Transformation products in the water cycle (II)

Transformation products (TPs) encountered in the water cycle are organic chemicals formed during biotic and abiotic processes, with potentially altered toxicity compared to their parent compounds1. Despite this having been described over thirty years ago in waste water treatment2, research on TPs in the water cycle is still considered an emerging field. In particular, transformation processes during drinking water treatment remain elusive, mainly due to the technical challenges to identify TPs. The high number of mainly unknown compounds, and their often low concentrations require non-target high-resolution tandem mass spectrometry (HR MS/MS) methods combined with novel data analysis approaches. Their often increased polarity compared to their parents potentially requires liquid chromatography (LC) online separation methods that are not based on reverse phase (RP) columns3-4. The combination of these novel methods enables non-target screening based identification which has been shown to be more selective than model-based prioritization5-6.
Following identification, the toxicity of the identified TPs can then be determined to evaluate their significance in risk assessment7-8. However, research on the identified TPs’ toxicity exceeded the scope of this project.

Transformatieproducten worden in de waterketen gevormd bij zowel biologische als technologische processen. Voor hun voorkomen in drinkwater(bronnen) is nog vrij weinig belangstelling en transformatieproducten bieden veel uitdagingen bij chemische analyse en identificatie. Dat verklaart waarom nog weinig studies naar transformatieproducten bestaan. Transformatieproducten zijn zeker relevant voor de drinkwatersector, zo blijkt uit interviews. Op basis van recente literatuur is een workflow ontwikkeld voor de efficiënte en semi- automatische monitoring van de vorming van transformatieproducten. Deze workflow is experimenteel getest voor één conventionele en één geavanceerde zuiveringstechniek (respectievelijk snelle zandfiltratie en ozonisatie). De transformatieproductenvorming van de organische microverontreinigingen carbamazepine, clofibrinezuur en metolachloor is tijdens deze processen gemonitord. De resultaten tonen aan dat de degradatie van de moederstoffen en de transformatieproductenvorming behandeling- en stof-specifiek zijn. Voorspellingen van transformatieproducten op basis van literatuurgegevens en geautomatiseerde modellen maken het identificeren van onbekende transformatieproducten makkelijker. De chemische structuur van het merendeel van de transformatieproducten kan echter niet worden geïdentificeerd en voor de meeste geïdentificeerde transformatieproducten ontbreekt een toxicologische risicobeoordeling.