Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in drinking water at ppt levels by Solid Phase Micro Extraction Arrow coupled with GC-MS

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) patří mezi perzistentní organické polutanty s různou toxicitou a jsou přísně regulovány ve vodách určených k lidské spotřebě. Jejich přítomnost v pitné vodě, kde mohou vznikat korozí ochranných nátěrů z dehtů a uhlí, vyžaduje citlivé, spolehlivé a rychlé analytické metody pro monitoring úrovní v řádu ppt (ng/L).

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo předvést plně automatizovanou metodu pro extrakci a kvantifikaci 16 regulovaných PAH ve vzorcích pitné vody pomocí technologie SPME Arrow spojené s GC-MS. Metoda kombinuje vysokou citlivost, reprodukovatelnost a eliminaci organických rozpouštědel.

Použitá instrumentace

• TriPlus RSH autosampler s SPME Arrow (100 µm PDMS, 20 mm) pro direct immersion.
• Thermo Scientific TRACE 1310 GC se split/splitless injektorem a TG-5 SilMS kolonu (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm).
• ISQ LT single quadrupole MS s EI zdrojem, akvizice v režimu SIM.
• Použité standardy: Restek SV Calibration Mix #5 (16 PAH), deuterované interní standardy acenaphthene-d10, chrysene-d12, benzo[a]pyrene-d12.

Použitá metodika

• Příprava vzorku: 15 mL pitné vody ve 20 mL vialu, přídavek 50 ng/L deuterovaných ISTD.
• Inkubační podmínky: 35 °C, 15 min při 500 rpm.
• Extrakce: direct immersion při 35 °C, 30 min při 1500 rpm.
• Desorpce: splitless 5 min při 280 °C, následné vyčištění vlákna 15 min při 250 °C.
• GC program: start 35 °C (5 min), 40 °C/min na 150 °C, 20 °C/min na 250 °C, 10 °C/min na 305 °C (15 min).
• MS parametry: transfer line 310 °C, zdroj 350 °C, EI 70 eV, SIM monitorování charakteristických iontů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Linearita: 1–500 ng/L, R2 ≥ 0,995 (průměr 0,998) pro všech 16 PAH.
• MDL: 0,5–3 ng/L podle volatility; pro benzo[a]pyren 1 ng/L.
• Recoveries: 18–96 % v závislosti na log Kow, nižší pro nízkomolekulární PAH, vyšší pro střední a těžké PAH.
• Reprodukovatelnost: RSD 3–12 % při 10 ng/L (10 opakování), nižší než u klasické SPME.
• Carry-over: < 0,6 %.
• SPME Arrow vs klasická SPME: až 5× vyšší extrakční efektivita díky větší sorpční ploše a objemu fáze.
• Robustnost: > 100 extrakcí bez mechanické degradace vlákna, plynulý průnik septem.
• Reálné vzorky: pitná voda negativní pro benzo[a]pyren (< 10 ng/L) a součet klíčových PAH < 100 ng/L dle EU směrnic.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlá a plně automatizovaná příprava vzorku bez organických rozpouštědel zkracuje čas analýzy a snižuje náklady. Metoda dosahuje legislativních limitů pro PAH v pitné vodě a je vhodná pro rutinní monitoring i ocenitelská laboratoře.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Adaptace SPME Arrow na další environmentální kontaminanty (pesticidy, VOCs, sloučeniny s vyšší polaritou).
• Vývoj nových sorpčních fází a optimalizace geometrií pro zvýšení selektivity a citlivosti.
• Integrace s polními mobilními GC-MS jednotkami pro terénní měření.
• Miniaturizace a vysokopropustné analytické platformy pro screening širokého spektra znečišťujících látek.

Závěr

SPME Arrow ve spojení s GC-MS nabízí robustní, citlivou a reprodukovatelnou metodu pro stanovení 16 regulovaných PAH v pitné vodě na úrovních ppt. Metoda splňuje požadavky legislativy, eliminuje rozpouštědla a umožňuje plně automatizovanou rutinní analýzu.

Reference

• US Government, Code of Federal Regulations, Primary Drinking Water Regulations: Maximum Contaminant Levels, Title 40, Subpart G, 2002.
• Directive 2013/39/EU of the European Parliament and of the Council amending Directives 2000/60/EC a 2008/105/EC, 2013.
• Poerschmann J; Gorecki T; Kopinke FD. Environ. Sci. Technol. 2000, 34, 3824–3830.
• Baltussen E; David F; Sandra P; Jansen H-G; Cramer CA. J. Chromatogr. A 1998, 805, 237–247.
• Kremser A; Jochmann MA; Schmidt TC. Anal. Bioanal. Chem. 2016, 408, 943–952.
• Cheng X; Forsythe J; Peterkin E. Water Res. 2013, 47, 2331–2340.
• Directive 2015/1787 of the European Commission amending Annexes II a III to Council Directive 98/83/EC, 2015.