoffen für die Bauchemie vielfach in verschiedenen Mischungen (aromatische, aliphatische oder cycloaliphatische Glycidylether bzw. Siloxanglycidylether) eingesetzt. Durch den Kontakt dieser Materialien mit der Haut kann es zu Kontaktekzemen kommen, deren Ursache durch Epikutantests (Patchtests) mit den potentiell auslösenden Substanzen ermittelt werden kann. Der Umfang der in den Standardtestsystemen enthalten Testsubstanzen entspricht dabei jedoch nicht dem Spektrum der in der Industrie verwendeten Materialien. Über die genaue Zusammensetzung der in den Patchtest´s eingesetzten Materialien ist zudem wenig bekannt. Durch die Analyse einer Vielzahl von Patchtestsubstanzen und industriellen Epoxidkomponenten mittels RP-HPLC/UVD bzw. -ELSD Chromatographie und die Identifizierung der enthaltenen Verbindungen über RP-HPLC/ESI-MSD, konnte ein genaueres Bild über den Charakter dieser Materialen gewonnen werden. Bei den BPA- und BPF-Harzen wurden überwiegend Monomere, die entsprechenden Di- und Trimere aber auch dessen hydrolysierte Verbindungen identifiziert. Im Gegensatz dazu liegen bei den analysierten aliphatischen Produkten z. T. die reinen Glycidylether gar nicht oder nur in geringen prozentualen Anteilen vor. Vielmehr wird durch die sauer geführte Reaktion bei den aliphatischen Verbindungen die Bildung von 1,3 Chlorhydrinen als Nebenreaktion zur 1,2 Chlorhydrinbildung gefördert, wodurch eine beträchtliche Menge an Substanzen, die nicht verseifbares Chlor enthalten, in den Materialien vorhanden ist. Um die enthaltenen Verbindungen von aliphatischen und cycloaliphatischen Epoxidzubereitungen quantifizieren zu können, wurde eine Derivatisierung mit einem selbst synthetisierten Fluorophor (5-(Dimethylamino)-N-(2-mercaptoethyl)-1-naphthalen-sulfonamid) entwickelt. Dadurch konnten auch Verbindungen erfasst werden, die aufgrund ihrer Flüchtigkeit mittels ELSD nicht detektierbar waren. Bei der Analyse von Handelsprodukten zeigte sich, dass die einzelnen Komponenten in ihrer Zusammensetzung gut mit den untersuchten aromatischen und aliphatischen Rohmaterialien vergleichbar sind. Bei entsprechend eingesetzten Patchtestsubstanzen spiegeln diese somit die Produkte gut wieder, mit denen die Patienten in Kontakt kommen.

Die Aufgabenstellung der vorliegenden Arbeit ergab sich aus der Notwendigkeit organische Schwefelverbindungen in stark belasteten wäßrigen Proben zu identifizieren, um das toxische Potential dieser Wässer abschätzen zu können. Bei der chromatographischen Trennung und Identifizierung der einzelnen Komponenten traten insbesondere dann Probleme auf, wenn die einzelnen Komponenten in Konzentrationsbereichen auftraten die um Größenordnungen differierten. Da auch durch selektive Detektion unbekannte Komponenten nicht direkt identifiziert werden können, wurde angestrebt durch geeignete Probenvorbereitungsschritte einerseits die gesuchten Zielsubstanzen anzureichern und andererseits störende Matrixbestandteile abzutrennen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es effektive und möglichst selektive Verfahren zu entwickeln, um organische Schwefelverbindungen aus wäßrigen Proben anzureichern. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Möglichkeiten erarbeitet. Für die Anreicherung von leicht- bis mittelflüchtigen Substanzen erwies sich die Adsorption an Ag2S aus der Gasphase als geeignet. Zur Extraktion mittel- bis schwerflüchtiger Verbindungen wurde eine Festphasenextraktionstechnik an einem mit Blei(II)ionen modifizierten Kationenaustauschermaterial entwickelt. Ein Vergleich beider Techniken erfolgte mit dem Verfahren der Festphasenmikroextraktion (SPME). Die adsorptive Anreicherung an Ag2S wurde mit einem Membranextraktionsschritt (ME) , Thermodesorption (TD) und GC/MS gekoppelt. Wie die SPME kann sie für den Nachweis leicht- bis mittelflüchtiger Verbindungen aus flüssigen, festen und gasförmigen Proben eingesetzt werden. Gegenüber der Festphasenmikroextraktion ermöglicht sie den Einsatz größerer Probemengen, was in niedrigeren Nachweisgrenzen (oberer bis mittlerer ng/l-Bereich) resultiert. Nachteile der entwickelten Technik bilden der höhere experimentelle Aufwand und die längeren Analysenzeiten. Das Festphasenextraktionsverfahren an dem mit Pb(II)ionen beladenen Kationenaustauschermaterial erlaubt gegenüber der SPME ebenfalls die Anwendung größerer Probenmengen und höherer Konzentrationen. Beide Verfahren zeigen vergleichbare Nachweisgrenzen (unterer µg/l - bis oberer ng/l-Bereich) für die verwendeten