Simultaneous routine GC-MS analysis of PCBs, PAHs, and their derivatives in soil using modified QuEChERS methodology

Význam tématu

Polychlorované bifenyly (PCB) a polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) patří mezi perzistentní organické polutanty, které se v půdách akumulují a díky lipofilním vlastnostem podléhají biomagnifikaci v potravním řetězci. Monitoring PCB, PAH a jejich derivátů (oxy-, methyl-, NSO-PAH) je nezbytný pro minimalizaci zdravotního rizika a zajištění souladu s environmentální legislativou.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit kvantitativní výkon GC-MS systému Thermo Scientific ISQ 7000 vybaveného zdrojem ExtractaBrite a NeverVent™ technologií ve spojení s modifikovanou metodou QuEChERS pro stanovení 16 EPA PAH, 7 markerových PCB, 3 oxyPAH, 10 methylPAH a 9 NSO-PAH v půdních vzorcích za účelem zkrácení doby analýzy a zvýšení průchodnosti v rutině.

Použitá metodika

Výchozí vzorek půdy byl lyofilizován, homogenizován a proséván. Do 1 g vzorku se přidalo interní standardní směs, extrakce proběhla v 20 mL směsi DCM:acetone (1:1) s přídavkem QuEChERS solí, po 1 min sonikace a odstředění následovalo čištění dSPE. Extrakty byly koncentrovány na 1 mL, přikápnut TPP jako injekční standard a skladovány pro GC-MS analýzu.

Použitá instrumentace

• GC: Thermo Scientific TRACE 1310 s kolonkou TraceGOLD TG-5 SilMS (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm)
• MS: Thermo Scientific ISQ 7000 single quadrupole s elektronovou ionizací (EI), zdroj ExtractaBrite
• Autosampler: Thermo Scientific AI/AS 1310 Series
• Softwarové řízení a zpracování: Chromeleon 7.2 CDS, režim timed-SIM

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla plné chromatografické separace analyty za 20 min, včetně kritických párů (např. phenanthren/anthracen, benzo[a]anthracen/chrysene). Limit detekce (IDL) se pohyboval v rozmezí 0,06–2,00 μg/kg vzorku, limit kvantifikace (LOQ) 0,4–5,0 μg/kg s iontovými poměry v toleranci ±30 % a RSD ploch <15 %. Linearita 0,1–500 pg/μL (0,1–500 μg/kg) vykázala R2 ≥ 0,998 a průměrné RSD reziduí 3,4 %. Interní standardy měly průměrné zotavení 75 % (RSD < 15 %). Příklad kvantifikace ukázal nízké hladiny PCB-153 (0,87 μg/kg) a oxyPAH pod LOQ s minimální interferencí.

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení přípravy vzorku na 2 h místo 24–48 h Soxhletu
• Zvýšení průchodnosti až 20×
• Unifikace extrakce a GC-MS analýzy pro různé třídy sloučenin
• Minimalizace carry-over optimalizovanou mycí směsí jehly

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření metodiky na sledování široké škály NSO-PAH, nitro- a methyl-derivátů, integrace vysokorozlišovací MS pro komplexní matrixy a automatizovaná příprava vzorků podle principu QuEChERS. Důraz na validaci v souladu s novými ekologickými standardy a kombinace s LC-MS pro polární metabolity.

Závěr

Modifikovaná QuEChERS extrakce v kombinaci s rychlým GC-MS systémem Thermo Scientific ISQ 7000 s NeverVent technologií poskytuje robustní, citlivé a vysoce průchozí řešení pro rutinní monitoring PCB, PAH a jejich derivátů v půdách. Metoda splňuje nároky na přesnost, linearitu i reprodukovatelnost.

Reference

1. CEN/TR 16998:2016 Ambient air – Report on nitro- and oxy-PAHs – origin, toxicity, concentrations and measurement methods.
2. Sun Z. a kol., Environ. Int. 2017, 108, 261–270.
3. Anderson J.T., Achten C., Polycyclic Aromatic Compounds 2015, 35, 330–354.
4. Thermo Scientific Technical Note AN10721: Routine and robust analysis of PAHs and PCBs in soil by single quadrupole GC-MS, 2019.
5. Thermo Scientific Application Note AN21735: Ultra-inert low bleed GC columns with advanced silphenylene polymer technology, 2017.