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

Význam tématu

Analýza perzistentních organických polutantů (POPs) je klíčová pro hodnocení ekologických a zdravotních rizik vyplývajících z jejich bioakumulace a dlouhodobé persistence v životním prostředí. POPs, jako jsou dioxiny, PCB nebo PBDE, se využívaly desítky let v zemědělství, průmyslu a jako retardéry hoření. Díky své chemické stabilitě a toxicitě jsou regulovány mezinárodními dohodami a vyžadují citlivé a spolehlivé analytické metody pro monitorování v komplexních matricích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit schopnosti vysoce rozlišovacího GC-HRT (Folded Flight Path™) přístroje LECO Pegasus pro cílenou i necílenou analýzu POPs v sedimentu a rybí tkáni. Studie demonstruje jak selektivní extrakci a identifikaci známých PCB kongenerů, tak objev a charakterizaci dalších látek jako HCB, OCS, DDMU, p,p'-DDE, DDT, BDE-47 a CB-180 v jednom analytickém běhu.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky sedimentu a rybí tkáně byly extrahovány směsí dichlormethan-hexan (1:4) a očištěny přes sloupcové karty se silikou. Následné koncentrování proběhlo na objem 1 mL v isooktanolu.

• GC podmínky: Agilent 7890 s 7693 autosampler, kolona Restek Rxi-5Sil MS (60 m × 0,18 mm × 0,10 µm), injekce splitless 1 µl, teplota injektoru 300 °C, program pece od 80 °C (1 min) do 160 °C rychlostí 30 °C/min a dále do 300 °C při 3 °C/min (4 min držení), nosný plyn He konstantně 1,00 mL/min.
• MS podmínky: LECO Pegasus GC-HRT ve vysokém rozlišení (R=25 000) a ultra-vysokém rozlišení (R=50 000) při 3 spektrách/s, rozsah m/z 50–1000 (HR) nebo 200–600 (UHR), ionizace EI 70 eV, kalibrace PFTBA.

Hlavní výsledky a diskuse

V sedimentním vzorku byly detekovány a dekonvoluovány kongenery CB 47, CB 162 a CB 209 s vysokou kvalitou spektrálních dat (NIST shoda >800) a odchylkami hmotnosti pod 1 ppm. V rybí tkáni bylo zjištěno více než 70 PCB kongenerů s průměrnou přesností 1,01 ppm. Ultra-vysoké rozlišení umožnilo rozlišení isobarických fragmentů BDE-47 a CB-180, které by při nízkém rozlišení kolidovaly.

Současně byla provedena necílená analýza, při níž v rybím vzorku identifikovali i další třídy POPs: HCB, OCS, DDMU, p,p'-DDE, DDT, BDE-47 a CB-180. Molecular iony těchto látek vykázaly odchylky hmotnosti v rozmezí ±1 ppm, což potvrzuje vysokou spolehlivost elementární formulace.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje jednorázové screeningové i kvantitativní stanovení širokého spektra POPs v komplexních matricích bez nutnosti separátního běhu pro každou třídu látek. Vysoké rozlišení a přesná měření hmotností podporují robustní identifikaci a minimalizují interference, což je zásadní pro sledování znečištění v životním prostředí, regulatorní monitoring a QA/QC v průmyslových laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj necílené analýzy může směřovat k plnohodnotnému non-target screeningu a automatizovanému vyhledávání neznámých kontaminantů. Kombinace s vícerozměrnou chromatografií (GC×GC), zdokonalování algoritmů dekonvoluce a propojení s chemoinformatikou otevře cestu k detekci nových emergentních znečišťujících látek.

Závěr

LECO Pegasus GC-HRT prokázal vynikající schopnosti v cílené i necílené analýze POPs v sedimentu a rybí tkáni. Vysoce rozlišovací Folded Flight Path™ technologie přináší precizní měření molekulární hmotnosti, čisté chromatografické záznamy a robustní identifikaci i v komplikovaných maticích.

Reference

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