Modellsubstanzen. Sowohl durch die adsorptive Anreicherung an Silbersulfid als auch durch die Festphasenextraktion an Pb(II)-modifizierten Ionenaustauschmaterialien wird die Identifizierung unbekannter organischer Schwefelverbindungen in stark belasteten Proben erheblich erleichtert. Beide Methoden bilden als einfache und leistungsfähige Techniken wirkungsvolle Ergänzungen zu bereits etablierten Anreicherungsverfahren. Neben der Identifizierung und Analyse können die Techniken ebenfalls zur Entfernung von schwefelhaltigen Substanzen aus verschiedenen Matrizes dienen. Anwendungsmöglichkeiten der entwickelten Methoden bestehen neben der Umweltanalytik auch in der Lebensmittelchemie.

Elevated levels of trace elements in the environment are of great concern because of their persistence, and their high potential to harm living organisms. The exposure of aquatic biota to trace elements can lead to bioaccumulation, and toxicity can result. Furthermore, the transfer of these elements through food chains can result in exposure to human consumers. Sea-fill or coastal fill sites are among the major anthropogenic sources of trace elements to the surrounding marine environment. For example, in the Maldives, Thilafushi Island is a sea-fill site consisting of assorted municipal solid waste, with multiple potential sources of trace elements. However, there is limited data on environmental trace element levels in the Maldives, and although seafood is harvested from close to this site, there is no existing data regarding trace element levels in Maldivian diets. Following the Christchurch earthquakes of 2011,

Les agents anti-infectieux sont utilisés pour traiter ou prévenir les infections chez les humains, les animaux, les insectes et les plantes. L’apparition de traces de ces substances dans les eaux usées, les eaux naturelles et même l’eau potable dans plusieurs pays du monde soulève l’inquiétude de la communauté scientifique surtout à cause de leur activité biologique. Le but de ces travaux de recherche a été d’étudier la présence d’anti-infectieux dans les eaux environnementales contaminées (c.-à-d. eaux usées, eaux naturelles et eau potable) ainsi que de développer de nouvelles méthodes analytiques capables de quantifier et confirmer leur présence dans ces matrices. Une méta-analyse sur l’occurrence des anti-infectieux dans les eaux environnementales contaminées a démontré qu’au moins 68 composés et 10 de leurs produits de transformation ont été quantifiés à ce jour. Les concentrations environnementales varient entre 0.1 ng/L et 1 mg/L, selon le composé, la matrice et la source de contamination. D’après cette étude, les effets nuisibles des anti-infectieux sur le biote aquatique sont possibles et ces substances peuvent aussi avoir un effet indirect sur la santé humaine à cause de sa possible contribution à la dissémination de la résistance aux anti-infecteiux chez les bactéries. Les premiers tests préliminaires de développement d’une méthode de détermination des anti-infectieux dans les eaux usées ont montré les difficultés à surmonter lors de l’extraction sur phase solide (SPE) ainsi que l’importance de la sélectivité du détecteur. On a décrit une nouvelle méthode de quantification des anti-infectieux utilisant la SPE en tandem dans le mode manuel et la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). Les six anti-infectieux ciblés (sulfaméthoxazole, triméthoprime, ciprofloxacin, levofloxacin, clarithromycin et azithromycin) ont été quantifiés à des concentrations entre 39 et 276 ng/L dans les échantillons d’affluent et d’effluent provenant d’une station d’épuration appliquant un traitement primaire et physico- chimique. Les concentrations retrouvées dans les effluents indiquent que la masse moyenne totale de ces substances, déversées hebdomadairement dans le fleuve St. Laurent, était de ~ 2 kg. En vue de réduire le temps total d’analyse et simplifier les manipulations, on a travaillé sur une nouvelle méthode de SPE couplée-LC-MS/MS. Cette méthode a utilisé une technique de permutation de colonnes pour préconcentrer 1.00 mL d’échantillon dans une colonne de SPE couplée. La performance analytique de la méthode a permis la quantification des six anti-infectieux dans les eaux usées municipales et les limites de détection étaient du même ordre de grandeur (13-60 ng/L) que les méthodes basées sur la SPE manuelle. Ensuite, l’application des colonnes de SPE couplée de chromatographie à débit turbulent pour la préconcentration de six anti-infectieux