AI-based peak determination for pesticide analysis

Význam tématu

Pesticidy představují zásadní riziko pro kvalitu vody a tím i pro zdraví lidí, zvířat a ekosystémů. Analytické metody založené na plynové chromatografii s hmotnostní spektrometrií (GC–MS) umožňují současnou analýzu více složek, avšak vyhodnocení chromatografických píků může být ovlivněno subjektivními rozhodnutími analytika. Zavedení umělé inteligence pro automatickou integraci píků přináší vyšší objektivitu, reprodukovatelnost a efektivitu procesu.

Cíle a přehled studie

Cílem předložené studie bylo ověřit výkonnost softwarového modulu Peakintelligence pro GC–MS při kvantifikaci 140 druhů pesticidů v povrchové vodě. Studie porovnávala výsledky automatické AI-integ­race píků s konvenčním algoritmem Shimadzu Chromatopac a hodnotila opakovatelnost, linearitu kalibračních křivek a citlivost měření v nízkých koncentracích.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky standardních roztoků pesticidů (koncentrace 0,003 až 0,5 mg/l) byly připraveny ředěním vnitřních standardů (anthracene-d10, 9-bromoanthracene, chrysene-d12). Pro chromatografická měření byl použit systém GCMS-QP2050 se splitless autoinjektorem AOC-30i. Kolonou byla SH-I-5Sil MS (30 m × 0,25 mm ID × 0,25 µm). Pracovní podmínky:

• Trysková teplota 80 °C, nárůst 20 °C/min do 180 °C, dále 5 °C/min do 300 °C
• Ionizační zdroj 230 °C, rozhraní 250 °C
• Nosný plyn Helium, konstantní rychlost 44,5 cm/s
• Režim akvizice SIM

Analýzu chromatogramů prováděl modul LabSolutions Insight s algoritmem Peakintelligence, který nevyžaduje žádné ruční nastavení parametrů a využívá strojového učení k napodobení postupu zkušeného chromatografa.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Citlivost a linearita: I v nejnižší zkoumané koncentraci 0,005 mg/l byla dosažena dostatečná citlivost a lineární odezvy kalibrace pro široké spektrum pesticidů.
2. Opakovatelnost: Pro vybrané látky byla opakovatelnost (%RSD, n=5) v průměru 2,21 %, přičemž veškeré naměřené hodnoty byly pod 5 % RSD.
3. Srovnání s konvenční integrací: AI-algoritmus eliminoval nesprávné vyhodnocení v oblastech s nízkou intenzitou signálu a při výskytu sousedních píků, kde tradiční Chromatopac selhával. Výsledkem bylo zvýšení spolehlivosti kvantifikace a zkrácení doby potřebné pro kontrolu a korekci integrace.

Přínosy a praktické využití metody

• Objektivita: Odpadá závislost na operátorovi a ruční volbě parametrů.
• Efektivita: Významné zkrácení času vyhodnocení chromatogramů.
• Spolehlivost: Konzistentní kvantifikační výsledky i v nízkých koncentracích.
• Široké uplatnění: Vhodné pro rutinní monitoring pesticidů v pitné a povrchové vodě.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace umělé inteligence v chromatografii bude dále prohlubovat automatizaci analýz a minimalizovat lidský faktor. Uplatnění je možné rozšířit na další typy kontaminantů a matrice (např. potraviny, půdy). Doporučuje se využití vodíku jako nosného plynu s turbomolekulárním čerpadlem pro zvýšení rychlosti analýzy a citlivosti.

Závěr

AI-podpora integrace píků pomocí Peakintelligence pro GC–MS přináší vysokou citlivost, přesnost a reprodukovatelnost analýzy pesticidů ve vodě. Automatizovaný přístup zjednodušuje rutinní práci laboratoří, zvyšuje objektivitu výsledků a vytváří pevný základ pro důkladnější environmentální monitoring.