GC/MSD, GC/MS/MS, Příprava vzorků, GC/SQ, GC/QQQ, HPLC, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, LC/QQQ, IC-MS, IC/MS/MS, LC/SQ, LC/IT
ZaměřeníŽivotní prostředí, Průmysl a chemie
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Vliv kontaminace vodních zdrojů pesticidy je dlouhodobou hrozbou pro člověka i životní prostředí. Rychlá a citlivá analýza stopových koncentrací pesticidů a herbicidů ve vodách (povrchových, pitných i odpadních) je nezbytná pro ekologický monitoring, dodržování právních předpisů a reakci při únikových situacích.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem jednotlivých popsaných postupů bylo demonstrovat a porovnat moderní techniky pro analýzu širokého spektra pesticidních sloučenin ve vodách bez nutnosti rozsáhlé předúpravy vzorku. Metody zahrnují přímou desorpční ionizaci DART spojenou s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií Orbitrap, on-line SPE s výměnnými chromatografickými systémy (EQuan, RSLC, Accela) a kvantitativně selektivní detekci na triple kvadrupólu nebo UV detektor.
Použitá instrumentace
- DART-SVP s Orbitrap Exactive (Thermo Scientific) pro rychlou HRAM analýzu pesticidů ve vodě.
- Accela / Exactive Orbitrap LC-MS systém s on-line SPE moduly EQuan a ExactFinder softwarem pro screening a kvantifikaci stovek cílových i nekonvenčních pesticidů.
- TSQ Quantum Access MAX (Thermo Scientific) spojený s Accela UHPLC nebo Surveyor pumpami pro vysokoprůtokovou analýzu na triple kvadrupólu (SRM režim).
- CTC HTC-Pal autosampler a mikroventily (Rheodyne) pro řízení on-line SPE.
- Acclaim Trinity P1 a Q1 (Thermo Scientific) jako mixed-mode kolony pro robustní retenci a tvar píku duikat a paraquatu, doplněné UV detekcí 260/310 nm.
Použitá metodika
- Vzorky pitné a povrchové vody byly filtrovány (0,45 µm), upraveny pH a doplněny vnitřními standardy, popř. sodnou omadínou.
- Direct Analysis in Real Time (DART) ionizace v APCI-like režimu byla optimalizována při 300 °C s desorpcí 30 s a analýzou full-scan na Orbitrapu (50 000 FWHM).
- On-line SPE: vzorky až 20 mL byly přímo naváděny na předkolony (C18 nebo mixed-mode), následuje back-flush na analytické kolony Hypersil GOLD nebo Acclaim Trinity Q1.
- Chromatografie: UHLPC gradienty H2O/MeCN s 5 mM aditivy (acetát, formiát), průtoki 0,4–0,85 mL/min, doba analýzy 0,5–6 min.
- Detekce: HRAM full-scan (Orbitrap), selektivní SRM/MSMS scan Triple Quad, QED-MS/MS s Reverse Energy Ramp, případně UV při 260 a 310 nm.
Hlavní výsledky a diskuse
- Metoda DART-Orbitrap dosáhla identifikace 23 pesticidů ve vodě s vysokou přesností (<1 ppm) a detekční limity až 1 ng/mL bez extrakce.
- On-line SPE s Exactive Orbitrap a ExactFinder v režimu full-scan umožnila screening stovek cílových i neznámých pesticidů s linearitou nad 0,99 v rozsahu 0,02–0,6 µg/L.
- Fast-HPLC (Accela) ve spojení s EQuan a TSQ Quantum Access MAX zkrátila dobu analýzy pesticidů ze 7 min na <3 min a zachovala detekční limity v řádu 0,5–100 ppt.
- Optimalizace gradientů, pH a poměrů organických složek umožnila separaci i polárních triazinů bez ion-pair činidel.
- Kalibrace pro triaziny (0,25–5 ppt) vykázaly r2 >0,996, metodický detekční limit (MDL) 0,09–0,1 µg/L vyhovuje EPA 536.0 i EU 98/83/EC.
- On-line SPE-HPLC-UV metoda pro paraquat a diquat vykázala MDL ~0,1 µg/L, recovery 104–108 %, analýza <7 min bez rozpouštědel či komplexních extrakcí.
Přínosy a praktické využití metody
- Zkrácení doby analýzy (vysokoprůtokové a on-line SPE technologie) na 0,5–6 min vč. předúpravy.
- Eliminace offline SPE přispívá k úsporám nákladů, minimalizuje riziko kontaminace a ztrát cílových sloučenin.
- Vyšší propustnost laboratoře (high throughput) s nižšími provozními náklady a minimalizovanou spotřebou činidel.
- Schopnost detekovat široké spektrum pesticidů i neznámých kontaminantů ve stopových koncentracích.
- Vyhovuje regulatorním limitům EPA, EU a národním normám pro pitné i povrchové vody.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Další automatizace a integrace on-line extrakce pro méně obsluhy a vyšší reprodukovatelnost.
- Rozšíření databází HRAM spekter a knihoven QED pro nekonvenční a neznámé analyty.
- Nasazení do terénních podmínek a urgentních analýz s mobilními a benchtop systémy DART-Orbitrap.
- Multimodální kolony mixed-mode pro simultánní separaci iontově i neiontově aktivních reziduí.
- Využití pokročilých datových algoritmů a strojového učení pro prediktivní screening nových kontaminantů.
Závěr
Popsané metody ukázaly, že kombinace on-line prekoncentrace, moderních chromatografických kolonek a hmotnostních detektorů umožňuje rychlou, citlivou a robustní analýzu pesticidů ve vodách, splňující nejpřísnější regulatorní limity. Tyto přístupy významně zvyšují propustnost a efektivitu analýz, přičemž upřednostňují minimální předúpravu vzorku.
Reference
- U.S. EPA Method 549.2, ‘‘Determination of Paraquat and Diquat in Water by High Performance Liquid Chromatography (HPLC).’’
- Directive 98/83/EC on the quality of water intended for human consumption.
- Choi J. et al., ‘‘Fast and Accurate Identification of Pesticides by DART Orbitrap MS,’’ Thermo Fisher Scientific Application Note 605.
- Beck J., Yang C., ‘‘LC-MS/MS Analysis of Herbicides in Drinking Water at Femtogram Levels Using EQuan,’’ Thermo Fisher Scientific Application Note 437 (2008).
- Beck J., Chang J., Gu C., Sanders M., ‘‘Non-targeted Screening and Accurate Mass Confirmation of 510 Pesticides on Exactive Orbitrap,’’ Thermo Fisher Scientific Application Note 51878 (2010).
- Beck J., Pepich B.V., Munch D.J., ‘‘Determination of Triazine Pesticides and Degradates by LC-ESI-MS,’’ EPA Draft Method 536.0 (2007).
- Jing C., Qun X., Rohrer J., ‘‘Sensitive and Rapid Determination of Paraquat and Diquat in Waters Using On-Line SPE and UV,’’ Thermo Fisher Scientific Application Note 1051 (2014).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.