A Simple Extraction Method for Polychlorinated Biphenyls in Sediment with Fast Analysis by Gas Chromatography— Time-of-Flight Mass Spectrometry

Význam tématu

Polychlorované bifenyly patří mezi perzistentní organické kontaminanty s vážným dopadem na životní prostředí a zdraví.
Specifická identifikace jednotlivých kongenerů umožňuje přesnější hodnocení zdrojů a rizik kontaminace.
Současné trendy směřují k redukci času analýzy a zvýšení efektivity přípravy vzorku, což usnadňuje rychlé monitorování a rozhodování v oboru životního prostředí.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo vyvinout jednoduchou a časově úspornou metodu extrakce PCB ze sedimentu a následnou rychlou analýzu pomocí plynové chromatografie s TOF hmotnostní spektrometrií.
Studie testovala účinnost extrakce, optimalizaci objemu injekce a schopnost kongenerově specifické kvantifikace v maximálním rozsahu kongenerů.

Použitá instrumentace

• Plynový chromatograf Agilent 6890 se zkrácenou kapilární kolonkou DB-XLB 40 m x 0,10 mm x 0,10 µm
• Retention gap 4 m x 0,10 mm IP deaktivovaná kolona
• Detektor TOFMS LECO Pegasus III; EI 70 eV, zdroj 225 °C, rozsah m/z 120–520, rychlost 20 spekter/s
• Standardy PCB z AccuStandard v rozsahu 2,5–1000 pg/µl; vzorek sedimentu EC-1 od Wellington Laboratories

Použitá metodika

Sediment byl extrahován hexanem ultrazvukem při 55 °C po dobu 15 minut s následným vysedáním nebo centrifugací.
Extrakt se čistil přes Na2SO4, koncentroval na 1 ml, ošetřil mědí pro odstranění síry a podroben silikagelovému čištění na Supelco champagne koloně.
PCB frakce se eluovala 30 ml hexanu, sušila a doplnila na 0,25 ml, poté analyzovala injekcí 0,25 µl do GC-TOFMS.

Hlavní výsledky a diskuse

• Chromatogram Aroclor směsi ukázal separaci 119 z 129 kongenerů v čase pod 15 minut, šířka vrcholu přibližně 1,5 s
• Snížení objemu injekce z 1 µl na 0,25 µl minimalizovalo přetížení kolony při komplexním sedimentním extraktu
• Kvantifikace založená na sumovaných iontech pro Cl3–Cl10 kongenery vykázala lineární kalibraci od 2,5 do 1000 pg/µl
• První hexanová extrakce pokryla průměrně 86 % celkové extrakční kapacity, celkové výtěžky kongenerů byly blízko certifikovaným hodnotám

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlé screenování a kongenerově specifickou kvantifikaci PCB s vysokou propustností vzorků až 60 extrakcí za den.
Citlivost umožňuje detekovat nízké picogramové koncentrace, což je vhodné pro environmentální monitoring i kontrolu kvality.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zefektivnění sedimentačního kroku zavedením centrifugace místo gravitačního vysedání
• Optimalizace čištění silikagelovými kolonkami vyhovujícími vakuovému manifoldu
• Rozšíření metody na další perzistentní organické kontaminanty a různé matricové typy
• Využití pokročilejších TOFMS detektorů pro dosažení nižších detekčních limitů

Závěr

Jednoduchá hexanová extrakce ve spojení s rychlou GC-TOFMS analýzou na úzkých kapilárních kolonách poskytuje efektivní, kongenerově specifickou metodu pro stanovení PCB v sedimentech do 15 minut.
Metoda je vhodná pro screening i kvantitativní stanovení a umožňuje vyšší propustnost při zachování citlivosti a přesnosti.

Reference

• J W Cochran Fast Gas Chromatography Time of Flight Mass Spectrometry of polychlorinated biphenyls and other environmental contaminants J Chromatogr Sci 40 2002 254 268
• J W Cochran G M Frame Recent developments in the high resolution gas chromatography of polychlorinated biphenyls J Chromatogr A 843 1999 323 368