A Robust Screening Method for Dioxins and Furans by Ion Trap GC-MS/MS in a Variety of Matrices

Význam tématu

Chlorované dioxiny a furany patří mezi nejtoxičtější a nejodolnější organické polutanty, které se kumulují v životním prostředí a potravním řetězci. Nejsou známy žádné bezpečné hladiny expozice, proto regulace stanovují povolené limity v části biliontiny (ppt). Standardní metody vyžadují vysoce rozlišovací sektorové GC-MS a náročné čištění vzorků, což je časově i finančně náročné.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout robustní screeningovou metodu pro 17 2,3,7,8-chlorovaných dibenzo-dioxinů a furanů s minimální úpravou vzorku na benchtop GC-MS/MS (iontový past PolarisQ). Metoda se testovala na třech typech matic: půda, kravské mléko a uhelný popílek.

Použitá metodika a instrumentace

Postup přípravy vzorku zahrnoval:

• Soxhletovu extrakci (50 % methylenchlorid/hexan) po dobu 24 h.
• Partitionování čtyřikrát koncentrovanou kyselinou sírovou a následně vodným roztokem NaCl.
• Koncentraci pod dusíkovým proudem a rekonstituci v nonanu s interními standardy.

Chromatografické podmínky:

• Kolona BPX-5 (0,15 mm × 25 m, 0,25 µm), 150 °C start, rampa 20 °C/min do 200 °C (1,5 min), 3 °C/min do 300 °C (1,7 min).
• Split injekce 15:1, objem 2 µL, tok helia 0,9 mL/min.

MS/MS parametry (EI, source 250 °C, trap flow 1,8 mL/min, AGC 50) sledovaly přechody molekulárního iontu → ztráta COCl. Podrobné hodnoty kolizní energie, izolační šířky a časy jsou podle Tabulek 1 a 2.

Hlavní výsledky a diskuse

Detekční limit se pohybuje kolem 500 fg/µL, přičemž MS/MS režim přináší až 10× vyšší poměr signál/šum oproti plnému skenu nebo nízkorozlišovacímu SIM. Kalibrační křivky jsou lineární od 0,5 pg do 2000 pg/µL s RSD vnitrolevelově do 12 %. Izotopové poměry zůstávají v rámci ±15 % dle EPA Metody 1613. Chromatograficky jsou dobře odděleny tetra-izomery dioxinů i furanů, což eliminuje falešné signály z vedlejších izotopů. V matrixových testech (půda, mléko, popílek) dosahují recovery 90–110 % a RSD <12 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje ekonomický a časově úsporný screening dioxinů a furanů na ppt úrovni bez nutnosti rozsáhlého čištění. Laboratoře mohou zredukovat použití vysokorozlišovacích sektorových GC-MS přístrojů, zvláště pro rutinní QA/QC a environmentální monitoring.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další typy matic a zvyšování objemu vzorku pro dosažení nižších LOD.
• Automatizace přípravy vzorků a integrace s online čistícími moduly.
• Vylepšení softwarových algoritmů pro rychlejší a spolehlivější vyhodnocení MS/MS dat.

Závěr

Iontová past PolarisQ GC-MS/MS prokázala schopnost spolehlivě detekovat 2,3,7,8-substituované dioxiny a furany v částkách ppt v rozmanitých matrixích s minimální přípravou. Metoda nabízí vysokou selektivitu, citlivost a opakovatelnost a přináší výrazné úspory času i nákladů.

Reference

1. Grabic R., Novak J., Pacakova V. Optimization of a GC-MS/MS Method for the Analysis of PCDDs and PCDFs in Human and Fish Tissue. J. High Resol. Chromatogr. 23 (2000) 595–599.
2. US EPA. Method 1613, Tetra-Through Octa-chlorinated Dioxins and Furans by Isotope Dilution HRGC/HRMS. US EPA, November 1994.