Occurrence and Distribution of Organic Contaminants in the Aquatic System in Berlin. Part III: Determination of Synthetic Musks in Berlin Surface Water Applying Solid-phase Microextraction (SPME) and Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)

Abstract

Polycyclic musks and nitro musks were found as environmental pollutants in screening analyses of 30 representative surface water samples collected from rivers, lakes, and canals in Berlin. These synthetic musks, which are used as fragrances in cosmetics, detergents, and other products, are discharged by the municipal sewage treatment plants into Berlinπs surface waters. In particular, the polycyclic musks 1,3,4,6,7,8-hexahydro-4,6,6,7,8,8-hexamethylcyclopenta-(g)-2-benzopyrane (HHCB; Galaxolide®, Abbalide®) and 7-acetyl-1,1,3,4,4,6-hexamethyltetraline (AHTN; Tonalide®, Fixolide®) were found in the receiving surface waters at considerable concentrations up to the μg/L-level. In the Wuhle, a small brook almost totally consisting of sewage effluents, maximum concentrations were 12.5 μg/L for HHCB and 6.8 μg/L for AHTN. Additionally, the polycyclic musk 4-acetyl-1,1-dimethyl-6-tert-butylindane (ADBI; Celestolide®, Crysolide®) and 1-tert-butyl-3,5-dimethyl-2,6-dinitro-4-acetylbenzene (musk ketone) were detected at low concentrations in most of the samples. Two other nitro musks, namely 1,1,3,3,5-pentamethyl-4,6-dinitroindene (musk moskene) and 1-tert-butyl-3,5-dimethyl-2,4,6-trinitrobenzene (musk xylene), were only detected in a single surface water sample. Solid-phase microextraction (SPME) with detection by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) has proven to be a rapid and reliable tool for the screening of synthetic musks in surface and sewage water samples. Internal calibration with a suitable internal standard enables reproducible quantitation of the analytes down to the low ng/L-level. Vorkommen und Verteilung organischer Kontaminanten im aquatischen System Berlins. Teil III: Bestimmung von synthetischen Moschusverbindungen im Berliner Oberflächenwasser mittels Festphasenmikroextraktion (SPME) und Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) Polycyclische Moschusverbindungen und Nitromoschusverbindungen, die vor allem für die Parfümierung von kosmetischen Mitteln und Bedarfsgegenständen Verwendung finden, werden über kommunale Abwässer durch Klärwerke in die Berliner Oberflächengewässer eingetragen. Im Rahmen eines Screenings von 30 repräsentativen Oberflächenwasserproben aus Flüssen, Seen und Kanälen Berlins wurden insbesondere die polycyclischen Moschusduftstoffe-1,3,4,6,7,8-Hexahydro-4,6,6,7,8,8-hexamethylcyclopenta-(g)-2-benzopyran (HHCB; Galaxolide®, Abbalide®) und 7-Acetyl-1,1,3,4,4,6-hexamethyltetralin (AHTN; Tonalide®, Fixolide®) in Konzentrationen bis in den μg/L-Bereich im Oberflächenwasser detektiert. In der Wuhle, einem kleinen Gewässer, das zu großen Teilen aus Abwassereinleitungen besteht, wurden maximale Konzentrationen von 12.5 bzw. 6.8 μg/L für HHCB und AHTN gemessen. Weiterhin wurden die polycyclische Moschusverbindung 4-Acetyl-1,1-dimethyl-6-tert-butylindan (ADBI; Celestolide®, Crysolide®) und die Nitromoschusverbindung 1-tert-Butyl-3,5-dimethyl-2,6-dinitro-4-acetylbenzol (Moschus Keton) in den meisten der Proben gefunden. Zwei weitere Nitromoschusverbindungen, 1,1,3,3,5-Pentamethyl-4,6-dinitroindol (Moschus Mosken) und 1-tert-Butyl-3,5-dimethyl-2,4,6-trinitrobenzol (Moschus Xylol) wurden lediglich in einer Probe gefunden. Die Festphasenmikroextraktion (SPME) erwies sich in Verbindung mit der Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) als schnelle und zuverlässige Methode für das Screening von synthetischen Moschusverbindungen in Oberflächen- und Abwasserproben. Die interne Kalibrierung unter Verwendung eines geeigneten internen Standards ermöglichte die reproduzierbare Quantifizierung der Analyten bis in den unteren ng/L-Bereich.