Stanovení bojových chemických látek metodou GC/MS | LabRulez GCMS

Stanovení bojových chemických látek metodou GC/MS s využitím vnitřních standardů

Stanovení je možno realizovat v chemických laboratořích Hasičského záchranného sboru (HZS) ČR, kde nejsou k dispozici standardy BCHL.
HZS ČR/Institut ochrany obyvatelstva: Stanovení bojových chemických látek metodou GC/MS s využitím vnitřních standardů

HZS ČR/Institut ochrany obyvatelstva: Stanovení bojových chemických látek metodou GC/MS s využitím vnitřních standardů

Pro účely stanovení bojových chemických látek (BCHL) metodou plynové chromatografie s hmotnostním detektorem (GC/MS) byly vymezeny základní podmínky a požadavky na vnitřní standard. Stanovení je založeno na GC/MS analýze směsi BCHL s vnitřním standardem, převodu TIC chromatogramu na chromatogram extrahovaný při určitém iontu M/z a výpočtu koncentrace BCHL z koncentrace vnitřního standardu, odezvového faktoru a naměřených ploch chromatografických píků. Dostupné vnitřní standardy byly vytipovány a ověřeny pro sedmnáct vysoce toxických a dráždivých látek. Příslušné odezvové faktory byly stanoveny jako poměr směrnic lineárních závislostí plochy píku na koncentraci látky. Postupy byly zhodnoceny z hlediska linearity, opakovatelnosti a správnosti měření.

1 ÚVOD

Protichemická opatření HZS ČR zahrnují mimo jiné chemický průzkum, detekci, identifikaci a stanovení BCHL. Tuto činnost provádějí speciální chemické laboratoře HZS. V laboratořích jsou k dispozici následující plynové chromatografy s hmotnostním detektorem (GC/MS) jako nejfrekventovanější analytické přístroje: GC/MS 7890A/5975C (Agilent), GC/MS Intuvo 9000/5977B stejného výrobce a EM 640 (Bruker Daltonik). Na uvedených přístrojích se provádí kvantitativní analýza metodikou absolutní kalibrace, ale pouze u analytů, pro které je k dispozici standard odpovídající čistoty.

Zásadním problémem je, že v ČR nejsou k dispozici čisté a certifikované standardy BCHL. Proto bylo nutno pro účely stanovení těchto látek obrátit pozornost na postup založený na využití vnitřního standardu, kdy se přímo do analyzovaného vzorku přidává známé množství látky, která je jiná než analyt.

Práce byla orientována na nalezení dostupného standardu, který by splnil podmínku shody poměrů odezvy na BCHL a vnitřní standard na všech systémech GC/MS laboratoří HZS. Cílem práce pak byl postup pro chemické laboratoře HZS, který by umožňoval nejen stanovení BCHL v roztocích, ale především byl v laboratořích využíván pro rychlé a jednoduché stanovení účinné složky ve vlastních preparátech BCHL. Tyto preparáty jsou dále používány ke kalibraci vlastních zavedených postupů stanovení BCHL založených především na metodách fotometrických a biochemických.

2 PODMÍNKY APLIKACE TECHNIKY VNITŘNÍHO STANDARDU

Metodika vnitřního standardu vychází z toho, že v určitém rozmezí koncentrací je podíl poměrů ploch chromatografických píků a koncentrací konstantní. Tento poměr bývá nazýván odezvový nebo kalibrační faktor (1):

HZS/IOOLB: Výpočet odezvového faktoru

kde FR je odezvový faktor, ACWA plocha chromatografického píku BCHL, AISTD plocha chromatografického píku vnitřního standardu, cCWA koncentrace BCHL v roztoku a cISTD koncentrace vnitřního standardu v roztoku.

Metodika vnitřního standardu má několik zásadních výhod. Proti postupům absolutní kalibrace a standardního přídavku nevyžaduje čistý standard analytu. Při obou těchto postupech jsou analyzovány dva oddělené vzorky, což do výsledků analýzy vnáší často významné chyby (1,2). Totéž platí o aplikaci postupu vnějšího standardu.

K získání spolehlivých výsledků analýzy založené na vnitřním standardu musí být známa hodnota odezvového faktoru. Dále musí být znám koncentrační rozsah, ve kterém je závislost plochy chromatografického píku analytu i standardu lineární, protože jenom tak je zaručena konstantní hodnota odezvového faktoru (1,3). Proto také řada prací zabývající se aplikací vnitřního standardu začíná podrobnou validací, při které je testována především linearita závislostí a dále pak mez stanovitelnosti a opakovatelnost stanovení (4-17).

