Towards Single System for Total Water Analysis. Screening of 325 PPCP in Tap and Surface Water

Význam tématu

Voda pitná a povrchová může obsahovat rezidua farmaceutik a přípravků osobní péče (PPCP), která představují riziko pro životní prostředí i veřejné zdraví. Regulace v EU (Směrnice o pitné vodě, Rámcová směrnice o vodách) a v Japonsku (Water Supply Act, Water Pollution Prevention Act) stanovují limity pro tyto látky. Je proto nezbytné vyvinout vysoce citlivé, flexibilní a automatizované metody pro rutinní sledování stovek PPCP při velmi nízkých koncentracích.

Cíle a přehled studie

Studie představuje vývoj jediného LC-MS/MS systému schopného automaticky přepínat mezi čtyřmi analytickými metodami za účelem komplexní analýzy až 325 PPCP v pitné a povrchové vodě. Cílem je maximalizovat počet detekovaných sloučenin při nejnižších možných limitech kvantifikace (LLOQ) a pokrýt širokou škálu chemických vlastností analyzovaných látek.

Použitá metodika

Metodika zahrnuje čtyři analytické přístupy kombinující přímou injekci (DI) a online SPE ve dvou pH podmínkách:

• Direct injection v kyselém prostředí (150 µl, 22 min, voda/methanol + acetonitryl s kyselinou octovou a fluoridem amonným)
• Direct injection v zásaditém prostředí (150 µl, 22 min, voda/acetonitryl s hydroxidem amonným)
• Online SPE v kyselém prostředí (1500 µl, 28 min, stejná mobilní fáze jako DI)
• Online SPE v zásaditém prostředí (1500 µl, 28 min, stejná mobilní fáze jako DI)

Regrese byla prováděna na 10 kalibračních bodech v rozmezí 0,1–100 ppt ve vzorcích pitné i povrchové vody. Variabilita (RSD) byla < 20 % a přesnost 80–120 % pro všechny látky.

Použitá instrumentace

• UHPLC Shimadzu Nexera X2
• Trojčtvrťový hmotový analyzátor Shimadzu LCMS-8060
• Kolony Shim-pack Velox Biphenyl 2,7 µm, 100 mm; Shim-pack Scepter HD-C18-80 3 µm, 100 mm
• Online SPE kazeta Evolute Express ABN 20 µm (30 × 2,1 mm)
• Automatické ventily pro přepínání mobilních fází, kolon a injekčních režimů

Hlavní výsledky a diskuse

Ve vzorcích pitné vody dosáhla metoda 92 % pokrytí všech analyzovaných PPCP. 86 % sloučenin mělo LLOQ ≤ 30 ppt, z toho 71 % ≤ 1 ppt.
Ve vzorcích povrchové vody bylo pokrytí 91 %, s 80 % sloučenin ≤ 30 ppt a 61 % ≤ 1 ppt.
Direct injection v kyselém prostředí poskytla nejnižší LLOQ pro většinu látek (68 % v pitné a 45 % v povrchové vodě). Zbylé látky dosáhly nejlepších výsledků díky online SPE v kyselém (16 %) či zásaditém režimu (SPE 13 %, DI 16 %). To dokládá přínos kombinovaného přístupu při komplexních matricích.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Automatizovanou a plně integrovanou analýzu stovek PPCP
• Vysokou citlivost v úrovni jednotek ppt
• Flexibilní volbu metod dle požadavků národních regulací
• Úsporu času a nákladů díky jedinému systému s automatickým přepínáním režimů

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje:

• Rozšíření spektra sledovaných látek včetně metabolitů a vzácných analytů
• Integrace vysokého rozlišení (HR-MS) a strojového učení pro automatickou interpretaci dat
• Propojení do sítí monitorovacích laboratoří a online sledování kvality vody

Závěr

Popsaný LC-MS/MS jedno­systémový multi-metodický přístup pro analýzu PPCP ve vodě nabízí vysokou citlivost, robustnost a flexibilitu. Automatické přepínání mezi čtyřmi režimy zajišťuje optimální pokrytí více než 90 % látek při nízkých LLOQ a splňuje požadavky rutinního environmentálního i regulačního monitoringu.