A fast, robust method for routine determination of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in drinking water by single quadrupole GC-MS

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) patří mezi toxické látky usuzované jako karcinogeny a endokrinní disrup­tory, které se ve vodním prostředí vyskytují v důsledku neúplného spalování fosilních paliv a organických materiálů. Monitoring PAH v pitné vodě je vyžadován předními regulačními orgány (EU, EPA) pro zajištění bezpečnosti spotřebitelů.

Cíle a přehled studie

Cílem této aplikace bylo demonstrovat rychlou, robustní a kvantitativně spolehlivou metodu pro stanovení 41 PAH v pitné vodě pomocí systému Thermo Scientific TRACE 1310 GC spojeného se single kvadrupólovým masovým spektrometrem ISQ 7000.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: 1 L pitné vody extrahované pevnou fázi (SPE) s deuterovanými interními standardy benzo[a]pyren-d12, indeno[1,2,3-cd]pyren-d12 (100 ng/mL) a chrysene-d12 (100 ng/mL).
• GC separace: Thermo Scientific TRACE 1310, kolona TraceGOLD TG-PAH (60 m × 0,25 mm × 0,10 µm), teplotní program 80 °C → 350 °C (celkem 30 min).
• Detekce MS: ISQ 7000 single kvadrupól s iontovým zdrojem ExtractaBrite, režim elektronové ionizace (EI), selektivní ion monitoring (SIM) pro zvýšení citlivosti a selektivity.
• Autosampler: AI/AS 1310 pro vysokou přesnost a reprodukovatelnost
  vstřiků.
• Software: Chromeleon CDS 7.2 pro plnou automatizaci, zpracování dat a reporting v souladu s Title 21 CFR Part 11.

Hlavní výsledky a diskuse

• Chromatografické rozlišení: kritické izomerní páry (triphenylene/chrysene, dibenz[a,h]/dibenz[a,j]akridiny) s Rs ≥ 1, a dobrý tvar špiček vysokovroucích PAH.
• Linearita: korelační koeficienty R² > 0,998 pro všechny analyty, průměrné AvCF % RSD < 15 %.
• Detekční limity (IDL): 0,3–0,9 pg na kolonu.
• Precizita: % RSD plochy < 4 % (průměr), maximálně 5,7 % pro n = 14 opakovaných injekcí.
• Recovery interních standardů: 60–130 % při více než 100 vzorcích bez údržby zdroje či kolony.
• Spiked matrix: matrix-matched kalibrace potvrdila kvantitativní přesnost s odchylkami < 13 % při nízké (10–100 ng/mL) a < 6 % při vysoké (100–1000 ng/mL) úrovni.
• Rutinní analýza: 33 vzorků pitné vody, všechny zjištěné koncentrace pod limity EU (0,010 µg/L pro benzo[a]pyren; 0,10 µg/L pro sumu čtyř klíčových PAH).
• Robustnost: 100 vzorků během tří dnů kontinuálního provozu bez údržby, QC % RSD < 10 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá analýza 41 PAH za 30 min s vysokou rozlišovací schopností.
• Vhodné pro rutinní monitoring pitné vody v environmentálních laboratořích.
• Nízké nároky na údržbu a vysoká propustnost vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metodiky na další polosolvátitelné organické kontaminanty, plné využití vysokorozlišujícího MS módu pro screening neznámých látek a zvýšená automatizace předúpravy vzorků pro větší laboratořské propustnosti.

Závěr

Systém TRACE 1310 GC–ISQ 7000 s ExtractaBrite zdrojem a AI/AS 1310 autosamplerem prokázal vysokou spolehlivost, citlivost a reprodukovatelnost pro rutinní stanovení 41 PAH v pitné vodě s minimální údržbou.

Reference

1. Liu L.-B. a kol., Journal of Environmental Sciences 2007, 19(1), 1–11.
2. Cavalieri E. a kol., Carcinogenesis 1978, 3, 273–287.
3. Duedahl-Olesen L., in Persistent Organic Pollutants and Toxic Metals in Foods; Rose M., Fernandes A., Eds.; Woodhead Publishing 2013, s. 308–333.
4. Zelinkova Z., Wenzl T., Polycyclic Aromatic Compounds 2015, 35(2–4), 248–284.
5. Wenzl T. a kol., Trends in Analytical Chemistry 2006, 25, 716–725.
6. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council, 2000.
7. Skoczynska E., de Boer J., Retention 2019, 6(7), 8–12.
8. Thermo Fisher Scientific, Chromeleon CDS Enterprise, BR72617-EN0718S.
9. Ottaviani M., Bonadonna L., ISTISAN 07/31, 2007.
10. US EPA Method 525.3, 1995.
11. European Pharmacopoeia 9.0, 2016, Kap. 2.2.46.
12. USP <621> Chromatography, USP 40-NF 35, 2017.
13. Thermo Fisher Scientific, Practical Determination of IDL for ISQ LT, TN10499.
14. Thermo Fisher Scientific, ISQ 7000 Single Quadrupole GC-MS, BR10588.