V případě, že se vzorek upravuje před analýzou (extrakce, destilace, odpařování rozpouštědla apod.), měla by být zajištěna maximální podobnost chemických vlastností a fyzikálních charakteristik analytu a vnitřního standardu (1,3). Potřebné jsou rovněž blízké retenční časy analytu a vnitřního standardu, čímž se eliminuje efekt diskriminace ploch píků při různých teplotách v podmínkách teplotně programované analýzy (1,3). Dalším požadavkem je, aby vnitřní standard s analytem nereagoval ani nevykazoval jiné interakce a aby vnitřní standard nebyl rozkladným produktem nebo jinou příměsí analyzované látky (17).

Pro využití v kvantitativní GC/MS analýze představuje nejefektivnější a nejspolehlivější řešení použití takového vnitřního standardu, který je identický nebo analogický s analytem a je značen stabilním izotopem (1). Příkladem je stanovení akrylamidu ve vzorcích obilovin, kde byl využit (₁₃C₃)-akrylamid (18), ke stanovení chrysenu ve fólii (²H₁₂)-chrysen (19), ke stanovení rotundonu v hroznech a vínu metodikou SPME (²H₅)-rotundon (2), stejně tak byl ve víně stanoven ethylkarbamát pomocí (²H₅)-ethylkarbamátu (9). Dalšími příklady jsou použití (²H₈)-dibenzothiofenu pro stanovení dibenzothiofenu v extraktech surových olejů, uhlí a sedimentů (20), (₂H₇)-meprobamátu pro stanovení meprobamátu v krvi (13), (₁₃C₁₂)-triclosanu pro stanovení triclosanu ve vodách (21) nebo (₁₃C)-dichlordifenyltrichlorethanu pro stanovení dichlordifenyltrichlorethanu (DDT) v ovzduší (16). Vnitřní standardy se značeným stabilním izotopem však bývají využívány rovněž u vzorků, ve kterých jsou analyzovány jiné látky než analoga standardu. Při stanovení řady uhlovodíků i jiných těkavých látek ve vnějším nebo vnitřním ovzduší bývá jako vnitřní standard využíván (²H₆)-benzen (11), (²H₈)-toluen (22,23) nebo (²H₁0)-ethylbenzen (24). Podobně byly pro stanovení alifatických a aromatických uhlovodíků ve vodě metodikou SPME použity jako vnitřní standard některé deuterizované složky automobilního benzínu (7). Dalšími příklady použití vnitřních standardů jsou (²H₄)-1,2-dichlorethan pro stanovení 26 halogenovaných sloučenin ve vodě (25), (²H₅)-3,4-methylendioxyamfetamin a (²H₆)-hydromorfon pro stanovení narkotik a jejich metabolitů v biologických vzorcích (4), (²H₁₄)-trifluarin, (²H₆)-transpermethrin a (²H₄])-nitrofenol pro stanovení 28 pesticidů v ovzduší (26). Značené analogy analytů jsou jako vnitřní standardy pro stanovení látek metodou GC/MS ideální, ale jejich hlavní nevýhodou je nedostupnost a vysoká cena.

Pokud je vnitřním standardem jiná látka než analyzovaná, potom jsou ztráty látek v různých fázích úpravy vzorku nevyhnutelně odlišné (1). Tyto rozdíly lze efektivně snížit metodou dvojitého vnitřního standardu, kdy se pro stanovení určité látky použijí jako vnitřní standardy dva sousední zástupci dané homologické řady (1,19). Dalšími příklady jsou stanovení tokoferolu v plazmě, kde byl jako vnitřní standard použit pentamethylchromanol (6), stanovení 2,5-di-terc.butyl-3-methylfenolu ve žvýkačkách pomocí 3,5-di-terc.butylfenolu (27), stanovení furaneolu v rajčatech použitím maltolu (28) nebo stanovení carisoprodolu v krvi pomocí benzylkarbamátu (13). Pro stanovení různých kontaminantů ovzduší byl použit anisol (29). Při analýze potravinářských surovin a produktů byl ke stanovení 34 různých chemických látek v medu metodikou dynamické head-space použit 5-nonanon (5,28), ke stanovení polikosanolových komponent extrahovaných z vosku rýžových otrub dinonylftalát (31), ke stanovení 35 těkavých látek v esenciálních olejích získaných destilací listů a kůry citrovníku vodní parou oktylacetát (32), ke stanovení těkavých mastných kyselin v sýrech po destilaci vodní parou kyselina krotonová (33). Při analýzách vod byl jako vnitřní standard ke stanovení trihalogenmethanů metodou GC/MS postupem SPME použit fluorbenzen (34) a ke stanovení ftalátů stejným postupem benzylbenzoát (35). Při analýzách průmyslových produktů byl pro stanovení monomeru laktidu v polylaktidových materiálech použit difenylether (36), pro stanovení těkavých látek v olejovodních emulzích postupem SPME 1,2-dichlorbenzen (37) a pro analýzy retardérů hoření na bázi polybromovaných difenyletherů, organofosfátů a bromovaných aromatických uhlovodíků tetrabromdifenylether (15).

