ZAKONCENTROVÁNÍ TĚKAVÝCH ORGANICKÝCH LÁTEK Z VOD MIKROEXTRAKCÍ NA TUHOU FÁZI A STANOVENÍ METODOU PLYNOVÉ CHROMATOGRAFIE

Význam tématu

Metoda mikroextrakce na tuhou fázi v parním prostoru (SPME head-space) představuje rychlý, bezrozpouštědlový a nákladově efektivní postup pro sledování nízkých hladin těkavých organických látek (VOC) v pitné vodě. Díky možnosti koncentrace analytů přímo na povrchu vláken bez nutnosti předchozího úpravy vzorku lze snížit detekční limity a zjednodušit pracovní postupy, což má klíčový význam pro kontrolu kvality vodních zdrojů a zajištění hygienických standardů.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo vyvinout a validovat analýzu halogenovaných a aromatických těkavých uhlovodíků ve vodě kombinující SPME v parním prostoru se třemi typy detektorů (FID, ECD a MSD). Autoři stanovili detekční a stanovitelná množství, ověřili opakovatelnost měření a prozkoumali vliv různých sept na sorpci analytů.

Použitá metodika

Pro extrakci VOC ve vodě byla zvolena technika SPME head-space s vláknem PDMS/Carboxen (75 µm) pro stopové koncentrace a PDMS (100 µm) pro vyšší hladiny. 4ml vialka obsahující 2,5 ml vzorku byla uzavřena septem a míchána magnetickým míchadlem při 600 ot./min. Vlákno bylo po vyhřátí v injektoru vloženo 2mm nad hladinu a po sorpci přeneseno do injektoru plynového chromatografu.

Použitá instrumentace

• SPME proužky firmy Supelco: PDMS/Carboxen 75 µm a PDMS 100 µm
• GC-FID/ECD: HP 5890 se sloupcem SPB 1 (60 m × 0,32 mm × 1,0 µm), OSS ventil pro dělení elua 1:10
• GC-MS: HP 5810 s detektorem MSD 5971 a kolonou DB-VRX (60 m × 0,32 mm × 3,0 µm)
• Nosič plyn: helium s lineární rychlostí 23,5–30,3 cm/s
• Program teploty: 35 °C → 90 °C → 180 °C s různými rampami
• Septová uzávěra: teflon/silikon/teflon, teflon/silikon, teflon/neopren a HP Solsept

Hlavní výsledky a diskuse

• Rovnováha sorpce byla u PDMS dosažena po 2 min a u PDMS/Carboxen až po 20 min; PDMS/Carboxen prokázalo vyšší kapacitu pro stopové koncentrace.
• Kalibrační křivky vykázaly linearitu v rozsahu 0,1–8 µg/l s R² od 0,982 do 0,999 (FID, ECD i MSD).
• Detekční limity: u FID a ECD kolem 0,4 µg/l, u MSD až 0,01 µg/l; meze stanovitelnosti 0,23–0,56 µg/l pro GC a 0,02–0,50 µg/l pro MS.
• RSD obvykle pod 10 %, pouze vinylchlorid s ~18 % (manipulace s methanolickým standardem).
• Matriční efekt a kompetice sorpcí jiných VOC mohou snížit lineárnost kalibrace, proto se doporučuje standardní přídavek do vzorku.
• Septa s teflonovou vrstvou (teflon/silikon/teflon a teflon/silikon) minimalizují ztráty analytů; neopren a nechráněná septa vykazují značné úniky.
• Praktická ukázka: po chloraci vody byly detekovány vysoké hladiny chloroformu (72 µg/l), bromdichlormethanu (9 µg/l), dibromchlormethanu (5,4 µg/l) a bromoformu (2,3 µg/l). Po převaření ve varné konvici se koncentrace snížily na nižší úrovně (4 µg/l chloroform, 0,6 µg/l bromdichlormethan, 0,5 µg/l dibromchlormethan, 0,2 µg/l bromoform).

Přínosy a praktické využití metody

• Jednostupňová, bezrozpouštědlová analýza vzorku umožňuje rychlé stanovení VOC v rozmezí od submikrogramových po mikrogramové koncentrace.
• Kombinace SPME head-space s GC-FID/ECD a GC-MS poskytuje flexibilitu v detekci i identifikaci široké škály těkavých uhlovodíků.
• Metoda je vhodná pro pravidelný monitoring pitné vody, posouzení účinnosti úpravy vody a hodnocení hygienických rizik.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace automatizovaného SPME autosampleru pro zlepšení reproducibility a throughput analytických sérií.
• Vývoj nových sorpčních vláken s vyšší selektivitou pro specifické skupiny organických látek.
• Rozšíření aplikace na biologické a potravinářské matice pro komplexní environmentální a bezpečnostní analýzy.
• Kombinace s vysokorozlišovací GC-MS a tandemovou hmotnostní spektrometrií pro sledování stopových kontaminant.

Závěr

Pro stanovení těkavých aromatických a halogenovaných uhlovodíků ve vodě je metoda SPME head-space ve spojení s GC-FID/ECD a GC-MS spolehlivá, citlivá a šetrná k pracovnímu prostředí. Využití vláken PDMS/Carboxen umožňuje dosáhnout nižších detekčních limitů, zatímco výběr vhodného septa minimalizuje ztráty analytů. Metoda je vhodná jak pro rutiní kontrolu pitné vody, tak pro výzkumné aplikace v environmentální analytice.

Reference

1. Pawliszyn J.: Solid Phase Microextraction: Theory and Practice. Wiley-VCH, New York 1997.
2. Pawliszyn J.: Applications of Solid Phase Microextraction. Royal Society of Chemistry, Cambridge 1999.
3. Hawthorne S. B., Miller D. J.: J. Chromatogr. 603, 185 (1992).
4. Tuduri L., Desauziers V., Fanlo J. L.: J. Chromatogr. Sci. 39, 521 (2001).
5. Moens L. et al.: Anal. Chem. 69, 1604 (1997).
6. Chai M., Arthur C. L., Pawliszyn J.: Analyst 118, 1501 (1993).
7. Arthur C. L. et al.: J. High Resolut. Chromatogr. 15, 741 (1992).
8. Dewulf J., Van Langenhove H., Everaert M.: J. Chromatogr. A 761, 205 (1997).
9. Górecki T., Pawliszyn J.: Analyst 122, 1079 (1997).
10. Page B. D., Lacroix G.: J. Chromatogr. A 757, 173 (1997).