Transferring and optimizing the determination of explosives to fast and high resolution chromatography

Význam tématu

Monitorování reziduí výbušnin ve vodním prostředí je zásadní pro hodnocení ekologických rizik a ochranu zdraví. Po kontrolované detonaci starých nevybuchlých munic se uvolňují toxické nitroorganické sloučeniny, které mohou kontaminovat mořské pobřeží a ohrozit obyvatele a ekosystémy.

Cíle a přehled studie

Cílem je vyvinout rychlou a vysoce rozlišenou chromatografickou metodu pro stanovení nanogramových koncentrací osmi běžných výbušnin a interního standardu v mořské vodě. Metoda zahrnuje obohacení vzorku na PS-DVB cartridgích, screening různých fází na LC kolónách a optimalizaci separace do 7 minut.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky mořské vody (1 000 mL) se solími saturují NaCl a obohacují na polystyren-divinylbenzenových cartridgích (Agilent SampliQ PS-DVB). Adsorbát se eluuje směsí metanolu a acetonitrilu (50/50), koncentruje dusíkem na 40 °C a doplní zpět do 1 mL stejného elučního roztoku.
Instrumentace:

• Agilent 1290 Infinity LC s binárním čerpadlem (G4220A) a vakuovým odplyňovačem
• Autosampler Agilent 1290 (G4226A)
• Kolónová komora Agilent 1290 (G1316C)
• Diodový array detektor Agilent 1290 DAD (G4212A) s 10 mm a 60 mm detekčními celami
• Software ChemStation C.01.01

Screening kolón:

• ZORBAX Eclipse Plus C18, Phenyl-Hexyl, Stable Bond C18, AQ, CN, Bonus RP, Poroshell EC-C18
• Finalní volba: ZORBAX Stable Bond CN (2.1×100 mm, 1.8 µm)

Chromatografické podmínky:

• Mobilní fáze A: voda; B: acetonitril
• Gradient 0–6 min 20→40 % B, 6–7 min 40 % B
• Flow rate 0.5 mL/min, teplota 30 °C, injekce 1 µL
• DAD signály 214/4 nm a 235/4 nm, datarate 20 Hz

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožňuje separaci všech osmi výbušnin a interního standardu do 7 minut s rozlišením >2 a symetrií píků kolem 0.7–0.9. Precision (RSD) retenčních časů je <0.5 %, RSD ploch <1 %, linearita R2>0.999 v rozsahu 0.5–50 ng/µL. Použití 60 mm High Sensitivity detekční cely zvýšilo citlivost až čtyřnásobně. Příklad analýzy mořské vody po detonaci prokázal přítomnost TNT na úrovni 8.8 ng/L bez intervenujících maticových efektů.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlá doba analýzy (7 min), vysoké rozlišení a citlivost umožňují efektivní screenování většího počtu vzorků. Metoda je vhodná pro environmentální monitoring, bezpečnostní kontroly a forenzní aplikace v oblasti QA/QC průmyslové a vojenské analytiky.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s hmotnostní spektrometrií pro vyšší selektivitu
• On-site mobilní LC systémy pro rychlý screening v terénu
• Rozšíření na půdní a sedimentové matice
• Miniaturizace a nižší spotřeba rozpouštědel směrem k ekologičtější chromatografii

Závěr

Vyvinutá metoda na Agilent 1290 Infinity LC kombinuje rychlou gradientovou separaci a vysoce účinné obohacení na PS-DVB cartridgích. Splňuje přísná kritéria přesnosti, linearity a citlivosti a je plně aplikovatelná pro detekci stopových výbušnin v mořské vodě.

Reference

• McCormick N.G., Feeherry F.E., Levenson H.S. Environmental Microbiology, 176(31), 949.
• Schuster R., Gratzfeld-Huesgen A. HPLC Analysis of Explosive Constituents in Soil Samples. Agilent Application Note 12-5091-7626E, 1993.