Tato práce je orientována na stanovení BCHL metodou GC/MS. K tomu byl nalezen jen malý počet pramenů týkajících se vnitřních standardů využitelných k tomuto účelu. Pro stanovení tabunu, cyklosinu, látky VX a dusíkatého yperitu bylo popsáno použití vnitřního standardu dipinakolylmethylfosfonátu (8). V laboratoři TNO v nizozemském Rijswijku, zaměřené speciálně na analýzu BCHL, se ke stanovení sulfidického yperitu metodou GC/MS používá jako vnitřní standard deuterizovaný yperit (²H₈)-bis(2-chlorethyl)sulfid (38).

V extraktech směsí BCHL s vodnými dekontaminačními činidly se provádí v HZS ČR stanovení látek metodou GC/MS pro účely sledování kinetiky jejich rozkladu s využitím následujících vnitřních standardů: pro stanovení somanu tributylfosfát, pro stanovení látky VX tri-n-propylamin a pro stanovení sulfidického yperitu di-n-propyldisulfid (39). Pro stanovení sedmi nervově paralytických látek metodou GC/MS je popsáno využití některých netoxických látek jako vnitřních standardů, které byly ověřeny na 3 různých systémech GC/MS (17).

3 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST

3.1 Chemikálie

Postupy kvantitativní analýzy metodou GC/MS byly vyvíjeny pro následující BCHL: O-ethyl-N,N-dimethylamidokyanfosfát (tabun, GA, VVÚ Brno), O-isopropylmethylfluor-fosfonát (sarin, GB, VOZ Zemianské Kostoĺany, SR), O-(3,3-dimethyl-2-butyl) methylfluorfosfonát (soman, GD, VVÚ Brno), O-cyklohexylmethylfluorfosfonát (cyklosin, GF, VVÚ Brno), O-ethyl-S-(N,N-diisopropylaminoethyl)methylthiofosfonát (látka VX, VOZ Zemianské Kostoĺany, SR), O-ethyl-S-(N,N-diethylaminoethyl)methylthiofosfonát (Edemo, látka VM, VOZ Zemianské Kostoĺany, SR), O-ethyl-S-(N,N-dimethylaminoethyl) methylthiofosfonát (Medemo, VOZ Zemianské Kostoĺany, SR), trichlornitromethan (chlorpikrin, VVÚ Brno), bis(2-chlorethyl)sulfid (sulfidický yperit, HD, VOZ Zemianské Kostoĺany, SR), tris(2-chlorethyl)amin hydrochlorid (dusíkatý yperit hydrochlorid, HN3, VOZ Zemianské Kostoĺany, SR), 2-chlorvinyldichlor-arsin (α-lewisit, lewisit I) a bis(2-chlorvinyl)chlorarsinu (β-lewisit, lewisit II), preparát technický lewisit (VOZ Zemianské Kostoĺany, SR), difenylchlorarsin (Clark I, VOZ Zemianské Kostoĺany, SR), difenylkyanarsin (Clark II, VOZ Zemianské Kostoĺany, SR), 10-chlor-5,10-dihydrofenarsazin (adamsit, VOZ Zemianské Kostoĺany, SR), N-vanillylnonanamid (pseudokapsaicin, PAVA, > 97 %, Sigma-Aldrich), ω-chloracetofenon (látka CN, pro synt., Merck), 2-chlorbenzylidenmalondinitril (látka CS, min. 97 %, Syntchem, SR), dibenz(b,f)-1,4-oxazepin (látka CR, CHÚ KU Bratislava, SR.

