Defining the Retention Times of 209 PCB Congeners Using GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Polychlorované bifenyly (PCB) patří k nejtrvalejším organickým kontaminantům v životním prostředí.
Jejich toxicita a podezření na karcinogenitu vyžadují přesné analytické metody pro identifikaci a kvantifikaci jednotlivých kongenerů.
Komplexní separace a jednoznačná detekce 209 izomerů PCB je klíčová pro monitoring, hodnocení rizik a regulaci těchto látek.

Cíle a přehled studie / článku

Studie si klade za cíl stanovit primární (tr’) a sekundární (tr’’) retenční časy všech 209 PCB kongenerů pomocí dvoudimenzionální GCxGC spojené s TOFMS.
Vytvoření uživatelské knihovny spekter kongenerů a ověření schopnosti softwaru ChromaTOF rozlišit kritické páry kongenerů.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorku: jednotlivé kongenery v koncentraci 20 µg/mL v isooktanu, směsi kritických párů ~10 µg/mL.
• GCxGC systém: Agilent 6890 s LECO tepelným modulátorem, dvoustupňová kolona RTX-PCB (40 m × 0,18 mm × 0,18 µm) a RTX-17 (1 m × 0,10 mm × 0,10 µm).
• Podmínky GC: nosný plyn helium 1,2 mL/min, program teploty primární pece od 70 °C do 275 °C, sekundární pec +15 °C.
• Modulace: perioda 4 s (1,10 s horká fáze, 0,90 s studená), offset modulátoru +25 °C.
• MS detekce: LECO Pegasus 4D TOFMS, iontový zdroj 200 °C, elektronová ionizace −70 eV, rozsah 45–550 m/z, rychlost 100 spekter/s.
• Softwarové zpracování: ChromaTOF 4.22 a Microsoft Excel 2007.

Hlavní výsledky a diskuse

Byly naměřeny tr’ a tr’’ pro všechny kongenery a vytvořen konturový graf závislosti retenčních časů na počtu atomů chloru.
Obecně platí, že s rostoucím počtem chlorů se prodlužuje tr’ a tr’’, ale dochází k výrazným překryvům mezi sousedními homologickými řadami.
Analýza kritických párů ukázala, že bez podpory iontových poměrů softwarové hodnocení často vybírá nesprávný izomer, avšak s použitím vypočteného Ion Ratio se zvyšuje shoda a správný kongener obsadí první pozici.

Přínosy a praktické využití metody

• Kompletní databáze retenčních časů tr’/tr’’ 209 PCB kongenerů usnadňuje předběžné zařazení několika kandidátů na základě retenční mapy.
• Uživatelská knihovna spekter společně s Ion Ratio zvyšuje spolehlivost identifikace a snižuje chybové nálezy.
• Metoda je vhodná pro environmentální monitoring, forenzní analýzy, QA/QC v průmyslových laboratořích i regulační účely.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Implementace pokročilých algoritmů a strojového učení pro automatizovanou dekonvoluci a identifikaci kongenerů.
• Rozšíření databází retenčních časů na další skupiny perzistentních organických polutantů (např. PAH, PCDD/F).
• Optimalizace modulátorů pro kratší doby analýzy a vyšší třídicí kapacitu.
• Integrace GCxGC-TOFMS s dalšími detekčními technikami (např. HR-MS) pro potvrzovací analýzy.

Závěr

Prezentovaná studie demonstruje schopnosti GCxGC-TOFMS s ChromaTOF pro definování retenčních časů 209 PCB kongenerů.
Kombinace retenčních časů a iontových poměrů výrazně zlepšuje jednoznačnou identifikaci izomerů.
Výsledná knihovna spekter a retenčních parametrů je cenným nástrojem pro rutinní analýzu PCB ve vzorcích životního prostředí.

Reference

• Safe S. Polychlorinated biphenyls (PCBs) and polybrominated biphenyls (PBBs): biochemistry, toxicology, and mechanism of action. Critical Reviews in Toxicology, 1984, 13(4):319–395.
• LECO Corporation. Separation Science: Defining the Retention Times of 209 PCB Congeners Using GCxGC-TOFMS. Application Note.