Determination of 2-Methylisoborneol, Geosmin and 2,4,6-Trichloroanisole in Drinking Water by Dynamic Headspace Coupled to Selectable 1D/2D GC-MS with Simultaneous Olfactory Detection

Význam tématu

Kompozity 2-methylisoborneolu (MIB), geosminu a 2,4,6-trichloroanisolu (TCA) patří mezi látky s velmi nízkými pachovými prahy, jež způsobují nepříjemné „musty“ či „earthy“ off-flavors v pitné vodě. Spolehlivá detekce těchto stopových organických sloučenin je klíčová pro zajištění kvality vody a ochranu spotřebitele před nežádoucími senzorickými vjemy.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout plně automatizovanou, citlivou a vysoce selektivní metodu pro stanovení MIB, geosminu a TCA v pitné vodě na úrovni ng / L. Studie popisuje aplikaci dynamické hlavy (DHS) na malé objemy vzorku s následnou tepelnou desorpcí do přepínatelného 1D/2D GC-MS se simultánní olfaktometrickou detekcí.

Použitá metodika a instrumentace

Pro extrakci analyzovaných látek byla uplatněna dynamická hlava s plynným promýváním vzorku (10 mL, 80 °C, 30 % NaCl) a zachycením par na Tenax TA. Po suchém proplachu pastičky dusíkem byla analyzovaná frakce tepelně desorbována v TDU a převedena do PTV-injektoru na analytickou kolonu.

• Automatizovaný DHS modul s duální jehlou a vyměnitelnými adsorbentními trapy (GERSTEL).
• TDU tepelný desorpční modul a PTV-injektor (GERSTEL).
• Dvojitý LTM-GC systém na bázi Agilent 7890 a MSD 5975C s CFT Deans switchem a Deans splitterem.
• Dvě kolony: DB-Wax (1D) a DB-5 (2D) pro heart-cutting a rychlou GC separaci (100 °C/min).
• Olfaktometrický port ODP-2 pro simultánní senzorickou detekci.
• MS-SIM režim monitorování iontů m/z 95, 108 (MIB), 112, 125 (geosmin), 195, 197 (TCA) a m/z 18 (voda).

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace suchého proplachu vedla k úplnému odstranění vody při celkovém proplachu 600 mL dusíku bez průniku analyzátů. Aplikace heart-cuttingu z 1D na 2D kolonu umožnila oddělení MIB od rušivých matricových složek. Díky kombinaci heart-cuttingu a rychlé GC (100 °C/min) se zlepšilo poměrové snižování šumu a zvýšení šířky signálu, což vedlo ke zvýšení signál/šum (S/N) 12× pro MIB, 9× pro geosmin a 3× pro TCA ve srovnání s 1D analýzou. Metoda prokázala lineární závislost od 1 do 100 ng/L (r2 > 0,9942) s detekčními limity 0,15–0,22 ng/L (3×σ, n=6) a opakovatelností RSD < 8 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí plnou automatizaci, eliminaci organických rozpouštědel, potřebu malých objemů vzorku a simultánní olfaktometrickou kontrolu identity. Zvýšená selektivita 2D GC-MS a vyšší S/N umožňují důvěryhodnou kvantifikaci stopových off-flavor látek v pitné vodě, což je vhodné pro rutinní monitorování kvality vody v úpravnách a bezpečnostních laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším krokem může být rozšíření systému o elementárně selektivní detektory (sulfur, halogeny), integrace do online monitorovacích stanic nebo miniaturizace trubičkových adsorbentů pro rychlou pole mobilní analýzu. Rovněž se předpokládá využití stejné platformy pro sledování dalších mikroorganických a pesticidních stop.

Závěr

Popsaná DHS-1D/2D GC-O/MS metoda dosahuje vysoké citlivosti a spolehlivosti pro sledování MIB, geosminu a TCA v pitné vodě. Kombinace dynamické hlavy, tepelně desorpčního modulu a rychlé vícedimenzionální GC-MS s olfaktometrií představuje robustní nástroj pro kvalitativní a kvantitativní analýzu stopových off-flavor sloučenin.

Reference

1. Benanou D., Acobas F., De Roubin M.R., David F., Sandra P., Anal Bioanal Chem, 376 (2003) 69.
2. Malleret L., Bruchet A., Hennion M.-C., Anal Chem, 73 (2001) 1485.
3. Karlsson S., Kaugare S., Grimvall A., Boren H., Savenhed R., Water Sci Technol, 31 (1995) 99.
4. Zhang L., Hu R., Yang Z., Water Res, 40 (2006) 699.
5. Nakamura S., Daishima S., Analytica Chimica Acta, 548 (2005) 79.
6. Saito K., Okamura K., Kataoka H., J Chromatogr A, 1186 (2008) 434.
7. Ochiai N., Sasamoto K., Takino M., Yamashita S., Daishima S., Heiden A., Hoffmann A., Analyst, 126 (2001) 1652.
8. Nakamura S., Nakamura N., Ito S., J Sep Sci, 24 (2001) 674.
9. Sasamoto K., Ochiai N., J Chromatogr A, 1217 (2010) 2903.
10. Luong J., Gras R., Young G., Cortes H., Mustacich R., J Sep Sci, 31 (2008) 3385.
11. Gil C., Lerch O., Whitecavage J., Stuff J., GERSTEL AppNote 1/2007, 2007.
12. Kolb B., J Chromatogr A, 842 (1999) 163.
13. Pawliszyn J., Solid Phase Microextraction Theory and Practice, Wiley-VCH, New York, 1997, s. 137.