Čistota preparátů BCHL byla stanovena následujícími postupy:

  • tabun: potenciometrická argentometrická titrace kyanidů odměrným roztokem dusičnanu stříbrného indikovaná stříbrnou elektrodou
  • sarin, soman a cyklosin: potenciometrická lanthanometrická titrace fluoridů odměrným roztokem chloridu lanthanitého indikovaná fluoridovou iontově selektivní elektrodou,
  • látka VX, Edemo, Medemo: potenciometrická thiomerkurimetrická titrace thiolů odměrný m roztokem dusičnanu stříbrného indikovaná sulfidovou iontově selektivní elektrodou,
  • sulfidický a dusíkatý yperit, α-lewisit, β-lewisit, chlorpikrin, Clark I, Clark II, adamsit, látka CN: potenciometrická argentometrická titrace chloridů odměrným roztokem dusičnanu stříbrného indikovaná stříbrnou elektrodou,
  • látka CS: nepřímá potenciometrická argentometrická titrace kyanidů odměrným roztokem dusičnanu stříbrného indikovaná stříbrnou elektrodou.

Jako vnitřní standardy byly využity triethylfosfát (99,8+ %, Sigma-Aldrich), tri-n-butylfosfát (for synt., Merck), 1-heptanol (>99 %, Fluka), di-n-hexylamin (for synt., Merck), di-n-amylether (for synt., Merck), chlorcyklohexan (for synt., Merck), 1,2-dichlorbenzen (ex. pur., 98 %, Acros Organics), acenaften (for synt., Merck), 2-naftylacetát (BIOSYNTH, Riedel-de Haën), fluoren (for synt., Merck), benzonitril (p.a., Fluka), ethyl-2,5-dichlorbenzoát (Tokyo Chemical Industry), 2,4,5-trichloranilin (for synt., Merck).

Roztoky BCHL a vnitřních standardů byly připravovány v acetonu nebo n-hexanu (SupraSolv, for GC, Merck).

3.2 Přístroje a parametry měření

Měření byla prováděna na následujících přístrojích při podmínkách a parametrech, které uvádí tabulka 1:

  • přístroj A – GC/MS 7890A/5975C (Agilent Technologies, Inc., Wilmington, USA);
  • přístroj B – GC/MS Intuvo 9000/5977B stejného výrobce;
  • přístroj C – mobilní GC/MS EM 640 (Bruker Daltonik GmbH, Bremen, SRN).

HZS/IOOLB: Tabulka 1: Podmínky a parametry měření

Roztoky BCHL a vnitřního standardu byly smíchány v objemovém poměru 1:1 a směs byla zavedena do nástřikového portu systému GC/MS. Rozmezí linearity plochy chromatografického píku na koncentraci látky bylo studováno vždy společně pro BCHL a příslušný vnitřní standard. K tomu byl postupně prováděn nástřik směsí BCHL a standardů o stejné koncentraci. Pro jednu koncentraci látky a standardu byla vždy provedena 3 měření.

3.3 Vyhodnocení chromatogramů

V TIC chromatogramu pořízeném ve scan módu byla provedena identifikace píků příslušejících BCHL a vnitřnímu standardu. Plochy píků byly zjištěny integrací pomocí vyhodnocovacích software uvedených v tabulce 1. Obecně byla využita automatická integrace, pouze chvostující píky byly integrovány manuálně. V dalším studiu byly TIC chromatogramy extrahovány na EIC chromatogramy při určité hmotě M/z, plochy píků BCHL a vnitřního standardu byly zjištěny stejným postupem.

Pro účely vyhodnocení závislosti plochy chromatografického píku na koncentraci dané látky v roztoku byly v prvním kroku sestrojeny kalibrační závislosti. U nich bylo pomocí statistického software (40) zjištěno rozmezí linearity na základě hodnoty korelačního koeficientu R a QC koeficientu. Jako kritické hodnoty pro testování byly uvažovány hodnoty koeficientů RKRIT 0.99 a QCKRIT 5.00. Ve zjištěném rozsahu linearity byly u kalibračních závislostí softwarově (40) vyhodnoceny směrnice přímky, úsek na ose y, směrodatné odchylky směrnice a úseku.

