Analysis of Phytosanitary Products in Surface Water and Groundwater Using GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Znečištění povrchových a podzemních vod pesticidy představuje riziko pro ekosystémy i lidské zdraví. Legislativní limity EU jsou 0,1 µg/L pro jednotlivé sloučeniny a 0,5 µg/L pro součet reziduí. Vysoce selektivní a citlivé analytické metody jsou klíčové pro spolehlivý monitoring.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a validovat komplexní protokol pro stanovení 51 pesticidních látek ve vodách. Kombinace SPE a GC×GC-TOFMS překonává omezení jedno-dimenzionální GC ve vztahu k chromatografické separaci a senzitivitě.

Použitá metodika

• Extrahování SPE: 500 mL vzorku doplněného procesním standardem (atrazin-d5), Oasis HLB kazeta, eluce ethylacetátem, koncentrace eluátu a rozpuštění ve vnitřním standardu (azobenzen).
• Kvantitativní kalibrace: šest úrovní standardů 0,01–0,15 µg/L, devítinásobné analýzy v průběhu tří dní.

Použitá instrumentace

• GC×GC-TOFMS systém: LECO Pegasus BT4D s Agilent 7890 GC a QuadJet modulator.
• Primární kolona Rxi-5MS; sekundární kolona Rxi-17Sil MS.
• Teplotní program 140–320 °C, modulace 2,6 s, MS detekce EI m/z 40–500 při 150 Hz, vyhodnocení v ChromaTOF s TAF algoritmem.

Hlavní výsledky a diskuse

• GC×GC zásadně zlepšil chromatografické rozlišení a oddělil všechny cílové látky oproti 1D GC-TOFMS.
• Snížené koeluce a 1,7–6,2× vyšší poměr signálu k šumu díky cryo-fokusu modulátoru.
• Validace: linearita R2 = 0,9919–0,9998, LOD 0,0005–0,0033 µg/L, LOQ 0,0016–0,0099 µg/L, intra- a interdenní přesnost i správnost v rámci akceptovatelných mezí, výtěžnost SPE 65–109 %.
• Analýza 14 reálných vodných vzorků ukázala průměrné koncentrace 0,314 µg/L (povrchové vody) a 0,070 µg/L (podzemní vody), dvě vzorky překročily celkový limit EU.

Přínosy a praktické využití metody

• Vynikající selektivita a citlivost pro stopová stanovení pesticidů ve vodách.
• Možnost retrospektivního screeningu díky plnému spektrálnímu záznamu.
• Uplatnění v dlouhodobém monitoringu kvality vod a v souladu s legislativou.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace GC×GC-TOFMS s pokročilou datovou analýzou a screeningem nově identifikovaných kontaminantů.
• Automatizace modulátorů a zrychlení analýz při zachování rozlišení.
• Rozšíření metodiky na další matrice jako půda, sedimenty či biotické vzorky.

Závěr

SPE ve spojení s GC×GC-TOFMS se ukázala jako robustní a citlivá metoda pro stanovení 51 pesticidů ve vodách, která splňuje přísné validační požadavky a nabízí retrospektivní analýzu získaných dat.

Reference

• de Souza et al. (2020) Process Safety and Environmental Protection 135:22–37.
• Directive 2000/60/EC; 2006/118/EC; 2020/2184 EU.
• Poole CF (2021) In: Gas Chromatography. Elsevier.
• Zanella et al. (2021) Analytical Science Advances 2:213–224.
• Magnusson B, Ornemark U (2014) Eurachem Guide.
• NIST2020 mass spectral database.