Analysis of Persistent Organic Pollutants in Complex Matrices by Gas Chromatography—High Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry (GC-HRT)

Význam tématu

Analýza perzistentních organických polutantů představuje klíčovou úlohu v environmentální chemii a ochraně zdraví, protože tyto látky bioakumulují, jsou toxické a často se v životním prostředí vyskytují v nízkých koncentracích v komplexních matricích. Pro rychlou a spolehlivou identifikaci a kvantifikaci je nezbytné nasadit techniky s vysokým rozlišením a selektivitou.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat výkonnost plynové chromatografie v kombinaci s vysokým rozlišením hmotnostní spektrometrie typu time-of-flight (GC-HRT) při analýze perzistentních organických polutantů v sedimentech a rybích tkáních. Studie se zaměřila primárně na polychlorované bifenyly, přičemž neplánovaně detekovala i další skupiny POPs, jako jsou dioxiny, furany či polybromované difenylétery.

Použitá metodika

Vzorky sedimentu a tkání ryb byly extrahovány isooktanem bez dalšího čištění. Extrakty byly analyzovány pomocí GC-HRT v režimech vysokého (rozlišení 25000) a ultra vysokého rozlišení (50000), což umožnilo oddělení i izobarických fragmentů. Data se sbírala rychlostí tři spektra za sekundu a následně se prováděla selektivní extrakce iontů z komplexního spektrálního pozadí.

Použitá instrumentace

• Plynový chromatograf Agilent 7890 s autosamplerem 7693
• Kolona Restek Rxi-5Sil MS, délka 60 m, průměr 0,18 mm, film 0,10 mikrometru
• Injektáž splitless, objem 1 mikrolitr, teplota injektoru 300 °C
• Peaks: program 80 až 160 °C rychlostí 30 °C/min, poté na 300 °C rychlostí 3 °C/min
• Detekce: LECO Pegasus GC-HRT, elektrónová ionizace, pozitivní polarita
• Letová dráha s vysokým (R 25000) i ultra vysokým rozlišením (R 50000)
• Rozsah m/z 50–1000 pro vysoké a 200–600 pro ultra vysoké rozlišení

Hlavní výsledky a diskuse

Vysoké a ultra vysoké rozlišení GC-HRT umožnilo rozlišení izobarických fragmentů, například [M-Cl2]+ u PCB 180 a [M-Br2]+ u BDE 47. Zejména režim s R 50000 poskytl čisté spektrální záznamy bez interferencí. Extrahovaný iontový chromatogram ukázal kvalitní separaci více třebasubstituovaných až decasubstituovaných PCB a dalších POPs, přičemž byla dosažena vysoká přesnost měřené hmotnosti pod 1 ppm.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká selektivita a citlivost pro komplexní environmentální vzorky
• Možnost cílené i necílené analýzy širokého spektra halogenovaných sloučenin
• Rychlost měření a jednoduchá příprava vzorku bez rozsáhlého čištění
• Dosažení přesných hmotnostních měření pro spolehlivou identifikaci

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším směrem vývoje bude integrace vysokého rozlišení s pokročilou datovou analýzou a strojovým učením pro necílené screeningy. Rozšíření využití na další typy matric, jako jsou potraviny nebo biologické tekutiny, a kombinace s jinými ionizačními technikami přispějí k rozšíření detekční schopnosti.

Závěr

GC-HRT představuje silný nástroj pro analýzu perzistentních organických polutantů v náročných matricích díky vysokému rozlišení, přesné hmotnostní spektrometrii a rychlému sběru dat. Ultra vysoké rozlišení dovoluje spolehlivě oddělit izobarické fragmenty a zajistit nízkou míru falešných signálů.

Reference

• S.K. Shin a T.S. Kim, J Hazard Mater, 137(3), 1514-1522 (2006)
• E.J. Reiner et al., LC GC Europe, 60-70 (2010)
• T.M. Kolic et al., J Chrom Sci, 47, 83-91 (2009)
• J. Maervoet et al., Environ Health Perspect, 112(3), 291-294 (2004)
• P.O. Steen et al., Environ Sci Technol, 43(12), 4404-4411 (2009)
• S.C. Roberts et al., Environ Sci Technol, 45, 1999-2005 (2011)
• J.L.M. Rodrigues et al., Appl Environ Microbiol, 72(4), 2476-2482 (2006)
• T. Cajka et al., J Sep Sci, 28, 601-611 (2005)
• M. Alaee et al., J Sep Sci, 24, 465-469 (2001)