Při testování správnosti postupu stanovení BCHL byla řada výsledků paralelních stanovení porovnána s předloženou koncentrací. Ke statistickému vyhodnocení (40) byl využit t-test, při kterém byla hodnota kritéria t porovnána s hodnotou kritickou. Na základě výsledků paralelních měření byla dále testována přesnost stanovení. K tomu byla zvolena metoda po úrovních z vícenásobného měření a výpočet relativní směrodatné odchylky pro statistické vyhodnocení (40).

4 VÝSLEDKY A DISKUSE

4.1 Studium závislosti plochy chromatografického píku na koncentraci

Prvotním cílem práce bylo nalezení dostupného vnitřního standardu, využitelného na systémech GC/MS chemických laboratoří HZS univerzálním postupem, určeným především pro rychlé a jednoduché stanovení účinné složky ve vlastních preparátech BCHL, které jsou dále používány ke kalibraci zavedených postupů stanovení. Z tohoto cíle vyplývá, že se analyzuje prostá směs BCHL a vnitřního standardu a že tedy pro volbu vnitřního standardu nejsou příliš důležité maximální podobnost chemických vlastností analytu a vnitřního standardu ani blízké fyzikální charakteristiky, které jsou důležité hlavně v případě úpravy vzorku před analýzou. Naopak prvořadým požadavkem je vysoká spolehlivost stanovení, která úzce souvisí s linearitou závislosti plochy chromatografického píku na koncentraci látky.

Předpokládá-li se lineární závislost plochy chromatografického píku na koncentraci, lze tuto závislost popsat rovnicí:

HZS/IOOLB: Výpočet plochy chromatografického píku

kde A je plocha chromatografického píku, k směrnice závislosti, c koncentrace a q úsek na ose plochy píku. Rovnici je možno dosadit do rovnice pro odezvový faktor /1/:

HZS/IOOLB: Výpočet odezvového faktoru

Za předpokladu, že úseky na ose ploch píků jsou vzhledem k součinu směrnice a koncentrace zanedbatelné, tj. že lineární závislosti plochy píku na koncentraci BCHL i vnitřního standardu procházejí počátkem, odezvový faktor je roven poměru směrnic závislostí plochy píku na koncentraci BCHL a vnitřního standardu:

HZS/IOOLB: Výpočet odezvového faktoru

Využití rovnice /4/ pro stanovení odezvového faktoru je podmíněno dvěma základními předpoklady. Úseky na ose ploch píků jsou jak pro BCHL tak pro vnitřní standard vzhledem k součinu směrnice a dolní mezi rozsahu linearity zanedbatelné; pro účely této práce bylo zvoleno, že úsek musí být menší než 10 % součinu směrnice a nejnižší použitelné koncentrace. Odezvový faktor lze aplikovat pouze v rozmezí koncentrací, ve kterém jsou závislosti ploch píků BCHL i vnitřního standardu lineární. Linearita závislostí je tak zcela zásadním požadavkem ovlivňujícím spolehlivost stanovení. Postup stanovení byl vyvíjen pro tři různé systémy GC/MS, na nichž se rozmezí linearity podstatně liší. Kromě toho závisí rozmezí linearity rovněž na měřené látce. Typický příklad srovnání testovaných přístrojů ukazuje obrázek 1, který uvádí závislosti ploch chromatografických píků cyklosinu na koncentraci v roztoku.

HZS/IOOLB: Obrázek 1: Závislosti plochy TIC chromatografického píku cyklosinu na koncentraci látky v roztoku změřené na systémech GC/MS 7890A/5975C (A), Intuvo 9000/5977B (B), EM 640 (C)

Při hledání vhodných vnitřních standardů byla ověřena celá řada látek. Přitom byly vyhodnocovány jak TIC chromatogramy tak extrahované EIC chromatogramy při charakteristických iontech M/z. V praxi je většinou uvažována plocha TIC píku (1). Přesnějších výsledků je však dosahováno při odečítání plochy píku určitého iontu (2,4), i když někdy může být účelnější vyhodnocovat plochu TIC chromatografického píku (5). Podrobně je tento aspekt diskutován v publikaci (4).

