Consolidated analysis of soil contaminants - Four-fold increase in the sample throughput with GC-Orbitrap

Význam tématu

Polychlorované bifenyly (PCB) a polynukleární aromatické uhlovodíky (PAH) patří mezi perzistentní organické znečišťující látky, které se v půdách akumulují a ohrožují ekosystémy i lidské zdraví. Díky své lipofilicitě a stabilitě dochází k biomagnifikaci v potravním řetězci, proto je nezbytné sledovat jejich výskyt na úrovni pg–ng/kg.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo vyvinout konsolidovanou analytickou metodu pro kvantifikaci 16 EPA PAH, 7 PCB, tři oxyPAH, deset methylPAH a devět NSO-PAH v půdách, která zrychlí analýzu na dobu <20 min na vzorek a zvýší propustnost až čtyřnásobně oproti tradičním metodám.

Použitá instrumentace

Orbitrap Exploris GC s vysokým rozlišením (60 000 FWHM) vybavený zdrojem ExtractaBrite™ pro EI a PCI; Thermo Scientific™ TriPlus™ RSH autosampler; kapilární kolona TraceGOLD™ TG-5 SilMS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm); Chromeleon™ CDS 7.3; Compound Discoverer™ 3.2 pro dekonvoluci a library search.

Použitá metodika

Vzorky půdy byly homogenizovány, lyofilizovány a extrahovány modifikovanou metodou QuEChERS s následným d-SPE čištěním. Standardy (45 nativních sloučenin a 14 13C-značených IS) byly připraveny v matici v hladinách 0,1–500 pg/µL. GC-MS parametry: injekce 1 µL splitless, teplotní program 40–350 °C, plný sken 50–550 m/z.

Hlavní výsledky a diskuse

MDL se pohybovaly v rozmezí 115–475 fg on column (0,1–0,5 µg/kg v půdě), LOQ 0,5–5 µg/kg při RSD <15 % a iontových poměrech ±30 %. Linearity R2 ≥0,995, průměrné %RSD kalibračních faktorů <13 %. Recoveries interních standardů ~79 % (RSD <5 %). Chromatografická separace kritických párů PAH i PCB byla dosažena za <20 min.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zkrácení doby analýzy a zvýšení propustnosti laboratoře až 20× oproti Soxhletu.
• Vysoká citlivost a selektivita díky HRMS plnému skenu a kombinaci EI/PCI.
• Možnost retrospektivní identifikace neznámých kontaminantů dekonvolucí a NIST library search.

Budoucí trendy a možnosti využití

Budoucí vývoj bude směřovat k automatizaci přípravy vzorků, rozšíření datových knihoven pro nově vznikající oxidované a nitro-deriváty PAH, k integraci s on-line extrakcemi a ke zlepšení softwarové platformy pro AI-podporované vyhodnocení dat.

Závěr

Konsolidovaná QuEChERS-GC-HRMS metoda na bázi Orbitrap Exploris GC výrazně zvyšuje rychlost a spolehlivost analýzy organických kontaminantů v půdách, nabízí vysokou citlivost, přesnost i budoucí flexibilitu pro screening neznámých sloučenin.

Reference

• CEN/TR 16998:2016 Ambient air – report on nitro- and oxy-PAHs.
• Sun Z. a kol. Environ. Int. 2017, 108, 261–270.
• Anderson J.T., Achten C. Polycyclic Aromatic Compounds 2015, 35, 330–354.
• Thermo Fisher Scientific Application note 21736, 2017.
• Hites R.A. Environ. Sci. Technol. 2004, 38, 945.
• Guidance for PBDE inventory, Stockholm Convention POPs.
• Fernandes A. a kol. Talanta 2004, 63, 1147–1155.
• Thermal Fisher Scientific Technical note 51797, 2009.