Škola MS: Prachy … necílený screening s využitím GCxGC HRMS instrumentace

Význam tématu

Peľ v domácnostiach a pracovním prostředí uchovává široké spektrum organických kontaminantů – od pesticidů a polyaromatických uhlovodíků až po perzistentní organické látky (POPs).
Jeho analýza umožňuje odhad expozice lidí stopovým a potenciálně nebezpečným látkám.
Komplexita prachu však vyžaduje sofistikované metody pro širokospektrální (necílený) screening a citlivou kvantifikaci stopových složek.

Cíle a přehled studie

Studie usiluje o:

• Non-targeted screening prachu pomocí GC×GC-HRTOFMS s multimodálním zdrojem ionizace (EI, PCI, ECNI).
• Retrospektivní vyhledávání dat v archivovaných spektrech (např. POPs: PCBs, chlordanes, FTOHs).
• Kvantitativní stanovení polychlorovaných parafínů (SCCPs a MCCPs) v prachu.

Použitá instrumentace

• GC×GC-HRTOFMS Pegasus HRT+ 4D
• První dimenze: 30 m Rxi-5ms (nepolární kolona)
• Druhá dimenze: 0,6 m Rxi-17sil ms (polární kolona)
• Multimodální zdroj: elektronová ionizace (EI), PCI, ECNI
• Mass accuracy ≤1 ppm, rozlišení až 50 000, rychlost akvizice až 200 spekter/s

Použitá metodika

Vzorky: standard NIST SRM 2585, domácí a kancelářský prach.
Extrakce: 3 mL solventu, vortex, sonikace, centrifugace, sušení N₂, rekuperace v GC rozpouštědle.
Data processing:

• Peak finding s dekonvolucí
• Skupinová klasifikace sloučenin dle chemických tříd
• Porovnání se spektrálními knihovnami (NIST 20, Wiley 12)
• Filtrace retenčního indexu
• Určení sumární formule z vysokorozlišovací MS a izotopických vzorců
• Scaled mass defect analýza pro cílení halogenovaných POPs
• TAF (Target Analyte Finding) pro stopovou kvantifikaci

Hlavní výsledky a diskuse

Necíleným screeningem bylo detekováno přes 1 000 sloučenin napříč širokými chemickými skupinami – alkoholy, ketony, fenoly, pesticidy, halogenované organické látky a perfluorované alkoholy (FTOHs).
2D GC×GC přinesla výrazné zlepšení separace a potlačení rušení (<1/2 peak overlap).
Retrospektivní analýza scaled mass defect umožnila rychlé nalezení PCBs, chlordanů a FTOHs s vysokou izotopickou věrností (>98 %).
Kvantitativní „cloud“ metoda pro SCCPs (C10–C13) a MCCPs (C14–C17) rozlišila 12 skupin kongenerů (#C+#Cl konstantní), s liniovou závislostí signálu na koncentraci od 0,25 do 15 ppm.

Přínosy a praktické využití metody

• Široké necílené pokrytí složek prachu včetně neznámých a stopových látek.
• Možnost retrospektivního hledání nových kontaminantů v archivovaných datech.
• Spojení necíleného screeningu a cílené kvantifikace v jediné analýze.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace umělé inteligence a strojového učení pro automatickou dekonvoluci a anotaci spekter.
• Propojení expozičních modelů lidského zdraví s necílenými daty z prachu.
• Další rozvoj komplementárních ionizací a hyphenovaných technik (LC×GC, GC×GC×MS).

Závěr

GC×GC-HRTOFMS s multimodálním zdrojem představuje univerzální platformu pro non-targeted screening i stopovou kvantifikaci kontaminantů v domácím a kancelářském prachu.
Metoda kombinuje vysoké rozlišení chromatografie, přesnost hmotnostního analyzátoru a pokročilé softwarové nástroje pro rozsáhlou a flexibilní analýzu.

Reference

1. Pelley J., “Dust, Unsettled” ACS Cent. Sci. 2017, 3, 5–9.
2. Shang et al., Environ. Sci. Pollut. Res. 2019, 26, 7453–7462.
3. Brits et al., Chemosphere 2020, 238, 124643.
4. Brandsma et al., Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 7595–7604.