Soft ionization GC-HRMS of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs)

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) představují důležitou skupinu environmentálních polutantů vznikajících při neúplném spalování organických materiálů. Jejich sledování je klíčové z hlediska toxikologie, karcinogenity a ochrany vod, půdy i potravinových řetězců.

Cíle a přehled studie / článku

Studie si klade za cíl demonstrovat využití měkké ionizace GC-SICRIT®-HRMS pro stopovou analýzu PAU. Autoři porovnali ionizační podmínky (suchý vs. zvlhčený dusík) a vyhodnotili separaci, detekci a kvalifikaci šestnácti klíčových PAU až na úrovni ppt.

Použitá metodika

Metoda kombinuje plynovou chromatografii se soft ionizací založenou na dielektrickém výboji (DBD) v SICRIT® iontovém zdroji a vysokým rozlišením Orbitrap MS ve full-scan pozitivním módu (m/z 50–500, 30 000 FWHM). Analýza je zaměřena na vyhodnocení poměru protonovaných ([M+H]+) a radikálových kationtů pro vybraný PAU mix.

Použitá instrumentace

• GC-2014 (Shimadzu) s kolonkou SLB-5ms, 20 m × 0,18 mm ID, film 0,18 µm
• LTQ Orbitrap XL (Thermo Fisher)
• SICRIT® Plasma (1,6 kV, 10/15 kHz) s dusíkem (suchým nebo zvlhčeným 90 % R.H.)
• Přepravní plyn Helium, konstantní tok 30 cm/s

Hlavní výsledky a diskuse

• Úspěšná separace a identifikace všech šestnácti komponent PAU podle přesných molárních hmotností.
• Při použití zvlhčeného dusíku dochází k tvorbě podobného poměru radikálových a protonovaných iontů a ke vzniku oxidovaných produktů.
• Použitím suchého dusíku je preferována protonace, spektra jsou proto dominantně tvořena ionty [M+H]+ a vedlejší oxidované složky se minimalizují.
• Citlivost v režimu full-scan dosahuje úrovně 10 ppb pro všechny analyty, což odpovídá odhadovaným detekčním limitům v rozsahu ppt při optimalizovaných MRM podmínkách na triple-quad systémech.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí vysokou kvalitu detekce a selektivity pro PAU v různých matricích (voda, odpadní voda, potraviny). Měkká ionizace minimalizuje fragmentaci, usnadňuje kvalifikaci a kvantifikaci na základě [M+H]+, zlepšuje poměr signálu k šumu a snižuje interferenční signály oxidovaných vedlejších produktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Výzkum se bude dále zaměřovat na:

• optimalizaci složení nosného plynu a přidávání dopantů za účelem zvýšení ionizační účinnosti,
• rozšíření aplikace GC-SICRIT®-HRMS na další environmentální a průmyslové polutanty,
• implementaci soft ionizace v širších měřítkách pro rutinní QA/QC stanovení.

Závěr

Suchý dusík jako nosný plyn pro SICRIT® plasmovou ionizaci poskytuje nejlepší výsledky ve smyslu citlivosti a selektivity protonovaných iontů PAU. Metoda dosahuje detekčních limitů v ppt oblasti a konkuruje stávajícím EPA-ově definovaným postupům s potenciálem širšího průmyslového nasazení.

Reference

1. A.K. Huba, M.F. Mirabelli, R. Zenobi, Anal. Chem. 2019, 91, 10694–10701