Short Chain Chlorinated Paraffins (SCCP) Analysis Using Negative Chemical Ionization (CI) and Low Energy EI by High-Resolution 7250 GC/Q-TOF

Význam tématu

Krátké řetězce chlorovaných parafínů (SCCP) představují vysoce perzistentní a bioakumulativní skupinu sloučenin s významnými riziky pro životní prostředí a lidské zdraví. Jejich složitá směs izomerů, různé délky uhlíkatého řetězce a stupně chlorace vyžadují vysoce selektivní a citlivé analytické přístupy pro spolehlivou detekci i kvantifikaci v komplexních matricích.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat a vyhodnotit dvě komplementární ionizační techniky – negativní chemickou ionizaci (NCI) a nízkoenergetickou elektronovou ionizaci (LE-EI) – na vysokorozlišovacím GC/Q-TOF systému Agilent 7250 pro analýzu SCCP. Studie se zaměřila na posouzení selektivity, míry fragmentace, citlivosti a možnosti kvantifikace jednotlivých kongenerů i směsí s různým obsahem chloru.

Použitá instrumentace

• GC: Agilent 7890B s kapilární kolónou DB-5ms (30 m × 0,25 mm, 0,25 µm)
• MS: Agilent 7250 GC/Q-TOF s vyměnitelným zdrojem pro NCI a LE-EI
• Reakční plyn pro NCI: methan (40 %)
• Nízká energie pro EI: optimalizována na 22 eV
• Software: Agilent MassHunter Quantitative and Qualitative Analysis v. 10

Metodika

Byly použity čisté kongenery SCCP (C10–C13, 4–9 Cl) z Dr. Ehrenstorfer, Chiron a Cambridge Isotope Laboratories. Směsi obsahující 51 %, 55,5 % a 63 % chloru byly připraveny v koncentracích až 5 ng/µL. GC program: start 40 °C (1 min), rampou 25 °C/min do 320 °C, hold 9,8 min; tok He 1,2 mL/min. MS data sběr v m/z 50–650 při 5 Hz.

Hlavní výsledky a diskuse

• NCI: minimalizovaná fragmentace s dominantními ionty [M]⁻ a [M–HCl]⁻, což umožňuje vysoce selektivní identifikaci a kvantifikaci.
• Vyhodnocení extrahovaných chromatogramů potvrdilo rozlišení kongenerů C10–C13 s 5–8 atomy chloru v komplexních směsích.
• Kvantifikace NCI založená na čistých standardech pokryla 71 %, 93 % a 78 % celkového obsahu SCCP ve směsích 51 %, 55,5 % a 63 % Cl.
• LE-EI při 22 eV zvýšila citlivost pro kongenery s nízkým počtem chlorů (např. C10Cl4), i když vedla k vyšší míře fragmentace molekul.
• Srovnání kvantifikace C10Cl4 potvrdilo shodu výsledků NCI a LE-EI (cca 4 % podíl ve směsi 55,5 % Cl).

Přínosy a praktické využití metody

Komplementarita NCI a LE-EI na jednom přístroji zajišťuje pokrytí širokého spektra SCCP kongenerů s různým stupněm chlorace. Metoda nabízí vysokou selektivitu v přítomnosti rušivých složek a dostatečnou citlivost i pro nízce chlorované komponenty. V praxi umožňuje spolehlivé monitorování SCCP v environmentálních a průmyslových vzorcích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření aplikace na středně a dlouhořetězcové chlorované parafíny.
• Optimalizace ionizačních podmínek a vývoj nových reaktantních plynů pro zvýšení selektivity.
• Integrace s automatizovanými systémy pro rutinní environmentální a průmyslové monitorování.
• Využití vysokorozlišovacích Q-TOF instrumentů pro studie metabolismu a transportu CP v živých organismech.

Závěr

Agilent 7250 GC/Q-TOF s negativní chemickou ionizací a nízkoenergetickou EI poskytuje synergický přístup k analýze SCCP, spojující výhody nízké fragmentace a vysoké citlivosti. Metoda umožňuje přesnou identifikaci a kvantifikaci jednotlivých kongenerů i složitých směsí v různých typech vzorků.

Reference

1. Persistent Organic Pollutants Review Committee. Short-chained chlorinated paraffins: Risk Profile Document UNEP/POPS/POPRC.2. 2017.
2. Houde M. et al. Bioaccumulation and Trophic Magnification of Short- and Medium-Chain Chlorinated Paraffins in Food Webs from Lake Ontario and Lake Michigan. Environ. Sci. Technol. 2008;42(10):3893–3899.
3. Chlorinated Paraffins Industry Association (CPIA). Chlorinated Paraffins: A Status Report. 2009.
4. Zencak Z. et al. Evaluation of Four Mass Spectrometric Methods for the Gas Chromatographic Analysis of Polychlorinated n-Alkanes. J. Chromatogr. A. 2004;1067:295–301.
5. Gao W. et al. Quantification of Short- and Medium-Chain Chlorinated Paraffins in Environmental Samples by Gas Chromatography Quadrupole Time-of-Flight Mass Spectrometry. J. Chromatogr. A. 2016;1452:98–106.