dans les eaux usées a été explorée pour diminuer les effets de matrice. Les résultats obtenus ont indiqué que ces colonnes sont une solution de réchange intéressante aux colonnes de SPE couplée traditionnelles. Finalement, en vue de permettre l’analyse des anti-infectieux dans les eaux de surface et l’eau potable, une méthode SPE couplée-LC-MS/MS utilisant des injections de grand volume (10 mL) a été développée. Le volume de fuite de plusieurs colonnes de SPE couplée a été estimé et la colonne ayant la meilleure rétention a été choisie. Les limites de détection et de confirmation de la méthode ont été entre 1 à 6 ng/L. L’analyse des échantillons réels a démontré que la concentration des trois anti-infectieux ciblés (sulfaméthoxazole, triméthoprime et clarithromycine) était au dessous de la limite de détection de la méthode. La mesure des masses exactes par spectrométrie de masse à temps d’envol et les spectres des ions produits utilisant une pente d’énergie de collision inverse dans un spectromètre de masse à triple quadripôle ont été explorés comme des méthodes de confirmation possibles. / Anti-infectives are used to treat or prevent infections in humans, animals, insects and plants. The occurrence of traces of these substances in wastewaters, natural waters and even drinking water has caused concern among the scientific community especially because of their biological activiy. The goal of this research was to study the occurrence of anti-infectives in contaminated environmental waters (wastewaters, natural waters, and drinking water) and to develop new analytical methods able to quantitate and confirm their presence in these matrices. A meta-analysis on the occurrence of anti-infectives in contaminated environmental waters demonstrated that at least 68 parent compounds and 10 transformation products have been quantified to date. Environmental concentrations vary between 0.1 ng/L and 1 mg/L depending on the compound, the matrix and the source of contamination. According to this study, detrimental effects of anti-infectives on aquatic biota are possible and these substances could also affect indirectly human health because of their possible contribution to the dissemination of antibiotic resistance in bacteria. Preliminary tests on the development of a method of determination of anti-infectives in wastewaters showed the main difficulties to overcome during solid-phase extraction (SPE) as well as the importance of the detector selectivity. A novel method of determination of anti-infectives was described using off-line tandem SPE and liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Six target anti-infectives (sulfamethoxazole, trimethoprim, ciprofloxacin, levofloxacin, clarithromycin and azithromycine) were quantitated at concentrations between 39 and 276 ng/L in samples of influent and effluent collected from a primary and physico-chemical wastewater treatement plant. Reported effluent concentrations indicate that the mean mass of these substances discharged daily in the St. Lawrence River was ~ 2 kg. In order to reduce total analysis time and simplify sample preparation, a new on-line SPE-LC-MS/MS was presented. This method used a column-switching technique to preconcentrate 1.00 mL of sample in an on-line SPE column. Method analytical performance allowed the quantitation of six anti-infectives in municipal wastewaters and limits of detection were of the same magnitude (13-60 ng/L) than methods based in offline SPE. Next, the application of turbulent flow chromatography on-line SPE columns for the preconcentration of six anti-infectives in wastewaters was explored. Results showed that these columns are an interesting alternative to traditional on-line SPE columns. Finally, in order to allow analysis of anti-infectives in surface and drinking water, we developed an on-line SPE-LC-MS/MS method using large-volume injections (10 mL). Breakthrough volumes of several on-line SPE columns were estimated and the column having the best retention, Strata-X, was chosen. Method detection and confirmation limits were between 1 and 6 ng/L. Analysis of real samples indicated that the concentration of the three target anti-infectives (sulfamethoxazole, trimethoprim and clarithromycin) was lower that the method detection limits. Accurate mass measurement by time-of-flight mass spectrometry and product ion spectra obtained by a reversed-energy ramp in a triple quadrupole mass spectrometer were explored as alternative confirmation methods.

