Determination of PCDD/Fs in Environmental Samples using Accelerated Solvent Extraction (ASE) and GC-MS/MS

Význam tématu

Determinace polychlorovaných dibenzo-p-dioxinů a dibenzofuranů (PCDD/Fs) v životním prostředí je klíčová pro ochranu zdraví lidí i živočichů.
Jejich vysoká toxicita i při extrémně nízkých koncentracích vyžaduje vysoce citlivé a selektivní analytické metody.
Tradiční GC-HRMS je zlatým standardem, avšak moderní GC-MS/MS systémy ve spojení s automatizovanou extrakcí nabízejí atraktivní alternativu s nižšími náklady a vyšší propustností laboratoře.

Cíle a přehled studie / článku

Aplikační sdělení popisuje využití systému Thermo Scientific TSQ Quantum XLS Ultra GC-MS/MS společně s Accelerated Solvent Extraction (ASE) k analýze PCDD/Fs v sedimentech, půdách a popílku.
Cílem bylo stanovit hranice detekce (LOQ/LOD) v rozsahu nízkých fg/µl, ověřit výkonnost proti referenčnímu GC-HRMS a prokázat plnění mezinárodních norem (EPA 1613B, EN 1948).

Použitá metodika a instrumentace

Ultrazrychlená extrakce (ASE):

• Extrakční rozpouštědlo: toluen
• Teplota 175 °C, tlak 1500 psi, 8 min zahřívání, 5 min statická extrakce
• Prášek mědi a vrstva aseného Ottawa písku kolem 5 g vzorku

GC-MS/MS měření:

• Chromatograf TRACE GC Ultra s injektorem Splitless (260 °C, 2 µl toxlenu, 1,5 min splitless)
• Kolona TraceGOLD TG-5SilMS (60 m × 0,25 mm × 0,25 µm), tok 1,2 ml/min, program 120→200 °C (18 °C/min), 200→290 °C (4 °C/min, 15 min)
• Detekce na TSQ Quantum XLS Ultra, EI 40 eV, zdroj 250 °C, Q1/Q3 0,7 Da, srážecí plyn Argon 1,5 mTorr, kolizní energie 22 eV
• Izotopové značené standardy 13C12 pro kvantitativní izotopickou ředicí metodu
• Softwarová analýza a kvantifikace v TargetQuan 3

Hlavní výsledky a diskuse

V sériových ředěních standardu EPA 1613B CS1 byly dosaženy LOD v rozsahu 0,01–0,5 pg/µl s relativními odchylkami do 11 % (99% interval spolehlivosti).
SRM chromatogramy pro všechny klíčové kongenery (2,3,7,8-substituty) vykázaly jasné kvantifikační i konfirmační přechody.
Vyhodnocení kontrolních vzorků (sediment SETOC 738, popílek CRM 490) ukázalo odchylky GC-MS/MS vůči GC-HRMS v mezích stanovených QC kritérií.
V reálných vzorcích byla shoda s HRMS u většiny analytů; menší rozdíly u nižších chlorovaných PCDF pravděpodobně odrážejí odlišný princip selektivity MS/MS.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Výrazné zkrácení doby analýzy a snížení spotřeby organických rozpouštědel díky ASE
• Automatizaci vzorkování a vyšší propustnost laboratoře
• Citlivost a selektivitu srovnatelnou s GC-HRMS za nižší investiční i provozní náklady
• Možnost rutinního nasazení v laboratořích environmentální kontroly i v oblasti bezpečnosti potravin

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry vývoje:

• Cílené rozšíření aplikace GC-MS/MS pro sledování dalších perzistentních organických polutantů
• Integrace pokročilých softwarových nástrojů pro komplexní výpočty izotopických ředicích metod
• Miniaturizace a mobilní platformy pro terénní monitoring
• Další zvýšení propustnosti a snížení spotřeby materiálů díky inovacím v mikroutraktovacích technologiích

Závěr

Komplexní kombinace ASE a GC-MS/MS na platformě TSQ Quantum XLS Ultra prokázala schopnost plnit požadavky na citlivost a selektivitu stanovení PCDD/Fs v širokém spektru environmentálních vzorků.
Metoda nabízí spolehlivou alternativu k dražšímu GC-HRMS systému, vhodnou pro rutinní laboratoře i regulatorní monitoring.

Reference

1. Ingelido A. M., Brambilla G., Abballe A., di Domenico A., Fulgenzi A. R., Iacovela N., Lamiceli L., Valentini S., De Felip E. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2012, 26(3), 236–242.
2. Kotz A., Malisch R., Wahl K., Bitomsky N., Adamovic K., Gerteisen I., Leswal S., Schächtele J., Tritschler R., Winterhalter H. Organohalogen Compd. 2011, 73, 688–691.
3. Silcock P., Krumwiede D., de Dobbeleer I., Huebschmann H. J., Kotz A. Thermo Scientific Application Note 52266, 2011.