Simultánní analýza pesticidů ve vodě pomocí AI integrace píků

Globální problém znečištění vody ohrožuje zdraví lidí. Dochází k němu, když škodliviny, jako jsou chemické látky nebo mikroorganismy, kontaminují oceány, jezera, potoky, řeky nebo jiné vodní plochy, zhoršují kvalitu vody a činí ji toxickou pro lidi, zvířata nebo životní prostředí. K měření množství pesticidů a toxinů ve vodě se používá multi-komponentní simultánní GC-MS analýza. Mezi úkoly analytiků pracujících s chromatografy patří integrace píků, kterou rutinně zvládat je někdy poněkud obtížné. Většina metod nebo oficiálních analytických postupů jen zřídka definuje striktní pravidlo pro integraci píků. Proto může být integrace píků procesem, u kterého hrozí, že nebude při analýze dostatečně objektivní. Peakintelligence™ pro GCMS je volitelný software pro LabSolutions Insight™ GCMS software, který se snaží přiblížit způsobu integrace píků profesionály. Ta je zcela nezávislá na lidské obsluze, protože pro integraci píků neexistují žádné obecné parametry.

Aplikační list Simultaneous Analysis of Pesticides in Water Using GCMS-QP2050 and AI Peak Integration

Ochrana lidského zdraví jako priorita číslo jedna

Regulace chemických látek v životním prostředí a pitné vodě má celosvětový význam pro ochranu lidského zdraví a zdraví zvířat a rostlin. Zvláštní pozornost je věnována zemědělským chemickým látkám neboli agrochemikáliím, přičemž se jedná o biocidy (pesticidy včetně insekticidů, herbicidů, fungicidů a nematocidů) a syntetická hnojiva. Tyto agrochemikálie jsou celosvětově široce používány k regulaci plevelů a hmyzích škůdců a hrozí u nich riziko úniku do půdy a vodních zdrojů. GC-MS se díky své vynikající výkonnosti při analýze velkého poštu látek využívá k měření široké škály pesticidů ve vodě. Nové modely GC-MS přinášejí vyšší výkon a ale zohledňují také aktuální a budoucí požadavky jejich obsluhy, snížení nákladů na školení nebo údržbu. GCMS-QP2050 představuje nejmodernější generaci GCMS systému se zcela novou iontovou optickou a může se pochlubit vysokou citlivostí, výkonností v kvantitativní analýze a životností. Práci operátorů podporuje vysoká produktivita a spolehlivost. Níže je popsán příklad analýzy zemědělských chemikálií ve vodě s využitím základního modelu GCMS-QP2050, který nabízí vynikající poměr ceny/výkonu a také AI (Artificial Intelligence) integraci píků.

Shimadzu: Přístroj GCMS-QP 2050 s AOC-30i/20s U

Vzorky a podmínky analýzy

Směsné standardní roztoky o koncentracích 0,003, 0,005, 0,01, 0,025, 0,05, 0,1 a 0,5 mg/l byly připraveny zředěním standardních vzorků obsahujících 140 druhů zemědělských chemikálií ve vodě. Použitými vnitřními standardy byly anthracen-d10, 9-bromoanthracen a chrysen-d12. Opakovatelnost analytické metody byla provedena na koncetrační hladině 0,005 mg/l. Byl použit základní model GCMS-QP2050 s AOC-30i jako autosamplerem. Následující tabulka uvádí podmínky použité při této analýze.

Shimadzu: Podmínky analýzy

Peakintelligence pro GCMS

Při analýze dat byl použit software pro kompletní kvantifikaci více analytů LabSolutions Insight a jako algoritmus pro integraci píků byl použit modul Peakintelligence pro GCMS. Peakintelligence je nový algoritmus integrace píků s umělou inteligencí (AI), který využívá strojové učení k simulaci integrace píků zkušenými operátory. Integrace píků pomocí Peakintelligence nevyžaduje nastavení parametrů operátorem a může dosáhnout výsledků integrace píků, které se rovnají výsledkům zkušených operátorů (viz obrázek níže).

Shimadzu: Propojení softwaru Labsolutions Insight se softwarem Peakintelligence pro GCMS

Výsledky kvantitativní analýzy

Obrázek níže ukazuje SIM chromatogramy při koncentraci 0,005 mg/l a kalibrační křivky reprezentativních pesticidů. I při této nízké koncentraci bylo pomocí GCMS-QP2050 dosaženo citlivosti s dostatečnou rezervou a uspokojivé linearity kalibračních křivek. Tabulka níže uvádí opakovatelnost (%RSD, n = 5) poměru ploch cílových pesticidů v této analýze. U opakovatelnosti všech sloučenin bylo dosaženo dobrých výsledků v rozmezí 5 %.

Shimadzu: Opakovatelnost poměru ploch (%RSD, n = 5)

Shimadzu: SIM Chromatogramy (0,005 mg-l) a kalibrační křivky zemědělských chemických látek ve vodě

Integrace píků pomocí Peakintelligence for GCMS

Byly porovnány výsledky integrace píků pomocí softwaru Peakintelligence for GCMS založeného na umělé inteligenci a konvenční integrace píků pomocí softwaru Shimadzu Chromatopac (obrázek níže). Při konvenční integraci píků se vyskytly případy, kdy byla integrace nesprávná, například v oblasti nízkých koncentrací a při výskytu malých sousedních píků. Naproti tomu správná integrace píků pomocí Peakintelligence byla možná i u těchto chromatogramů. Integrace píků pomocí Peakintelligence tedy nejen zkracuje dobu potřebnou pro korekci integrace píků, ale také umožňuje získat vysoce spolehlivé výsledky kvantitativní analýzy tím, že eliminuje individuální rozdíly mezi operátory.

Bezchybné výsledky díky vynikající citlivosti a možnostech Peakintelligence

Vstupní model GCMS-QP2050 dosáhl vynikající citlivosti a přesnosti kvantitativní analýzy při multi-složkové simultánní analýze pesticidů ve vodě. Při integraci píků bylo dosaženo vysoce přesných výsledků a doba zpracování se podstatně zkrátila díky použití softwaru Peakintelligence pro GCMS založeného na umělé inteligenci. Lze také poznamenat, že GCMS-QP2050 vykazuje vysoký výkon, pokud je jako nosný plyn použit vodík. V takovém případě se doporučuje volba turbomolekulární pumpy (TMP), která umožňuje lepšího dosažení vakua.

Shimadzu GCMS-QP2050 svým vynikajícím výkonem pro kompexní analýzy velkého počtu analytů a vyšší účinností přispívá k identifikaci pesticidů ve vodě a hraje tak významnou roli v oblasti čištění vody a zdravějšího a bezpečnějšího životního prostředí.

Shimadzu: Srovnání výsledků zpracování křivek pomocí Peakintelligence for GCMS a konvenční zpracování křivek