U konkrétních BCHL bylo zjištěno, že stanovení odezvových faktorů z TIC chromatogramů pořízených ve scan módu není vhodné. Jen výjimečně se podařilo najít standard, který by vykazoval stejný odezvový faktor na testovaných systémech, naopak hodnoty většinou vykazují vysokou odlišnost. Vedle toho se u některých látek nepodařilo sestrojit reprodukovatelnou lineární závislost plochy píku na koncentraci ani v úzkém rozmezí koncentrací. V některých případech pak není možno splnit podmínku, aby úsek na ose ploch píků byl zanedbatelný vůči součinu směrnice závislosti a koncentrace.

Pro stanovení BCHL postupem vnitřního standardu představuje optimální postup využití EIC chromatogramů extrahovaného iontu s tím, že se pík BCHL a vnitřního standardu vyhodnocuje při jedné konkrétní hodnotě M/z. Znamená to nalézt takový standard, který v hmotnostním spektru vykazuje výrazný pík stejného iontu, jaký je přítomen ve spektru BCHL. Důvody tohoto závěru jsou následující:

  • širší rozsah linearity u EIC chromatogramů ve srovnání s TIC chromatogramy,
  • lineární závislosti plochy chromatografických píků EIC chromatogramů na koncentraci splňují u BCHL a vytipovaných standardů požadavek zanedbatelnosti úseku na ose y proti součinu směrnice a koncentrace,
  • odečítání ploch píků z EIC chromatogramů je podstatně reprodukovatelnější než z TIC chromatogramů,
  • postup odečítání ploch píků z EIC c hromatogramů je proti využití TIC chromatogramů robustnější vůči rušivým vlivům látek s blízkými retenčními časy.
4.2 Využitelné vnitřní standardy

Při vývoji metodiky stanovení BCHL bylo na základě studia hmotnostních spekter vytipováno velké množství potenciálních vnitřních standardů (41), které byly ověřeny z hlediska požadavků, u vedených v části 2. Z nich byly vybrány látky, které vykazovaly na všech ověřovaných GC/MS systémech stejný odezvový faktor. Pro všechny studované analyty byl vytipován a ověřen standard, který v hmotnostním spektru vykazuje výrazný pík stejného iontu, jaký je přítomen ve spektru BCHL, a dále koncentrační rozmezí, ve kterém je nutno analýzu provádět. Přehled využitelných vnitřních standardů a příslušná rozmezí linearity uvádí tabulka 2.

Byl vypracován jednoduchý postup stanovení (41), který spočívá v přípravě roztoků BCHL a vnitřního standardu o koncentraci, která leží v rozsahu linearity závislosti chromatografického píku na koncentraci, jejich smísení v objemovém poměru 1:1 a nástřiku do systému GC/MS. Po analýze následuje klasická identifikace složek směsi, vyvolání chromatogramu extrahovaného při určité hodnotě M/z, integrace a odečtení ploch chromatografických píků analyzované látky a vnitřního standardu.

HZS/IOOLB: Tabulka 2: Vnitřní standardy, odezvové faktory a rozsahy linearity pro stanovení BCHL

4.3 Verifikace postupu stanovení

V rámci verifikace postupu byla testována správnost a opakovatelnost stanovení. Při testování správnosti byly roztoky k analýze připraveny z jiných preparátů BCHL než na které byly sestrojeny kalibrační přímky a vypočítány hodnoty odezvových faktorů. Pro každý roztok bylo provedeno 5 paralelních stanovení. Ze souboru stanovených koncentrací byla pomocí statistického software (40) zjištěna hodnota kritéria t, která byla porovnána s hodnotou kritickou.

Pro testování opakovatelnosti byla zvolena metoda po úrovních z vícenásobného měření a výpočet relativní směrodatné odchylky pro statistické vyhodnocení (40). Opakovatelnost byla hodnocena pro výše uvedené soubory 5 výsledků.

Vyhodnocení testování správnosti a opakovatelnosti stanovení uvádí výzkumná zpráva (41). Z vyhodnocení vyplynulo, že metodika poskytuje správné výsledky a že relativní směrodatná odchylka nepřesahuje 15 %, což odpovídá přesnosti postupů stanovení metodou GC/MS. Nejvyšší hodnoty relativní opakovatelnosti byly dosaženy na přístroji Bruker EM 640, při stanovení BCHL pomocí systémů GC/MS Agilent 7890A/5975C a Agilent Intuvo 9000/5977B činila relativní opakovatelnost maximálně 7 %.

