Screening of Pesticide Residues in Water by Sequential Stir Bar Sorptive Extraction-Thermal Desorption with GC/MS

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů ve vodě je klíčová pro ochranu lidského zdraví a životního prostředí. I trace koncentrace pesticidů mohou představovat riziko bioakumulace a chronických účinků. Zároveň je technicky náročné detekovat široké spektrum organických sloučenin v ultra stopových hladinách.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit výkonnost sekvenční stir bar sorptive extraction (SBSE) spojené s termickou desorpcí (TD) a retenčně zamknutou GC/MS (RTL-GC/MS) pro screening pesticidů v povrchových vodách. Hlavním přínosem mělo být dosažení rovnoměrného obohacení analytů s různou polaritou a volatilitou při ng/L koncentracích.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda sekvenční SBSE probíhá ve dvou krocích:

• 1. Extrakce 5 mL vzorku vody bez přídavku soli pomocí první PDMS stir bar (24 µL) po dobu 60 min při 1500 rpm.
• 2. Po doplnění 30 % NaCl druhá extrakce za stejných podmínek pomocí druhé stir bar.
• Oba stir bary se následně vloží do jedné skleněné desorpční vložky a simultánně thermicky desorbují.

Instrumentace:

• GERSTEL TDU termodesorpční jednotka s MPS 2 autosamplerem
• GERSTEL CIS 4 PTV inlet
• Agilent 7890 GC
• Agilent 5975 MSD TAD (triple-axis detector)

Hlavní výsledky a diskuse

Srovnání konvenční SBSE bez modifikátoru, SBSE s 30% NaCl a sekvenční SBSE ukázalo:

• U sloučenin s log Kow <4 došlo se solí k dramatickému nárůstu recovery (např. pirimicarb z 15 % na 74 %).
• U lipofilních sloučenin s log Kow > 4 klesla recovery při použití soli (např. permethrin z 101 % na 54 %).
• Sekvenční SBSE eliminovala nepříznivý vliv soli na lipofilní analyty a zároveň zachovala zvýšenou citlivost pro hydrofilní.

Detekční limity dosáhly jednotek ng/L ve skenovacím módu s vynikajícím poměrem S/N a spolehlivou identifikací pomocí RTL zamčení retence a Wiley knihovny (match factor > 90). V provozu byl použit RTL screener s databází 926 pesticidů a endokrinních disruptorů.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Jednoduchou a bezrozpouštědlovou koncentraci a extrakci v jednom kroku.
• Komplexní pokrytí analyzovaných látek od hydrofobních po hydrofilní díky dvoufázovému přístupu.
• Automatizovanou desorpci bez další úpravy vzorku.
• Spolehlivou identifikaci a screening stovek sloučenin při ultra stopových koncentracích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření:

• Integrace širších knihoven a dekonvolučních algoritmů pro ještě vyšší specifičnost.
• Miniaturizace a přenosné verze SBSE-TD-GC/MS pro terénní měření.
• Kompatibilita s dalšími detekčními technikami (HRMS, tandem MS).
• Širší aplikace v monitoringu kvality pitné vody, potravinářství a biomedicíně.

Závěr

Sekvenční SBSE spojené s termickou desorpcí a RTL-GC/MS poskytuje vysoce výkonný a univerzální nástroj pro screening reziduí pesticidů ve vodě. Metoda dosahuje vynikajících recoveries a nízkých LOD spojených s robustní identifikací.

Reference

• Arthur CL, Pawliszyn J. Anal. Chem. 1990, 62:2145.
• Baltussen E, Sandra P, David F, Cramers CAC. J. Microcol. Sep. 1999, 11:737.
• Lord H, Pawliszyn J. J. Chromatogr. A 2000, 885:153.
• David F, Sandra P. J. Chromatogr. A 2007, 1152:54.
• Lancas FM, Queiroz MEC, Grossi P, Olivares IRB. J. Sep. Sci. 2009, 32:813.
• Ochiai N, Sasamoto K, Kanda H, Pfannkoch E. J. Chromatogr. A 2008, 1200:72.
• Wiley P. Screening for 926 pesticides and endocrine disruptors by GC/MS. Agilent Technologies 2010.