Mass Spectrometry Applications for Environmental Analysis

Význam tématu

Voda jako zdroj pitné i užitkové vody je zranitelná vůči znečištění pesticidy, farmaky a personal care produkty (PPCPs). Mnohé z těchto látek jsou biologicky aktivní i v tracech a mohou významně ovlivňovat zdraví lidí i funkci ekosystémů. Rychlé a spolehlivé metody umožňující detekci a kvantifikaci širokého spektra organických kontaminantů v nízkých ng/L úrovních jsou proto klíčové pro QA/QC vodáren i environmentální monitoring.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem představených studií je demonstrovat moderní analytické přístupy ke screeningové a kvantitativní analýze pesticidů, farmak, pesticidních degradačních produktů a PPCPs ve vzorcích vody. Představeny jsou metody založené na direct ionization (DART) ve spojení s vysokou rozlišovací schopností (Orbitrap), na on-line SPE s fast HPLC a diverzním ventilem, na LC-MS/MS s triple kvadrupólem a na UHPLC-HRAM platformách.

Použitá metodika a instrumentace

Hlavní techniky zahrnují:

• Direct Analysis in Real Time – DART-Orbitrap pro rychlé profilování pesticidů bez chromatografické separace.
• On-line turbo-SPE (EQuan MAX) + UHPLC-Orbitrap nebo triple-Q MS/MS pro 1–20 mL přímé injekce pitných i odpadních vod.
• Fast HPLC s diverzním ventilem a C18 kolony k potlačení účinků silných rozpouštědel a zvýšení citlivosti.
• UHPLC-Orbitrap a HRAM AIF (All Ion Fragmentation) pro screening nových kontaminantů.

Hlavní výsledky a diskuse

Populární pesticidy i farmaka (triaziny, karbamáty, DTT, glifosát, antibitika, NSAIDs) byly detekovány v řádu ng/L až jednotek ppt. Metody prokázaly LOQ <1 ng/L, lineární rozmezí více než tři řády a replikabilitu RSD <15%. UHPLC-HRAM umožňuje nejen kvantifikaci, ale i retrospektivní eventuální identifikaci neznámých kontaminantů díky full-scan a AIF. On-line SPE s fast LC významně redukuje přípravu vzorků a spotřebu rozpouštědel oproti off-line metodám.

Přínosy a praktické využití metody

Metody poskytují vysokou produktivitu (analýza <5 min), nízkou spotřebu vzorku (1–20 mL), úplnou automatizaci a schopnost kvantifikovat i potvrdit stovky cílových látek ve vodě. Jsou využitelné v laboratořích environmentální chemie, regulačních agenturách i průmyslových QC odděleních.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj HRAM metod otevře cestu k širokospektrálnímu ne-targetovanému monitoringu vody a odpadních vod, včetně zkoumání neznámých metabolitů a kombinačních účinků. Umělá inteligence a pokročilé softwarové nástroje umožní automatické vyhledávání vzorů, retrospektivní analýzu a integraci dat pro predikci ekologického rizika.

Závěr

Prezentované přístupy spojují rychlost direct-ionization, citlivost on-line SPE a selektivitu HR/AM nebo MS/MS umožňující komplexní a spolehlivý monitoring organických kontaminantů ve vodě. Implementace těchto metod v praxi zlepší řízení kvality vodních zdrojů a posílí ochranu zdraví a životního prostředí.

Reference

• R. B. Cody et al., Anal. Chem. 2005, 77, 2297–2302. Direct Analysis in Real Time.
• A. Makarov, J. Chromatogr. A 2010, 1217, 3938–45. Orbitrap Technology.
• L. Gross, Mass Spectrometry, Springer, 2011, DOI:10.1007/978-3-642-10711-5_13.
• J. R. Beck et al., Thermo Fisher Scientific Application Note AN62449-EN 10/08.
• J. R. Beck et al., Thermo Fisher Scientific Application Note AN63413-EN 0914.
• L. Viglino et al., Chemosphere 2006, 65(8), 1338–1347.
• P. Zhang et al., J. Chromatogr. B 2006, 873, 13–28.