On-site Screening of Explosive Materials by Portable SPME-GC/MS and CME-GC/MS

Význam tématu

Explozivní materiály představují významnou hrozbu pro veřejnou bezpečnost a jejich rychlá identifikace na místě je klíčová pro efektní protiopatření. Postup využívající přenosnou plynovou chromatografii spojenou s hmotnostní spektrometrií nabízí možnost včasného záchytu potenciálních nebezpečí a minimalizaci rizik při zásazích bezpečnostních složek na místě.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit schopnost přenosného přístroje Torion T-9 ve spojení se vzorkovacími sondami Custodion SPME a CME rychle a spolehlivě detekovat a identifikovat jak hlavní výbušné složky, tak sekundární indikátory (stabilizátory, hnací látky, značení látky) přímo v terénu.

Použitá instrumentace

• Přístroj: PerkinElmer Torion T-9 Portable GC/MS
• Chromatografická kolona: MXT-5, 5 m × 0,1 mm, 0,4 µm df
• Nosný plyn: Helium (0,2 mL/min)
• Vzorkovače: Custodion SPME (DVB/PDMS 65 µm) a Custodion CME (Coiled Microextraction)
• Spectrometry: Toroidální iontová past s in-trap elektronovou ionizací
• Software: Chromion PC pro dekonvoluci a identifikaci

Použitá metodika

Vzorky byly připraveny jako kapalné či pevné standardy explozivních sloučenin. SPME vlákno bylo vystaveno výluhu v hlavicové prostorě při 37 °C po dobu 5 minut (v případě nulového signálu zvýšení teploty na 70 °C). CME sondy byly ponořeny přímo do roztoků či extraktů po dobu 5 s, poté vysušeny 60 s a injikovány do GC/MS. Parametry GC: injektor 175 °C, splitless; teplotní program kolony 40–280 °C při 2 °C/s s 60s finišem; MS rozsah 41–500 Da.

Hlavní výsledky a diskuse

SPME umožnila detekci polovičně těkavých stabilizátorů, hnacích látek a značicích sloučenin během 5 minut. Šest z dvanácti hlavních explozivních složek bylo přímo detekováno SPME, u zbylých byly efektivní pouze sondy CME, které poskytly až 400násobně vyšší signál (např. TNT). CME rovněž identifikovala metabolity TNT z půdních extraktů. Tagovací látky (např. DMNB) se osvědčily HS-SPME, stabilizátory (DMP, DEP, diphenylamin) a hnací látky (např. 1-nitronaftalen) byly rychle detekovány SPME.

Přínosy a praktické využití metody

Kombinace SPME a CME se snadnou obsluhou v terénu umožňuje rychlé screeningové posouzení hrozeb. Mobilní GC/MS Torion T-9 poskytuje okamžité výsledky a podporu při rozhodování v krizových situacích. Metoda je vhodná pro policejní, vojenské a civilní bezpečnostní složky.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj vzorkovacích fází s vyšší selektivitou a kapacitou, integrace s automatizovanými robotickými systémy a pokročilou analýzou dat podporovanou umělou inteligencí. Miniaturizace a zvyšování citlivosti přenosných přístrojů otevře nové aplikace v monitoringu životního prostředí a průmyslové bezpečnosti.

Závěr

Studie prokázala spolehlivou detekci a identifikaci širokého spektra explozivních materiálů a doprovodných látek v terénu pomocí sond SPME a CME v kombinaci s přenosným GC/MS. Tento přístup výrazně zkracuje dobu zásahu a zvyšuje bezpečnost obsluhy.

Reference

1. Vogelsanger B. Chemical Stability, Compatibility and Shelf Life of Explosives. Chimia 2004;58(6):401–408.
2. Heinlein T. Rapid Field Identification of Explosives, Tagging Agents and Metabolites by the Portable Torion T-9; 2017.
3. Heinlein T. Determination of Explosive Compounds in Soil Samples Using the Torion T-9 GC/MS with SPME sampling. 2017.