APGC-MS/MS Investigation of a Complex Mixture of Polyhalogenated Dioxins and Furans (PXDD/Fs) Generated in Fire Debris

Význam tématu

Vypalované hoření materiálů s obsahem bromovaných i chlorovaných zpomalovačů hoření vytváří polyhalogenované dioxiny a furany (PXDD/F), které dosud nejsou rutinně monitorovány. Expozice těchto sloučenin představuje významné riziko pro zdraví hasičů a ostatních první responderů, protože jejich toxicita může být srovnatelná nebo vyšší než u regulovaných PCDD/F.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo vyvinout a demonstrovat vysoce citlivou a selektivní metodu založenou na kombinaci atmosférické tlakově řízené GC (APGC) s tandemovým kvadrupólovým MS (Xevo TQ-S) pro analýzu komplexních směsí PXDD/F v simulovaných vzorcích požárního odpadu (domácího a elektronického).

Použitá metodika

• Simulace domácích a elektronických požárů, odběr vzorků popela, úlomků a stěrek z vybavení hasičů.
• Extraktace metodou MOECC E3418: Soxhlet v hexanu 24 h, fortifikace 13C značenými interními standardy.
• Dvoustupňové čistění: kyselinově-bázická silikagelová kolóna a 5 % uhlík/silika.
• Sestavení dvou MRM metod: ~150 přechodů pro PXDD/F a ~50 pro PBDD/F, semikvantifikace sumou plošných integrálů kongenerových skupin.

Použitá instrumentace

• Atmospheric Pressure GC (APGC) s kolónou 60 m × 0,18 mm Rtx Dioxin-2.
• Mass spectrometer Xevo TQ-S v APGC pozitivním ionizačním módu (charge transfer).
• Software MassLynx MS pro řízení přístroje a kvantitativní analýzu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekce více než 40 skupin PXDF a 17 PBDD/F kongenerů v koncentracích od ppt po ppb.
• Nejvyšší koncentrace PXDF v elektronickém požáru, zejména na povrchu hasičských helm.
• Komplexní chromatogramy s mnoha izomery jednotlivých substitučných vzorů (např. Br2Cl DF, BrCl3 DD).
• S:N hodnoty pro vybrané isomery v rozsahu 12 až 89.
• PXDD koncentrace významně nižší než PXDF, ale rovněž prokazatelné.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost komplexního screeningu dosud neregulovaných polyhalogenovaných dioxinů a furanů.
• Podpora forenzní a environmentální analýzy pro hodnocení expozice hasičů.
• Vysoká citlivost a selektivita s rychlým MRM skenováním stovek přechodů.
• Uplatnění v QA/QC laboratořích pro kontrolu kontaminantů v náročných matricích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření standardů pro plnou kvantifikaci jednotlivých PXDD/F kongenerů.
• Integrace MS s high resolution TOF pro identifikaci nových substitučních vzorů.
• Vyvíjení kompaktních APGC-MS modulů pro mobilní on-site analýzy.
• Multiresiduální přístupy kombinující dioxiny, PCB a bromované retardéry.
• Podpora tvorby regulací a limitních hodnot pro PXDD/F v prostředí požářišť.

Závěr

Kombinace APGC s Xevo TQ-S umožňuje vysoce citlivou, selektivní a rychlou analýzu složitých směsí polyhalogenovaných dioxinů a furanů ve vzorcích požárního odpadu. Metoda odhaluje významná rizika expozice první responderů neregulovaným toxickým kongenerům a nabízí cenný nástroj pro jejich hodnocení.

Reference

1. Zeig-Owens R, Webber MP, Hall CB, et al. Lancet 2011, 378: 898–905.
2. LeMasters GK, Genaidy AM, Succop P, et al. J Occup Environ Med 2006, 48: 1189–1202.
3. Eljarrat E, Feo ML, Barcelo D. Handbook of Environ Chem 2011; 187–202.
4. Weber R, Kuch B. Environ Int 2003, 29: 699–710.
5. Ontario Ministry of Environment Method DFPCB-E3418, 2010.