Rapid Analytical Method of Volatile- and Semivolatile Organic Compounds in Water and their Monitoring in Water Treatment Plants

A gas chromatography-mass spectrometric (GC-MS) assay method was developed for the rapid and sensitive determination of volatile- and semivolatile organic compounds in water. Two hundreds mL of water sample was extracted in a 250 mL separatory funnel with 1 ml of pentane at pH 6.5. Fluorobenzene and 1,2-dichlorobenzene-d4 as internal standards were added to water sample and the solution was mechanically shaken for 5 min and analyzed by GC-MS (selected ion monitoring) without more any concentration or purification steps. The peaks had good chromatographic properties and the extraction of these compounds from water also gave relatively high recoveries with small variations. The range of detection limits of the assay was 0.5-10 ng/L. Turnaround time for up to about 40 samples was one day. This method is simple, convenient, and can be learned easily by relatively inexperienced personnel. This method was used to analyze 15 volatile- and semivolatile organic compounds in water of a Lake, and raw and treated water from three Water Treatment Plants in Korea. As the analytical results, benzene, toluene, xylene, isopropylbenzene, 1,3,5-trimethylbenzene, 1,2,4-trimethylbenzene, naphthalene and 2,4,6-trichlorophenol were detected at concentrations of up to 0.4, 1.9, 1.3, 0.2, 1.8, 13.0, 1.7 and $1.1{\mu}g/L$, respectively. But chlorobenzene, trichloroethylene, tetrachloroethylene, ethylbenzene, n-butylbenzene and dibromochloropropane levels during that period were not significant. The removal effect of the compounds in three Water Treatment Plants was calculated. The compounds studied were generally removed during conventional water treatment, especially during the active carbon filtration.

물 시료 중 휘발성 및 반휘발성 유기물질들의 빠른 분석법 및 정수처리 단계별 모니터링

가스크로마토그래프-질량분석기를 사용한 물 시료 중 15종류의 휘발성 및 반휘발성 유기물질들의 고감도 및 빠른 분석법이 확립되었다. 물 시료는 200 mL를 분액깔대기에 넣고 pH 6.5에서 n-pentane 1 mL를 사용하여 추출하였다. Fluorobenzene과 1,2-dichlorobenzene-d4을 내부표준물질들로 사용하였고 혼합용액은 진탕기에서 5분간 추출하여 더 이상의 농축이나 정제과정 없이 GC-MS (selected ion monitoring)로 정량분석 하였다. 피크모양은 매우 좋았고, 작은 편차로서 75% 이상의 양호한 회수율을 보였고 검출한계는 0.5-10 ng/L의 분포를 보였다. 개발된 분석법으로 GC-MS 1대당 1일 40개의 시료 분석이 가능하고 매우 간단하여 숙련되지 않은 사람들도 쉽게 사용할 수 있어 각 정수장 등 현장에서 사용하기에 적합하다. 개발된 방법을 사용하여 한국의 한 호수와 3개 정수장의 원수 및 처리수에서 휘발성 및 반 휘발성 유기물질들을 모니터링 하였다. 한국의 한 호수와 3개의 정수장에서 시료를 채취하여 정량 분석한 결과 benzene, toluene, xylene, isopropylbenzene, 1,3,5-trimethylbenzene, 1,2,4-trimethylbenzene, naphthalene과 2,4,6-trichlorophenol은 각각 0.4, 1.9, 1.3, 0.2, 1.8, 13.0, 1.7 그리고 $1.1{\mu}g/L$까지 검출되었으나 chlorobenzene, trichloroethylene, tetrachloroethylene, ethylbenzene, n-butylbenzene과 dibromochloropropane의 농도는 같은 기간 동안에 검출한계 이내의 값을 보였다. 이 화합물들의 정수처리과정에서의 제거효율을 조사한 결과 대부분은 정수처리과정에서 제거되는 것으로 조사되었다.