Solutions that meet your demands - Environmental Compendium - Emerging Contaminants

Význam tématu
Analýza stopových a ultrastopových organických znečišťujících látek v životním prostředí (farmaka, PPCP, PFC, PBDE, barviva) se stává stále naléhavější z důvodů jejich perzistence, bioakumulace a potenciálních toxických účinků na ekosystémy i člověka. Vývoj spolehlivých metod založených na vysoce citlivé hmotnostní spektrometrii (LC/MS/MS, LC/Q-TOF, GC/MS) umožňuje detekci a kvantifikaci známých i nově objevených kontaminantů v maticích jako je voda, sedimetry, kal či polymerní materiály.

Cíle a přehled studií
Prostřednictvím agilních řešení Agilent byly vyvinuty a ověřeny:

• Metody SPE+LC/MS/MS pro sledování farmak v pitné vodě a odpadní vodě (EPA 1694), lineární a kvadratické kalibrační modely, DIY optimalizace MRM parametrů.
• Metody LC/Q-TOF pro screening široké škály perzistentních kontaminantů (např. PFOA/PFOS, imidacloprid, manool, fluorotelomery, dye/pigments), využití precizní hmotnosti, MFE a Mass Profiler pro hledání nových látek a porovnávání vzorků.
• Metody GC/MS a GC-μECD pro PBDE a polybromované retardanty (penta, octa, deca), nasazení kotoučů DB-XLB a DB-5ms Ultra Inert pro rozlišení izomerů a minimalizaci rozkladu termolabilních vyšších homologů.

Použitá metodika a instrumentace

• LC/MS/MS (QQQ): vysoce citlivé stanovení MRM tranzic pro farmaka (lineární i kvadratický kalibrační zákon, LOQ až fg/uložení). Optimalizace fragmentoru a CE pro generování charakteristických produktů.
• LC/Q-TOF: celospánové nabývání dat (20 skenů/s), MFE extrakce funkčních rysů, Mass Profiler pro komparativní analýzu skupin vzorků, precizní hmotnosti (< 3 ppm) pro empirické vzorce, AutoMS/MS pro potvrdnou strukturu fragmentů.
• GC/MS a GC-ECD: Agilent 6890/5973 a 5975 inert MSD, pulsní splitless nebo PTV inlet, DB-XLB a Ultra Inert DB-5ms kolony (15–30 m × 0,18–0,25 mm × 0,07–0,25 µm), SIM iontů M-Br2 +2 pro PBDE, ECD při 300 °C, LOQ cca 100 ppt.

Hlavní výsledky a diskuse

• SPE+LC/MS/MS pro EPA 1694: linearita 0,99–1,00 pro 65 PPCP, opakovatelnost < 15 % RSD (gy jako GC/MS nekvantifikovatelné či derivatizaci nepotřebné analyty).
• LC/Q-TOF screening vzorků: detekce až 11 PFC, 19 farmak, 54 PPCP; MFE našel tisíce funkcí, Mass Profiler vyhledal unikátní a rozdílné rysy skupin; precizní hmotnost a skóre izotopu umožnilo identifikaci PFOA až do 9 fg/uložení.
• GC/MS PBDE: DB-XLB analýza 14 výkoných homologů do 20 min, chromatografické rozlišení epi- a izomerů, ECD citlivost ~ 100 ppt, ICP-MS LOQ ~ 150 ppt, rozbory technických směsí penta, octa, deca BDE.
• Vliv teploty a chlazení: PBDE-209 mizí při nižších teplotách inletu, optimalizace sprayeru pro PFC, suchý chlazení Q-TOF pro manool addukty.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká citlivost a nízké LOQ (fg až ppt) pro sledování stopových kontaminantů.
• Minimalizace matričních interferencí MRM SIM a high-resoluce TOF/AutoMS/MS.
• Rychlý screening i nekonvenčních kontaminantů (emerging compounds) bez nutnosti standardů.
• Zpřesnění měření u složitých vzorků (srovnání skupin, řízení kvality, řízení procesů v Institucích i průmyslu).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření databází funkcí a integrace Machine Learning pro automatizovaný screening a strukturové předpovědi.
• Zapojení high-throughput SPE a online SPE-LC/MS přístrojových řešení pro kontinuální monitoring.
• Nárůst využití direct-aqueous modů, ambientních ionizačních technik (DART, APCI) pro ultrarychlé screeningy.
• Multimodální instrumentace (LC/QQQ+LC/Q-TOF+GC/MS+MS-ion mobility) pro komplexní pokrytí organické sféry znečištění.

Závěr
Moderní analytické metody Agilent LC/MS a GC/MS díky vysoké citlivosti, přesné hmotnosti, kvalitě fragmentací a inertním kapilárám umožňují spolehlivou identifikaci a kvantifikaci jak cílených, tak neočekávaných organických kontaminantů v životním prostředí. Tyto technologie podporují efektivní sledování, hodnocení rizik a zabezpečení kvality vody, půd, sedimentů i materiálů.

Reference

1. EPA Method 1694: Pharmaceuticals and personal care products in water, soil, sediment, and biosolids by HPLC/MS/MS, EPA-821-R-08-002, 2007.
2. C. Daughton, T. Ternes, Environ. Health. Perspect. 107, S6 (1999).
3. J. W. Martin et al., Environ. Sci. Technol. 38, 373 (2004).
4. L. Hewitt et al., Environ. Toxicol. Chem. 21, 1359 (2002).
5. J. Björklund et al., J. Chromatogr. A 1041, 201 (2004).
6. E. Kuhn, J. Ellis, S. Wilbur, Pittcon Proc. 5989 (2003).
7. K. Lynam et al., 5989-9181EN (2008).