LC/Q-TOF Workflows for Comprehensive Micropollutant Analysis

Význam tématu

Monitoring mikroznečišťujících látek v povrchových vodách je klíčový pro hodnocení expozice, ekologických rizik a efektivity opatření. Pesticidy a jejich transformační produkty mohou být přítomné v nízkých koncentracích, tradiční cílené metody je často nenaleznou.

Cíle a přehled studie / článku

Studie popisuje tři komplementární LC/Q-TOF workflow pro komplexní analýzu mikroznečišťujících látek:

• cílená kvantifikace vybraných pesticidů pomocí referenčních standardů
• suspect screening s využitím databází Agilent PCDL bez nutnosti standardů
• identifikace neznámých sloučenin a transformačních produktů (TP) pomocí in silico fragmentace

Použitá instrumentace

1. HPLC Agilent 1260 Infinity s kolónou ZORBAX Eclipse Plus C-18 (2.1×100 mm, 1.8 µm)
2. Q-TOF hmotový spektrometr Agilent 6530 Accurate-Mass s Agilent Jet Stream ESI
3. Software Agilent MassHunter Qualitative Analysis a Quantitative Analysis
4. Databáze Agilent Personal Compound Database and Libraries a Agilent Molecular Structure Correlator

Použitá metodika

Vzorky povrchové vody (1 L) byly extrahovány směsným SPE protokolem se třemi elučními kroky, koncentrovány a rekonstituovány do metanol/voda 20/80. Data se akvírovala v módu All Ions MS/MS (0, 10, 20, 40 V) a cíleně MS/MS při 20 V. Kvantifikace využívala ionty [M+H]+ a [M−H]− s přesnou hmotou a dvěma fragmenty jako kvalifikátory.

Hlavní výsledky a diskuse

• Cílená kvantifikace: validace 32 standardů, detekce 25 analyzovaných pesticidů v 51 vzorcích, LOD 0,1–13 ng/L, recovery 70–110 %, přesnost RSD <10 % pro většinu látek.
• Suspect screening: 85 kandidátů, z toho 67 potvrzeno standardem a 6 identifikováno na základě MS/MS shody, čímž se rozšířil profil znečištění.
• Identifikace neznámých sloučenin: z 1 409 predikovaných struktur TP bylo vytypováno 33 plausibilních, po experimentech a MSC analýze se potvrdilo 7 TP, z toho 5 unikátně odhalených.

Přínosy a praktické využití metody

Integrace cílené kvantifikace, suspect screeningu a in silico fragmentace umožňuje:

• rozšíření sledovaného spektra látek mimo standardní cíle
• předběžnou identifikaci bez referenčních standardů
• objevování a strukturální charakterizaci transformačních produktů
• zvýšenou důvěru ve výsledky díky přesné hmotě a fragmentačním datům

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj HRAM MS workflow může zahrnovat kombinaci s multidimenzionální chromatografií, rozšíření a sdílení PCDL databází, aplikaci strojového učení pro predikci fragmentace a integraci GC/Q-TOF pro nepolární analýzy, což zvýší pokrytí chemického profilu vzorků.

Závěr

Popsané komplementární LC/Q-TOF workflow poskytují široké a spolehlivé řešení pro analýzu mikroznečišťujících látek a jejich transformačních produktů v povrchových vodách. Kombinace cílené kvantifikace, suspect screeningu a in silico přístupu zvyšuje schopnost detekce neznámých kontaminantů a posiluje environmentální monitorování.

Reference

1. C Moschet et al. LC- and GC-QTOF-MS as Complementary Tools for a Comprehensive Micropollutant Analysis in Aquatic Systems Environ Sci Technol 2017
2. C Moschet et al. Alleviating the reference standard dilemma using systematic exact mass suspect screening Anal Chem 2013
3. EAWAG Pathway Prediction System webová služba
4. F Allen et al. Competitive fragmentation modeling of ESI-MS/MS spectra Metabolomics 2015