Monitoring phthalates and chlorinated volatile organic compounds in groundwater and tap water

Abstract

Pollutants such as phthalates and chlorinated volatile organic compounds (CVOCs), which threaten the public health and the environment, have to be monitored and analyzed to minimize their exposure. Phthalates and CVOCs are of concern because they are frequently detected in water, with CVOCs being among the most frequently detected groundwater contaminants in United States. These contaminants are associated with several adverse health effects. The goal of this research is to develop efficient, practical, and more environmentally friendly methods to monitor the presence and concentrations of phthalates and CVOCs in groundwater and tap water. Strong emphasis is given to the development of reliable methods for chemical analysis in water. The developed methods are applied on samples collected from the karst region of northern Puerto Rico to assess general contamination distribution in source and point of use waters. The samples are extracted using modified EPA liquid-liquid extraction methods and analyzed with Gas Chromatography (GC) techniques. Because a wide variability in recoveries is observed in several phthalates studies, an extraction efficiency study is performed. Statistical analysis, including graphical techniques, regression, distribution, covariance analysis, are applied to assess method performance and partitioning characteristics of phthalates between water and dichloromethane (DCM). Efficiencies studies demonstrate the modified extraction methods for phthalates are quantifiable and reproducible, but not highly efficient. Efficiency is concentration-dependent, but not highly dependent on sample and solvent volume. This research shows that DEHP is distributed between water and DCM after water extractions and described by an overall partitioning coefficient of Ksw = 1.58. Like efficiencies, Ksw show to be concentration-dependent. Low Ksw and efficiencies are attributed to cosolvent effects of DCM on phthalates solubility. The data analysis shows the presence of phthalates and CVOCs in groundwater and tap water for the studied area. Detected contaminants include chloroform, carbon tetrachloride, trichloroethylene, tetrachloroethylene, di-n-butyl phthalate, di-ethyl phthalate, and di(2-ethyl hexyl) phthalate.

Contaminantes como ftalatos y compuestos orgánicos volátiles clorinados (CVOCs por sus siglas en inglés) amenazan la salud humana y el ambiente. Por esta razón, éstos contaminantes tienen que ser observados y analizados con el propósito de minimizar la exposición humana y ambiental. Los ftalatos y CVOCs son contaminantes de gran preocupación debido a que son frecuentemente detectados en agua, estando los CVOCs entre los contaminantes más detectados en agua subterránea en los Estados Unidos. Estos contaminantes están asociados a algunos efectos adversos para la salud. El objetivo de este estudio es desarrollar métodos eficientes, prácticos y ambientalmente amigables para monitorear la presencia y concentraciones de los ftalatos y los CVOCs en agua subterránea y agua potable. Los métodos desarrollados son aplicados en las muestras colectadas de la costa norte de Puerto Rico para evaluar la distribución de la contaminación en las fuentes de agua. Las muestras son extraídas usando métodos de extracción líquido-líquido (métodos modificados de la EPA) y son luego analizadas con técnicas de cromatografía de gas. Ya que en los estudios que se han reportado para los ftalatos se observa una gran variabilidad en los resultados, un estudio de eficiencia es realizado en esta investigación. Análisis estadísticos como gráficas, regresión, análisis de distribución y análisis de covarianza son aplicados para evaluar el desempeño del método y las características de partición de los ftalatos entre agua y diclorometano (DCM). Los estudios de eficiencia demuestran que los métodos de extracción modificados para los ftalatos son cuantificables y reproducibles, pero no eficientes. La eficiencia es altamente dependiente de la concentración, pero no del volumen de las muestras y el solvente. Esta investigación concluye que DEHP es distribuido entre agua y DCM después de la extracción, lo cual es descrito por un coeficiente de partición global de Ksw = 1.58. Como las deficiencias, Ksw muestra ser dependiente delaconcentración.ElbajoKsw ylasbajaseficienciassonatribuidosaunefectodecosolvencia de DCM en la solubilidad de los ftalatos. En el análisis de las muestras de campo se detectó la presencia de ftalatos y CVOCs en el agua subterránea y agua potable del área estudiada. Los contaminantes detectados son: cloroformo, tetracloruro de carbono, tricloroetileno, tetracloroetileno, ftalato de di-n-butil, ftalato de di-etil, y ftalato de di(2-etil hexil).