Κατεύθυνση Χημική Ανάλυση-Έλεγχος Ποιότητας
Βιβλιοθήκη Σχολής Θετικών Επιστημών

2015-07-21

2015

Αλυγιζάκης Νικηφόρος

Θωμαΐδης Νικόλαος- Αναπλ. Καθηγητής ΕΚΠΑ, Κουππάρης Μιχαήλ - Καθηγητής ΕΚΠΑ, Ευσταθίου Κωνσταντίνος - Καθηγητής ΕΚΠΑ

Αξιολόγηση χημειομετρικών τεχνικών για την ανάλυση τάσεων απο μη στοχευμένη LC-QTOFMS ανάλυση λυμάτων

Ελληνικά

Evaluation of chemometric techniques for revealing trends using not-target screening approach from the analysis of wastewater by LC-QTOFMS

Καθημερινά αναδυόμενοι ρύποι εισέρχονται στο αποχετευτικό σύστημα σε μεγάλες
ποσότητες. Τα επίπεδα συγκεντρώσεων των διαφόρων ρύπων που εισάγονται στα
εισερχόμενα λύματα δεν παραμένουν σταθερά κατά τη διάρκεια μιας χρονικής
περιόδου (για παράδειγμα ανά ημέρα) αλλά διακυμαίνονται και ακολουθούν
διαφορετικές τάσεις και διαφορετικά προφίλ. Αυτές οι διακυμάνσεις επηρεάζονται
από πολλούς παράγοντες, όπως οι χρήσεις αυτών των ρύπων από τον άνθρωπο, για
παράδειγμα φαρμάκων από ασθενείς. Η έρευνα της διακύμανσης των συγκεντρώσεων
τόσο με στοχευμένο όσο και με μη στοχευμένο τρόπο στα εισερχόμενα υγρά απόβλητα
είναι σημαντική, διότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένα σύστημα προειδοποίησης
των επιπέδων ρύπανσης, μπορεί να παράσχει βαθύτερη κατανόηση της συμπεριφοράς
των οργανικών ρύπων στο περιβάλλον και επίσης μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερη
κατανόηση της χρήσης διαφόρων χημικών ουσιών από την κοινωνία.
Ο στόχος της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας ημιαυτοματοποιημένης
διαδικασίας για την ανίχνευση τάσεων στις εντάσεις των ουσιών που ανιχνεύονται
μεταξύ διαφορετικών χρονικών περιόδων, μέσω της χρήσης μιας διαδικασίας
βασισμένης σε αλγόριθμους από τρία πακέτα της στατιστικής γλώσσας R (XCMS,
CAMERA, TIMECOURSE). Το αποτέλεσμα της διαδικασίας αυτής είναι μια λίστα ιόντων
που επέδειξαν σημαντική διακύμανση κατά χρονική περίοδο λήψης δειγμάτων. Στη
συνέχεια πραγματοποιήθηκε ταυτοποίηση μερικών από αυτές τις ενώσεις με τη χρήση
μιας σειράς εργαλείων και μεθοδολογιών μη στοχευμένης ανάλυσης.
Για το σκοπό αυτό χρονικές ακολουθίες δειγμάτων συλλέχθηκαν από το κέντρο
επεξεργασίας λυμάτων της Αθήνας. Η ανάλυση τους πραγματοποιήθηκε με εκχύλιση
στερεής φάσης και υγροχρωματογραφία συνδεδεμένη με υψηλής διακριτικής
ικανότητας φασματομετρία μάζας (LC-HRMS). Πρώτα, έγινε η μετατροπή των
δεδομένων που προέκυψαν σε mzXML αρχεία με τη χρήση του λογισμικού ProteoWizard
τα οποία αποθηκεύτηκαν σε υποφακέλους στη διεύθυνση κλήσης της R. Η αναζήτηση
ιόντων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του αλγορίθμου centWave με
βελτιστοποιημένους παραμέτρους για τα δεδομένα που προέκυψαν από το σύστημα
LC-HRMS. Τα ιόντα που αναπαριστούν τον ίδιο αναλύτη σε όλα τα δείγματα
τοποθετούνται μαζί, ακολουθεί ευθυγράμμιση των χρωματογραφημάτων για διόρθωση
τυχόν ολισθήσεων, και συμπλήρωση των τιμών των εντάσεων για τους αναλύτες που
δεν ανιχνεύθηκαν σε κάποια δείγματα με κάποια χαμηλή τιμή έντασης. Έπειτα τα
ιόντα ομαδοποιούνται σύμφωνα με συντελεστή που αποδίδει το σχήμα της κορυφής
και σύμφωνα με το χρόνο ανάσχεσης. Τέλος εντός των ομάδων που προέκυψαν
αναζητούνται οι ισοτοπικές κορυφές και τα ιόντα προσθήκης και αποδίδονται στον
αντίστοιχο αναλύτη. Η λίστα μαζών με τα εμβαδά ολοκλήρωσης των κορυφών για κάθε
δείγμα υπόκειται σε στατιστική δοκιμασία Multivariate Empirical Bayes Approach,
η οποία θέτει σε προτεραιότητα τα ιόντα-μάζες σύμφωνα με το συντελεστή
Hotelling T2. Τα ιόντα που εμφανίζουν αξιοσημείωτη τάση απεικονίζονται αυτόματα
γραφικά και κατατάσσονται με βάση αυτόν τον συντελεστή. Έπειτα αναζητείται η
ταυτότητα των ιόντων-ουσιών αυτών ακολουθώντας μια μεθοδολογία ταυτοποίησης από
τα δεδομένα HRMS.
Η παρούσα προσέγγιση καθιστά εφικτή την καταγραφή των τάσεων συγκέντρωσης για
μεγάλο αριθμό συστατικών σε ένα σετ δειγμάτων. Επιπλέον, αυτή η μεθοδολογία
μπορεί να ανιχνεύσει γεγονότα απευθείας διάθεσης χημικών στο σύστημα
αποχέτευσης και για αυτό αποτελεί πολύτιμη πηγή πληροφορίας για της αρχές των
κέντρων επεξεργασίας λυμάτων.

Ανάλυση τάσεων, Στατιστική γλώσσα R, Αναδυόμενοι ρύποι, Μη στοχευμένη ανάλυση με φασματομετρία μαζών, Λύματα

Ναι

17-21

Ναι

63

161

https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/1316288/file.pdf

https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/1316288