Analysis of Environmental Contaminants in Surface Water and Wastewater Effluents Using GC/Q-TOF

Význam tématu

Komplexní sledování environmentálních kontaminantů ve povrchových vodách, odpadních vodách i půdách je zásadní pro ochranu zdraví, posouzení ekotoxicity a zajištění souladu s legislativními limity. Vysokorysostní GC/Q-TOF hmotnostní spektrometrie umožňuje zároveň cílenou kvantifikaci i nedefinované screeningové analýzy stopových látek v komplikovaných matricích.

Cíle a přehled studie

Analýza byla rozdělena do dvou částí: první část sledovala pesticidy a další organické znečišťující látky ve vzorcích odpadní a povrchové vody, druhá část ověřovala možnost rutinní kvantifikace dioxinů, furanů a PCB pomocí vysokorysostního GC/Q-TOF jako alternativy k magnetosektorovým instrumentům.

Použitá metodika a instrumentace

Extraktivní postupy:

• Filtrace vzorků (0,45 µm GF/F), SPE kartáše polymerkartáše, eluce EA/MeOH, kombinace extraktů s interním standardem.
• Pro půdní vzorky extrakce ASE (hexan), kyselý a solný clean-up, následné koncentrování.

Instrumentace:

• Agilent 7250 GC/Q-TOF s backflush GC konfigurací pro rychlé běhy a čistý iontový zdroj.
• Režimy akvizice: EI 70 eV, nízkoenergetická EI 12 eV, CI+ a CI– (reag. plyn methan), MS/MS přesný hmotnostní rozbor.
• Softwarová platforma MassHunter Qualitative a Quantitative Analysis, Mass Profiler Professional, přesné hmotnostní knihovny EI, NCI (PCDL) a NIST17.L.

Hlavní výsledky a diskuse

Odpadní voda:

• Identifikováno přes 90 kontaminantů v každém vzorku, z nichž určité pesticidy (flurprimidol, paclobutrazol, azoxystrobin, chlorantraniliprole) korelovaly s akutní toxicitou vůči Ceriodaphnia dubia.
• PCA zřetelně rozlišila vzorky podle mortality.
• Volcano plot a korelační analýza ukázaly látky výrazně odlišné mezi skupinami 80% a 0% mortality.
• Nedefinované screeningy vedly k nálezu trikontaminované fosfátové sloučeniny, acetyl-triethylcitrátu a dalších nečekaných molekul potvrzených přesnou hmotností a MS/MS.

Povrchová voda:

• Geografická distribuce pesticidů a aromátů v systému Cache Slough Complex, odlišení unikátních sloučenin ve vodě a na filtrech.

Dioxiny a PCB:

• Uspokojena hmotnostní přesnost <5 ppm a rozlišení ≥10 000 (10 % valley) v rozsahu m/z 20–1200.
• Kalibrace linearitně pokryla 0,5–500 ppt (2,3,7,8-TCDD MDL cca 2 ppt), RSD repetic <17 % a iontové poměry dle EPA SANTE metrik.
• Výsledky splňují legislativní požadavky (EU/EPA 1613, italský zákon 152/2006).

Přínosy a praktické využití metody

Vysokorysostní GC/Q-TOF přináší:

• Možnost simultánního cíleného i nedefinovaného screeningu s vysokou selektivitou v „špinavých“ matricích.
• Retrospektivní evaluaci dat bez opakování běhů.
• Alternativu k nákladným magnetosektorovým systémům pro rutinní dioxiny.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření accurate-mass knihoven o nové skupiny mikroznečišťovadel.
• Automatizace extrakce a clean-upu (DEXTech, ASE).
• Integrace pokročilých multivariačních nástrojů pro hodnocení rizik.
• Použití v mobilních laboratořích a terénních přístupech.

Závěr

Vysoce přesný GC/Q-TOF dokáže efektivně a spolehlivě monitorovat široké spektrum kontaminantů ve vodách i půdách, spojuje cílenou kvantifikaci s nedefinovaným screeningem a splňuje přísné regulační limity pro dioxiny a pesticidy.

Reference

1. Young T., Chen K. Identification of Environmental Contaminants in Surface Water and Wastewater Effluents Using GC/Q-TOF, Application Note 5994-1345EN, Agilent Technologies.
2. Riccio R. High Resolution GC/Q-TOF for Routine Analysis of Dioxins, Application Note 5994-1371EN, BioChemie Lab.