Na základě hodnot relativní směrodatné odchylky je možno konstatovat, že celková rozšířená nejistota stanovení U95 jako rozsah hodnot, ve kterém pro koeficient rozšíření k = 2 leží s 95% pravděpodobností správný výsledek, činí pro systémy GC/MS:

  • Agilent 7890A/5975C a Agilent Intuvo 9000/5977B: 14 %,
  • Bruker EM 640: 30 %.
4.4 Mezilaboratorní porovnání

Studovaný postup stanovení BCHL a dráždivých látek bylo možno ověřit rovněž okružními rozbory v rámci zkoušení způsobilosti chemických laboratoří. Okružní rozbory se uskutečnily v letech 2017 – 2019 a zúčastnilo se v nich 5 chemických laboratoří, kde byly k dispozici 3 systémy GC/MS Agilent 7890A/5975C, 5 přístrojů Agilent Intuvo 9000/5977B a 2 mobilní GC/MS Bruker EM 640.

Správnost výsledků byla vyhodnocena pomocí z-skóre v souladu s ČSN EN ISO/IEC 17043. Za správné byly považovány výsledky, pro něž absolutní hodnota z-skóre byla nižší nebo rovna 2,0. Pro výpočet hodnoty z byla zvolena celková rozšířená nejistota stanovení 25 %, což odpovídá relativní směrodatné odchylce 12,5 %.

Vyhodnocení mezilaboratorních porovnání uvádí tabulka 3, ze které je zřejmé, že při analýze 7 bojových chemických látek bylo dosaženo 4,4 % nesprávných výsledků a že relativní rozdíl předložené a stanovené mezilaboratorní koncentrace nepřesáhl 8 %.

HZS/IOOLB: Tabulka 3: Vyhodnocení výsledků mezilaboratorních porovnávacích zkoušek stanovení některých bojových chemických látek metodou GC/MS metodikou vnitřního standardu

5 ZÁVĚR

Pro účely stanovení BCHL byl studován postup založený na metodě plynové chromatografie s hmotnostním detektorem (GC/MS) a metodice vnitřního standardu. S cílem vybrat dostupný vnitřní standard, který by splnil podmínku shody poměrů odezvy na bojovou chemickou látku a vnitřní standard na přístrojích GC/MS chemických laboratoří HZS ČR, bylo zjištěno, že stanovení odezvových faktorů z TIC chromatogramů pořízených ve scan módu není vhodné. Jen výjimečně se podařilo najít standard, který by vykazoval stejný odezvový faktor na testovaných systémech, naopak hodnoty většinou vykazují vysokou odlišnost. Pro stanovení BCHL metodikou vnitřního standardu představuje optimální postup využití EIC chromatogramů extrahovaného iontu s tím, že se pík bojové chemické látky a vnitřního standardu vyhodnocuje při jedné konkrétní hodnotě M/z.

Pro všechny studované analyty byl vytipován a ověřen standard, který v hmotnostním spektru vykazuje výrazný pík stejného iontu, jaký je přítomen ve spektru bojové chemické látky, a dále koncentrační rozmezí, ve kterém je nutno analýzu provádět. Byl vypracován jednoduchý postup stanovení, který spočívá v přípravě roztoků bojové chemické látky a vnitřního standardu o koncentraci, která leží v rozsahu linearity závislosti chromatografického píku na koncentraci, jejich smísení v objemovém poměru 1:1 a nástřiku do systému GC/MS. Po analýze následuje klasická identifikace složek směsi, vyvolání chromatogramu extrahovaného při určité hodnotě M/z, integrace a odečtení ploch chromatografických píků analyzované látky a vnitřního standardu.

Uvedený postup je realizovatelný na systémech GC/MS chemických laboratoří HZS, tj. přístrojích Agilent 7890A/5975C, Agilent Intuvo 9000/5977B a Bruker EM 640. Pro všechny tyto systémy platí shodné odezvové faktory.

Metodika stanovení byla ověřena testováním správnosti a opakovatelnosti a dále mezilaboratorním porovnáním. Z testování vyplynulo, že metodika poskytuje správné výsledky a že relativní směrodatná odchylka nepřesahuje 15 %, což odpovídá přesnosti postupů stanovení metodou GC/MS. Při mezilaboratorních porovnání bylo při analýze 7 BCHL dosaženo 4,4 % nesprávných výsledků z celkového počtu 158 výsledků. Relativní rozdíl předložené a stanovené mezilaboratorní koncentrace nepřesáhl 8 %.

Institut ochrany obyvatelstva
Další projekty
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití

LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena.