Simultaneous Target Quantitation and Suspect Screening ofEnvironmental Contaminants in Sewage Sludge

Význam tématu

Sledování environmentálních kontaminantů v kalu z čistíren odpadních vod je zásadní pro hodnocení rizik po jeho aplikaci na půdu. Vysoce perzistentní organické látky zůstanou v prostředí, což vyvolává potřebu komplexních analytických přístupů umožňujících současnou kvantifikaci známých látek a screening podezřelých sloučenin.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a validovat postup založený na spřažené analýze pomocí LC/Q-TOF, který umožní:

• kvalitativně-kvantitativní analýzu 23 cílových kontaminantů v kalu,
• současný suspect screening stovek dalších kandidátních toxikantů,
• retrospektivní vyhodnocení dat pro další emergentní látky.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky kalu pocházely z kalifornské čistírny a byly připraveny bez selektivní extrakce, aby se pokrylo co nejširší spektrum látek. Pro cílovou kvantifikaci bylo použito 23 standardů pokrývajících různé fyzikálně-chemické vlastnosti. Kalibrace probíhala v rozsahu 0,1–1000 µg/l v 20 % methanolu.

Instrumentace:

• Kapalinová chromatografie Agilent 1290 Infinity II s rychlými gradienty,
• Detekční systém Agilent 6546 LC/Q-TOF pracující v režimu All Ions MS/MS,
• Softwarový balík Agilent MassHunter Workstation s moduly Acquisition, Quantitation a SureMass pro zpracování dat a PCDL knihovny pro suspect screening.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala lineární dynamický rozsah cílových látek od 0,1 do >1000 µg/l s limity detekce 0,1–5 µg/l. Příklad analýzy lamotriginu ukázal přesné retence i fragmentační spektrum s lepší čistotou izotopického vzorce. Suspect screening využívá knihovny Agilent PCDL a predikční model retencí, který dosáhl koeficientu determinace R2 = 0,98. Při vyhodnocení bylo podle SANTE kritérií ověřeno 26 spíknutých látek (pozitivní i negativní ionizace) a pro více než 200 podezřelých byly vyznačeny priority k detailnímu přezkoumání.

Přínosy a praktické využití metody

Propojení cílové kvantifikace a suspect screeningu výrazně zvýšilo informační hodnotu jednoho běhu:

• rychlá implementace v rutinní laboratoři,
• možnost retrospektivní analýzy nových kontaminantů,
• minimalizace falešně negativních výsledků širším pokrytím látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Do budoucna lze očekávat:

• rozšíření knihoven PCDL o nové emergentní kontaminanty,
• využití strojového učení pro predikci retencí a fragmentace,
• přenos technologie do dalších ekologických matric (půda, sedimenty),
• zkrácení doby analýzy díky optimalizaci gradientů a datového zpracování.

Závěr

Použití Agilent 6546 LC/Q-TOF ve spojení s vhodným softwarovým workflow umožnilo spolehlivou kvantifikaci cílových kontaminantů a současný screening stovek podezřelých látek v kalu. Tato kombinace hardwaru a softwaru přináší vyšší datovou hodnotu a flexibilitu pro monitorování nových i známých environmentálních kontaminantů.

Reference

• Agilent Technologies. Analytical method for endocrine active contaminants in sewage sludge. 5991-8048EN, 2017.
• Black GP, Anumol T, Young TM. Unpublished data. In review.
• Pyke JS, Black GP, Chen K, Anumol T, Young TM. Agilent Technologies Application Note 5994-0750EN, 2019.
• European Commission SANTE/11813/2017 rev.0, Guidance on quality control and method validation for pesticide residues analysis, 2017.
• Rennie EE, Williams RH, Garnica R, VanDamme M. Agilent Technologies Application Note 5991-8580EN, 2017.
• Berset JD, Rennie EE, Glauner T. Agilent Technologies Application Note 5991-6627EN, 2016.