Mass Spectrometry Applications for Environmental Analysis

Význam tématu

Rychlá a citlivá detekce pesticidů a herbicidů ve vodních vzorcích je klíčová pro ochranu lidského zdraví a životního prostředí.
Metody umožňující přímou analýzu bez složité přípravy šetří čas a minimalizují riziko ztráty cílových látek.
Vysoce přesné hmotnostní spektrometry a online technologie SPE/LC-MS umožňují monitorovat stopové úrovně kontaminantů (ng–pg/L) v pitné i odpadní vodě.

Cíle a přehled studie / článku

Účelem prezentovaných studií je demonstrovat různé přístupy k analýze pesticidů ve vodě:

• Metoda DART-Orbitrap HRAM MS pro přímou ionizaci a identifikaci 23 pesticidů na úrovni ng/mL.
• Online SPE-LC-MS s Exactive Orbitrap pro komplexní screening a kvantifikaci širokého spektra pesticidů (EQuAN MAX).
• Fast-HPLC + EQuan direct injection na TSQ Quantum Access MAX pro 11 regulovaných pesticidů za 6 minut.
• Online SPE + TraceFinder pro sub-pg/mL analýzu triazinových herbicidů v pitné vodě (EPA 536.0).
• Online SPE + UV-HPLC pro paraquat a diquat podle EPA 549.2 a EU 98/83/EC.

Použitá metodika a instrumentace

Významné technologie a přístroje:

• DART®-SVP + Orbitrap (Exactive) – přímá analýza bez chromatografie.
• UltiMate 3000 x2 Dual RSLC + EQuan/SPE + TSQ Quantum Access MAX – tandemová LC-MS/MS analýza.
• Accela UHPLC + 6-port ventil + Hypersil GOLD kolony – Fast-HPLC se vzorky 1–20 mL.
• Online SPE kolony Acclaim Trinity P1 Guard + Q1 Analytical – hydrophilní interakce pro paraquat/diquat.
• Software TraceFinder, LCQUAN, Xcalibur – správa metod, automatizované vyhodnocení, potlačení falešných pozitiv.

Hlavní výsledky a diskuse

• DART-Orbitrap MS: identifikováno 23 pesticidů s přesností <1 ppm, detekce až 1 ng/mL bez předúpravy.
• Exactive Orbitrap + online SPE: lineární rozsah 0,02–0,6 µg/L, R2 > 0,99; screening stovek sloučenin.
• Fast-HPLC + TSQ: kompletní separace 11 aktivních látek do 3 min, celkově 6 min run time.
• TraceFinder + online SPE: sub-ppt limity (0,1–1 pg/mL), validace komponent a vzájemné izotopické poměry.
• UV-HPLC online SPE (EPA 549.2): MDL paraquat/diquat ~0,09–0,10 µg/L, bez ion-pairing činidel.

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší protiprostředěná odolnost: výrazné potlačení matricových interferencí a falešně pozitivních výsledků.
• Úspora času a nákladů: odstranění složitých offline kroků, plná automatizace on-line SPE.
• Široká univerzálnost: jediný běh pro cílený i necílený screening, možnost rychlého rozšíření databáze.
• Citlivost: detekce na úrovni ng–pg/L umožňuje splnit přísné limity regulátorů (EPA, EU).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s vysokorychlostními LC a multiplexními ionizačními technikami (DART, DESI).
• Automatizace kvantitativních workflow s pokročilými AI nástroji pro interpretaci dat.
• Rozšíření online SPE pro rizikové matrice – pitné vody, odpadní vody, půdní výluhy.
• Vyhodnocení neznámých látek pomocí HRAM a databází – identifikace nových kontaminantů.

Závěr

Moderní analytické platformy kombinující online SPE, rychlou chromatografii a vysoce citlivé MS detektory nabízí robustní, opakovatelné a vysoce citlivé analýzy pesticidů a herbicidů ve vodách. Od přímé DART-Orbitrap analýzy až po LC-MS/MS a UV-HPLC metody pro paraquat/diquat lze dosáhnout sub-ppt detekčních limitů bez komplikovaných offline prekoncentrací.

Reference

• Cody, R.B. et al., Anal. Chem. 2005, 77, 2297.
• EPA Method 536.0, Draft 2007, US EPA.
• EPA Method 549.2, 1997, US EPA.
• EU Directive 98/83/EC, 1998.
• Thermo Fisher Scientific Application Notes AN605, AN63413, AN63629, AN64190.