Converting Target Analysis of Organochlorine Pesticides in Environmental Matrices from Electron Ionization GC-HRMS Using Helium Carrier Gas to Atmospheric Pressure Ionization GC-MS/MS Using Nitrogen Carrier Gas

Význam tématu

Organochlorované pesticidy patří mezi perzistentní organické polutanty s dlouhým poločasem rozpadu v sedimentech a biotě, což ztěžuje jejich degradaci a vede k bioakumulaci v potravním řetězci. Sledují se pro jejich negativní vliv na lidské i živočišné zdraví a pro dlouhodobé dopady na životní prostředí.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na převedení stávajících metod cílené analýzy organochlorovaných pesticidů z elektronové ionizace GC-HRMS s heliovým nosným plynem na metodu GC-APCI-MS/MS s heliem i dusíkem. Cílem bylo porovnat separaci, citlivost, linearitu a kvantitativní výsledky obou přístupů.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky sedimentu a bioty byly extrahovány Soxhletovou metodou v rozpouštědlech hexan:aceton a toluen. Následovalo čištění pomocí GPC a silikagelové kolony s vodou-deaktivovanou fází. Chromatografie probíhala s konstantním programem teploty (39 min) u všech konfigurací.

Použitá instrumentace

• Xevo TQ-XS Tandemový kvadrupól s APGC+ ionizací a MRM akvizicí
• Autospec Premier magnetický sektor s elektronovou ionizací 35 eV a vysokým rozlišením (HR SIR)
• Chromatografické kolony Restek Rxi 5 Sil MS (60 m × 0,25 mm × 0,25 µm, He 1,5 mL/min; 40 m × 0,18 mm × 0,18 µm, N2 0,45 mL/min) a Agilent DB5-MS (60 m × 0,25 mm × 0,25 µm, He 1,0 mL/min)

Hlavní výsledky a diskuse

Konfigurace APGC-MS/MS s heliem i dusíkem dosáhla srovnatelného chromatografického rozlišení a retencí jako referenční metoda GC-EI-HRMS. Citlivost se mezi nosnými plyny lišila do dvakrát. Lineární odezva byla potvrzena pro všech 39 OCP v rozsahu 1–200 ppb s průměrným koeficientem determinace R2 0,996–0,999. Porovnání naměřených koncentrací ve standardních referenčních materiálech a čtyřech reálných vzorcích ukázalo průměrnou odchylku 10,6 % pro úroveň 2–200 ppb a do 20 % pro celý rozsah 1–200 ppb.

Přínosy a praktické využití metody

• Nižší pořizovací a provozní náklady oproti GC-HRMS s magnetickým sektorem
• Rychlejší zaškolení personálu (v řádu týdnů)
• Možnost použití dusíkového nosného plynu pro snížení nákladů a ekologickou udržitelnost
• Reprodukovatelné kvantitativní výsledky v komplexních matricích

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření GC-APCI-MS/MS na další třídy perzistentních organických polutantů
• Optimalizace pro ultranízké koncentrace ve vysoce složitých matricích
• Integrace se systémy automatizace přípravy vzorků a online očisty

Závěr

Metoda GC-APCI-MS/MS s heliem i dusíkem je plnohodnotnou alternativou ke klasickému GC-EI-HRMS, přináší výrazné snížení nákladů, prostorových nároků a doby zaškolení při zachování vysoké kvality dat pro rutinní analýzu organochlorovaných pesticidů.

Reference

• National Pesticide Information Center. DDT General Fact Sheet. 2024.
• United Nations Environment Programme. The 12 initial POPs under the Stockholm Convention. 2024.
• Van Bavel B., et al. Atmospheric-Pressure Chemical Ionization Tandem Mass Spectrometry as an Alternative to HRGC/HRMS for Dioxins. Analytical Chemistry. 2015.
• De Wit C.A., Vorkamp K., Muir D. Influence of Climate Change on Persistent Organic Pollutants in the Arctic. Environmental Science: Processes & Impacts. 2022.
• Karasek F.W., Onuska F.I. Trace Analysis of the Dioxins. Analytical Chemistry. 1982.
• Yost R.A. The Triple Quadrupole: Innovation, Serendipity and Persistence. Journal of Mass Spectrometry and Advances in the Clinical Lab. 2022.
• Commission Regulation (EU) No. 589/2014 on Sampling and Analysis for Dioxins and PCBs in Foodstuffs. 2014.
• Waters Corporation. Converting Semivolatile GC-MS/MS Methods from Helium to Nitrogen Carrier Gas with APGC. 2023.
• Smalling K.L., Kuivila K.M. Multi-Residue Method for Current-Use and Legacy Pesticides in Sediments. Journal of Chromatography A. 2008.