Sensitive and rapid determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in tap water

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) představují významnou skupinu environmentálních kontaminantů vznikajících při nedokonalém spalování organické hmoty. Díky svým karcinogenním a mutagenním vlastnostem jsou přísně regulovány v pitné vodě i dalších matrikách. Rychlá a citlivá analýza PAU v kohoutkové vodě je klíčová pro zabezpečení kvality a ochranu veřejného zdraví.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout efektivní HPLC metodu s on-line tuhou fází (SPE) pro simultánní stanovení 20 PAU v pitné vodě. Metoda nahrazuje tradiční kapalná extrakce a off-line SPE podle EPA Method 550/550.1, zkracuje analýzu na 35 minut a minimalizuje manuální zásahy.

Použitá metodika a instrumentace

On-line SPE je realizována na systému Thermo Scientific UltiMate 3000 Dual Gradient RS LC s dvoukanálovou pumpou. Vzorek se injektuje přímo na SPE kolonu Acclaim PA2, kde jsou PAU zkoncentrovány a očištěny. Eluce se provede přepojením ventilů do analytické větve obsahující kolonu Hypersil Green PAH. Detekce probíhá

1. UV detektor (254 nm) pro polyaromatické uhlovodíky bez fluorescence (naphthalen, acenaphthylen),
2. fluorescenční detektor s programovanou změnou vlnové délky pro zbývajících 18 PAU.

Mobilní fáze: voda a acetonitril v gradientním režimu. Analýza trvá 35 minut a objem injekce na SPE je 1 mL.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila baseline separaci všech 20 PAU v jednom běhu za 35 min. Detekční limity (MDL) se pohybují od 0,01 do 0,72 µg/L v závislosti na analytu. Linearita kalibrace vykazuje koeficienty determinace r2 ≥ 0,995. Krátkodobá preciznost: RSD retenčního času ≤ 0,16 %, RSD plochy ≤ 1,3 %. Obnovení (recovery) v reálných vzorcích kohoutkové vody spíchaných na 0,05 a 5 µg/L dosahuje 80–120 %. Ve vzorcích nebyly zjištěny původní PAU pod detekčními limity.

Přínosy a praktické využití metody

Tato on-line SPE HPLC metoda přináší následující výhody:

• rychlá analýza (35 min) a vyšší vzorková kapacita
• eliminace pracné kapalné extrakce a off-line kroků
• snížení spotřeby chemikálií a nákladů na SPE cartridge
• vysoká citlivost a reprodukovatelnost detekce
• splnění legislativních limitů PAU v pitné a environmentální vodě

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj metody může zahrnovat integraci hmotnostní spektrometrie pro ještě vyšší selektivitu, miniaturizaci on-line přípravy vzorků, automatizaci celého procesu a rozšíření na široké spektrum organických kontaminantů. Uplatnění najde v rutinní kvalitativní kontrole vodáren, průmyslovém monitoringu i výzkumných laboratořích.

Závěr

Popsaná on-line SPE HPLC metoda kombinuje SPE krok s vysoce účinnou chromatografií a dvojí detekci (UV a fluorescenční) pro rychlé a spolehlivé stanovení 20 PAU v pitné vodě. Díky optimalizaci kolonního systému a programované fluorescenční detekci metoda dosahuje nízkých detekčních limitů, vynikající linearity a preciznosti, což výrazně zjednodušuje rutinní analýzu v souladu s požadavky EPA.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific UltiMate 3000 Dual Gradient RS LC systém (pumpa DGP-3600RS, Degasser Rack, WPS-3000TRS autosampler, TCC-3000SD termostat)
• Detektory: DAD-3000RS (UV 254 nm) a FLD-3400RS (programovaná Ex/Em detekce)
• Kolony: Acclaim PA2, 3 µm, 4.6×50 mm; Hypersil Green PAH, 3 µm, 3.0×150 mm
• Software Chromeleon CDS verze 7.1
• Nylonové injekční filtry Target2 0,45 µm

Reference

1. Thermo Fisher Scientific Application Note 196: Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Edible Oils by DACC-HPLC with Fluorescence Detection, 2008.
2. EPA Method 550: Determination of PAHs in Drinking Water by LLE and HPLC UV/Fluorescence, 1990.
3. EPA Method 550.1: Determination of PAHs in Drinking Water by SPE and HPLC UV/Fluorescence, 1990.
4. EPA Method 610: Polynuclear Aromatic Hydrocarbons, 1982.