M. Tech. (Biotechnology) Vaal University of Technology / One of the major problems encountered in qualitative and quantitative determination of residual pesticides by gas chromatography is the matrix effects. Matrix components have a considerable effect on the way analysis is conducted and the quality of results obtained, introducing problems such as inaccurate quantification, low analyte delectability and reporting of false positive or even false negative results. It was aimed to develop and validate a suitable method for counteracting the matrix effects so as to improve the detection and quantification of selected organochlorine pesticide residues from real water samples. The real water samples used were sampled from three points along the Jukskei River catchment area in Gauteng, South Africa for a period of 7 months from January to July 201 0 so as to create a representative sample. An automated solid phase extraction (SPE) method coupled to Gas ChromatographyMass Spectrometry (GC-MS) method for the analysis of 20 selected organochlorine pesticides was developed and validated for the purposes of studying the matrix effects. The analytical method showed a significant degree of validity when tested against parameters such as linearity, repeatability and sensitivity. Endosulphan beta, 4,4' Dichlorodiphenyldichloroethane, and Heptachlor-epoxide had the broadest linear calibration ranges of 1 ppm- 0.0156 ppm. Benzene hexachloride (BHC) delta and Lindane had the lowest statistical limits of detection of 0.018 ppm. Statistical hypothesis testing indicated that there was significant linearity in all selected organochlorine calibration curves. Four different reversed sorbent phases, including LC18, SC18- E and Strata-X (styrene divinyl benzene) were tested for organochlorine retention efficiency. The LC-18 200 mg cartridge proved to be the most robust and effective sorbent phase as it produced better recoveries varying from 90-130% for most analytes. A breakthrough volume of 100 ml for the LC-18 200 mg cartridge was determined using an optimum matrix load curve. It was then concluded that the method developed was suitable for further research towards the influence of the matrix on selective determination of the selected organochlorine pesticides. Four different calibration methods, namely matrix-free external standard, matrixmatched external standard, matrix-free internal standard and matrix-matched internal standard were applied to test the efficiency of computing recoveries. All calibration curves for the 20 organochlorine pesticides showed significant linearity > 0.99 when plotted on both Chemstation and Excel. The calibration methods were tested on three different matrices composed of a high sample matrix (synthetic matrix), a low sample matrix (real sample matrix) and a no sample matrix (ultrapure water). Statistical hypothesis testing led to the decision that there are significant differences between the mean recoveries of the three water sample matrices and also that the differences in the mean recoveries of the three sample matrices are independent of the both the two calibration techniques (internal standard and external standard) and calibration types (matrix-matched and matrix-free) applied. This led to the overall conclusion that the matrix effects have an overwhelming influence on the selective determination of the selected organochlorine pesticides.

Kokzidiostatika werden in der Kleintiermast als Futtermittelzusatzstoffe zur Vorbeugung der Kokzidiose eingesetzt. Die Verwendung der Wirkstoffe ist in der Europäischen Union gesetzlich geregelt und unterliegt der amtlichen Lebens- und Futtermittelkontrolle. In der vorliegenden Arbeit wurden Methoden zur flüssigchromatographisch tandem-massen¬spektro¬metrischen (LC-MS/MS-) Bestimmung von Kokzidiostatika in Futtermitteln und in Ei entwickelt. Durch Bestandteile des Probenmaterials traten Störungen des Analytsignals auf. Die Untersuchung solcher Matrixeffekte ist in der pharmazeutischen und der Pestizidanalytik üblich. Zu Matrixeffekten bei der LC-MS/MS-Analytik in Futtermitteln gibt es kaum Daten. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit war daher die Untersuchung der Einflussfaktoren auf Matrixeffekte bei der Analyse von Kokzidiostatika. