Analysis of Diquat and Paraquat Using UHPLC Orbitrap MS – Method Development, Matrix Effects and Performance

Význam tématu

UHPLC Orbitrap MS nabízí vysokou citlivost a vysoké hmotnostní rozlišení nezbytné pro spolehlivou detekci stopových koncentrací herbicidů paraquatu a diquatu v pitné i povrchové vodě. Metoda minimalizuje izotopové interference a splňuje přísné regulační limity.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo optimalizovat mobilní fáze a provozní parametry UHPLC-Orbitrap MS pro oddělení, kvantifikaci a potvrzení paraquatu (PQ) a diquatu (DQ). Studie se zaměřila na vliv pH mobilní fáze a declustering potential na signál-šum, iontové formy a přesnost hmotnostního měření ve vodných vzorcích.

Použitá instrumentace

• UHPLC Dionex UltiMate 3000 s HRG-3400RS binárním čerpadlem, WPS-3000 autosamplerem a TCC-3400 termostatickou komorou; Acclaim Trinity Q1 kolona (2,1×50 mm, 3 μm).
• Orbitrap MS Exactive Plus s HESI II ESI interfací; rozlišení 140 000 (RFWHM), declustering potential 2000 V, režim all-ion fragmentation (AIF) v HCD buňce.
• Mobilní fáze: acetonitril/100 mM octan amonný isokraticky 75:25 v/v, pH upravené na 3,5; 5,0; 6,2 a 7,3.

Metodika

Přímá injekce 5 μL vzorku bez chemické předúpravy (pitná voda) nebo po filtraci 0,2 μm (povrchová voda) s interními standardy D8-PQ a D4-DQ. Separace probíhala izokraticky při 0,45 mL/min a 35 °C. MS sbíral full-scan spektra (>1,5 skenu/s) a provozoval AIF fragmentaci bez předvýběru prekurzorů. Data byla zpracována v Xcalibur, ExactFinder a TraceFinder s mass extraction window 5 ppm.

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace pH na hodnotu 5 zvýšila intenzitu deprotonovaných iontů [M–H]+, které vykázaly nejlepší signál-šum a nízkou variabilitu (RSD <5 %). Orbitrap MS poskytl hmotnostní přesnost <5 ppm a umožnil oddělení izotopové interference 13C-DQ s [M–H]+ PQ. Oba analyty byly separovány do 5 min s minimálními matrix efekty a metodické limity detekce až 0,05 μg/L.

Přínosy a praktické využití

• Rychlá izokratická separace PQ a DQ bez složitých přípravných kroků.
• Vysoká selektivita díky rozlišení 140 000 a širokému použití okna MEW 5 ppm.
• Spolehlivá identifikace a potvrzení analyzovaných látek pomocí mz poměrů M/M+1 a AIF fragmentace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodu lze rozšířit na další quaternární aminy nebo environmentální kontaminanty. Integrace s online SPE či automatizovaná kvantifikace algoritmy strojového učení umožní další zvýšení citlivosti a robustnosti analýzy v reálném čase.

Závěr

Vyvinutá UHPLC-Orbitrap MS metoda nabízí rychlou, přesnou a vysoce citlivou analýzu paraquatu a diquatu v environmentálních vzorcích vody. Splňuje mezinárodní požadavky regulací na detekční limity a poskytuje spolehlivé informace pro monitoring kvality vody.

Reference

• J.E. Norman, K.M. Kuivila, L.H. Nowell, USGS Scientific Investigations Report 2012–5045.
• K.C. Wang et al., J. Chromatogr. B 876 (2008) 211.
• J.C. Marr, J.B. King, Rapid Commun. Mass Spectrom. 11 (1997) 479.
• X.P. Lee et al., J. Mass Spectrom. 39 (2004) 1147.