A Novel Extraction Procedure for Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE): Sequential SBSE for Uniform Enrichment of Organic Pollutants in Water Samples

Význam tématu

Analytická detekce organických stopových látek ve vodách na úrovni ng/L vyžaduje metody s vysokou citlivostí a bez použití organických rozpouštědel. Tradiční SBSE nabízí zvýšenou citlivost díky většímu objemu sorpční fáze, avšak při extrakci látek s širokým rozsahem polarity dochází k nerovnoměrnému obohacení. Sequential SBSE představuje inovativní přístup, který zajišťuje vyrovnané obohacení látek napříč celým spektrem polarity a volatility.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout a ověřit postup sequential SBSE jako postupného dvoufázového extrakčního protokolu pro obohacení 80 modelových pesticidů ve vzorcích vody. Klíčové body studie:

• První fáze: extrakce z 5 mL vzorku bez přídavku modifikátoru zaměřená na vysoce hydrofobní látky (log Ko/w > 4,0).
• Druhá fáze: extrakce téhož vzorku po přidání 30 % NaCl zaměřená na středně až nízko hydrofobní látky (log Ko/w < 4,0).
• Souběžná termální desorpce obou stir barů a následná analýza TD–GC–MS.
• Srovnání s konvenční SBSE bez či se solí a s existujícím dual SBSE protokolem.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika:

• Vzorky: 5 mL deionizované nebo přírodní vody obohacené pesticidy (500 ng/L).
• Extraktor: stir bar (Twister) s 24 µL PDMS.
• Extrakční podmínky: 1 h při 1500 rpm bez soli, následně 1 h při 1500 rpm po přidání 30 % NaCl.
• Desorpce: TDU (40→280 °C, 720 °C/min), MPS 2 autosampler, CIS 4 PTV-injektor, rozdělení na kapilární kolonu HP-5ms.
• Detekce: Agilent 6890N GC se 5973 MSD v režimu scan (m/z 58–510).

Hlavní výsledky a diskuse

Sequential SBSE dosáhla obnov mezi 82 % a 113 % pro 75 ze 80 testovaných látek (log Ko/w > 2,5). Konvenční SBSE bez soli vykázala < 80 % obnovy u 41 látek, se solí u 23 látek. Limit detekce pod 10 ng/L pro 67 sloučenin, linearita r² > 0,99. Optimalizace objemu vzorku na 5 mL vedla k intenzivnímu víření, menší adsorpci na sklo a lepší shodě s teoretickými hodnotami. Aplikace na říční vodu odhalila 11 pesticidů v rozmezí 7,2–52 ng/L.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda přináší:

• rovnoměrné obohacení látek s širokým rozsahem polarity,
• nízké limity detekce na úrovni ng/L,
• minimální objem vzorku (5 mL) bez organických rozpouštědel,
• rychlý a plně bezrozpouštědlový postup vhodný pro monitorování kvality vody.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnosti dalšího rozvoje:

• aplikace v komplexních matricích (potraviny, biologické vzorky) s úpravou modifikátorů (organické přísady, derivatizace),
• vývoj nových sorbentů (RAM, kompozitní materiály) kombinovaných s sequential SBSE,
• plná automatizace a vysokoprůtočné screeningové platformy pro široké spektrum kontaminantů.

Závěr

Sequential SBSE představuje efektivní a univerzální extrakční protokol pro organické polutanty ve vodách. Kombinace dvoufázového sorpčního kroku a TD–GC–MS analýzy zajišťuje vysokou obnovu, nízké limity detekce a robustnost vhodnou pro rutinní environmentální monitorování.

Reference

[1] Analytical Methods for Target Chemicals in Water Quality Control, Ministry of Health, Labor and Welfare, Tokyo, 2003.
[2] C. L. Arthur, J. Pawliszyn, J. Anal. Chem., 62 (1990) 2145.
[3] E. Baltussen, P. Sandra, F. David, C. A. Cramers, J. Microcol. Sep., 11 (1999) 737.
[4] H. Lord, J. Pawliszyn, J. Chromatogr. A, 885 (2000) 153.
[5] M. de F. Alpendurada, J. Chromatogr. A, 889 (2000) 3.
[6] J. Beltran, F. J. Lopez, F. Hernandez, J. Chromatogr. A, 885 (2000) 389.
[7] M. Kawaguchi, R. Ito, K. Saito, H. Nakazawa, J. Pharm. Biomed. Anal., 40 (2006) 500.
[8] F. David, P. Sandra, J. Chromatogr. A, 1152 (2007) 54.
[9] P. Serodio, J. M. F. Nogueira, Anal. Chim. Acta, 517 (2004) 21.
[10] V. M. Leon, B. Alvarez, M. A. Cobollo, S. Munoz, I. Valor, J. Chromatogr. A, 999 (2003) 91.
[11] S. Nakamura, S. Daishima, Anal. Bioanal. Chem., 382 (2005) 99.
[12] N. Ochiai, K. Sasamoto, H. Kanda, S. Nakamura, J. Chromatogr. A, 1130 (2006) 83.
[13] J.-P. Lambert, W. M. Mullett, E. Kwong, D. Lubda, J. Chromatogr. A, 1075 (2005) 43.
[14] W. M. Meylan, P. H. Howard, J. Pharm. Sci., 84 (1995) 83.
[15] T. Benijts, J. Vercammen, R. Dams, H. P. Tuan, W. Lambert, P. Sandra, J. Chromatogr. B, 755 (2001) 137.
[16] C. Bicchi, C. Cordero, P. Rubiolo, P. Sandra, J. Sep. Sci., 26 (2003) 1650.
[17] J. Pawliszyn, Solid Phase Microextraction Theory and Practice, Wiley-VCH, New York, 1997.
[18] Ph. Wylie, B. Quimby, Agilent Application Note 5967-5860EN (2000).
[19] C. Kai Meng, Agilent Application Note 5988-4392EN (2001).
[20] P. Sandra, B. Tienpont, F. David, J. Chromatogr. A, 1000 (2003) 299.