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse wurde eine Methode zur Bestimmung von Verschleppungen von Kokzidiostatika in Futtermittel für Nichtzieltierarten entwickelt und validiert. Weitere LC-MS/MS-Methoden wurden zur Bestimmung Maduramicins in Futtermittel, Eiweiß und Eigelb optimiert. Diese wurden zur wurden zur Untersuchung des Übergangs des Kokzidiostatikums aus dem Futtermittel in das Ei benötigt. Dazu wurde eine Fütterungsstudie mit Legehennen durchgeführt. Futtermittel mit drei Konzentrationen von Maduramicin bis zum Höchstgehalt in Futtermittel für Nichtzieltierarten wurden hergestellt und je einer Gruppe von Legehennen verabreicht. Das aufgenommene Maduramicin ging ausschließlich ins Eigelb über, es ergab sich eine Carry-over-Rate von 8 %. Der für Eier festgelegte Höchstgehalt von 2 µg/kg wurde überschritten, obwohl die Konzentrationen Maduramicins in den verfütterten Futtermitteln unterhalb des Höchstgehaltes für Futtermittel lagen. Als Folge dieser Ergebnisse wurde der Maduramicin-Höchstgehalt in Ei auf 12 µg/kg angepasst. Der in Verordnung (EG) Nr. 124/2009 festgelegte Höchstgehalt wurde durch die Verordnung (EU) 610/2012 geändert. / Prevention of coccidosis by anticoccidial feed additives is of great economic importance in poultry farming. Application of these substances is regulated by European law and is a matter of official feed and food control requiring appropriate determination methods for coccidiostats. In this study, liquid chromatographic tandem mass spectrometric (LC-MS/MS-) methods for the quantification of coccidiostats in feed and eggs were developed. The influence of the sample material resulted in poor method performance. These matrix effects are intensively investigated in other analytical fields like drug or pesticide analysis. In contrast, there are limited data concerning matrix effects in LC-MS/MS analysis in feedingstuffs. This study therefore focussed on the systematic investigation of factors influencing matrix effects during analysis of coccidiostats. The findings were implemented in the development and validation of a method for the determination of cross-contamination levels of authorized coccidiostats in feed for non-target animals. This method was optimized for the determination of the anticoccidial feed additive maduramicin in feed, egg white, and egg yolk for a carry-over study. By means of the conducted feeding trial with laying hens the carry-over of maduramicin from feed into eggs was comprehensively characterized. Three feedingstuffs containing different levels of maduramicin up to the maximum tolerable level in non-target animal feed were prepared and fed to groups of ten laying hens. Maduramicin is exclusively transferred into egg yolk, and a carry-over rate into whole eggs of 8 % was calculated. Although the applied diets were in compliance with the maximum level in feed, resulting concentrations in whole eggs exceeded the maximum level in eggs. As a consequence of these findings, the maximum permitted level of maduramicin in eggs was adapted to 12 µg/kg. The maximum level assigned by Regulation (EC) No. 124/2009 was amended in Regulation (EU) 610/2012.

A ocorrência de fármacos residuais no meio ambiente pode levar a efeitos adversos, tanto em organismos aquáticos como em terrestres. Os fármacos, tanto humanos como de uso veterinário, são absorvidos pelo organismo e estão sujeitos a reações metabólicas e, uma quantidade significativa dessas substâncias, tanto a original como seus metabólitos, são excretadas. Por não serem facilmente biodegradáveis, terem propriedades farmacológicas danosas quando administrados indevidamente, através de água contaminada, é crescente a preocupação com o destino destes fármacos residuais, principalmente com relação à avaliação de risco ambiental. A ocorrência destes resíduos, principalmente em águas superficiais e sistemas de abastecimento, vem sendo objeto de estudos em diversos países, principalmente na Europa. Por isso, a detecção, a eliminação e a investigação do destino destes compostos estrógenos em ecossistemas aquáticos têm tido prioridade na química ambiental. Estes produtos são encontrados nos corpos d\'água em baixas concentrações, de \'mü\'g L-1 a \'eta\'g L-1 e, mesmo assim, podem afetar os organismos por meio da bioacumulação. Estudos toxicológicos relacionados a efeitos crônicos em organismos expostos, são escassos. O objetivo do projeto foi adaptar e validar a metodologia analítica, e monitorar a presença de resíduos de hormônios nas águas dos Rios Corumbataí e Piracicaba e amostras de água de abastecimento da cidade de Piracicaba, SP, Brasil. Foram coletadas amostras de água bruta dos Rios Piracicaba e Corumbataí e água de abastecimento residencial da cidade de Piracicaba, SP, no período de novembro de 2007 a abril de 2009. Dentre os hormônios estudados estão o 17\'alfa\'-etinilestradiol (17\'alfa\'-EE2), 17\'beta\'-estradiol (17\'beta\'-E2) e estriol (E3). O método foi baseado na extração em fase sólida (SPE) e cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC-DAD) / The occurrence of drug residues in the environment may lead to adverse effects, both on land and aquatic organisms. The drugs, for human and veterinary use, are absorbed by the organism and are subjected to metabolic reactions and a significant amount of these substances, both the original and its metabolites are excreted. By being not easily biodegradable and by having harmful pharmacological properties when administered through contaminated water, there is a growing concern about the fate of these residual drugs, especially in respect to the assessment of environmental risks. The occurrence of these residues, especially in surface Waters and water supplies has been the subject of studies in several countries, mainly in Europe. Therefore, detection, investigation and disposal of the fate of these estrogens compounds in aquatic ecosystems have a high priority in the field of environmental chemistry. These products are found in water bodies in low concentrations, from \'mü\'g L-1 a \'eta\'g L-1 and can still affect the organisms due to bioaccumulation. Toxicological studies related to chronic effects in the exposed organisms are scarce. The goals of this project was to adapt and validate the analytical methodology, and monitor the presence of hormone residues in the Waters of the Corumbataí and Piracicaba rivers and samples of water supply from the city of Piracicaba, SP, Brazil. We collected samples of raw water from the rivers of Piracicaba and Corumbataí and residential water supply from the city of Piracicaba in the period November 2007 to April 2009. Among the hormones studied are the 17\'alfa\'-ethinylestradiol (17\'alfa\'-EE2), 17\'beta\'-estradiol (17\'beta\'-E2) and estriol (E3). The method is based on solid phase extraction (SPE) and high performance liquid chromatography (HPLC-DAD)

Apresenta-se a comparação de duas metodologias para pré-concentração e determinação de Cd em amostras de águas estuarinas e água de mar. As metodologias comparadas foram a extração líquido-líquido no ponto nuvem e a extração por retenção dos analitos em fase sólida. Em ambos os métodos houve necessidade de formação de complexos de Cd previamente à extração. Dois agentes complexantes foram testados o O-O dietilditiofosfato (DDTP), e 1-(2- tiazolilazo)-2-naftol (TAN). A extração no ponto nuvem foi realizada utilizando o surfactante não iônico octil fenoxipolietoxietanol (Triton X-114) que à temperatura de \'40 graus\'C forma uma fase micelar viscosa de volume reduzido. Após separação das micelas, estas foram dissolvidas em solução de ácido nítrico facilitando a análise por ICP OES. A pré-concentração em fase sólida por retenção dos íons complexados foi realizada colocando-se uma coluna de Amberlite XAD 4 em sistema em fluxo. Foram ajustadas as vazões de carregamento da coluna e eluição de forma a aumentar os fatores de pré-concentração. Os volumes das soluções finais foram de 2 mL de forma a obter resultados em triplicata na análise por ICP OES. A quantificação foi efetuada pelo método das adições de padrão. Os dois procedimentos foram comparados considerando as eficiências relativas de pré-concentração, a facilidade para efetuar os procedimentos e a percentagem de recuperação das medidas / Two methodologies for determination of Cd in estuarine and seawater samples were studied. The methodologies for pre-concentration of analytes by surfactant-mediated cloud point extraction and solid phase retention in a resin column were compared. In both cases the prior formation of Cd ions complexes with O,O-diethyldithiophosphate (DDTP) and 1-(2-thiazolylazo)-2-naphtol (TAN) was carried out. The Cloud point extraction was attained with the non ionic surfactant ctylphenoxypolyethoxyethanol (Triton X-114) at \'40 graus\'C . The reduced volume of surfactant micelles was easily separated and dissolved using the solution containing nitric acid which facilitate the analysis by ICP OES. The solid phase pre-concentration was performed by retention of the complexed ions in the Amberlite XAD 4 resin column in a flow scheme. The flow-rates for sample loading and elution were adjusted to increase the preconcentration factor. The final volumes collected of 2 mL were further analyzed in triplicate by ICP OES. Quantification was performed by the standard addition method. Both pre-concentration procedures were compared considering the relative efficiencies, the complexity of procedures and recovery percent of results