Analysis of Dioxins and Furans on a Xevo G2-XS QTof with APGC Using a QuEChERS Extraction Method

Význam tématu

Analýza dioxinů a furanů je nezbytná pro monitorování perzistentních organických polutantů v životním prostředí a hodnocení jejich rizik pro zdraví člověka.
Tradiční metoda EPA 1613 s magnetickou sektorem je považována za referenční, avšak je časově náročná, vyžaduje expertní personál a velké objemy drahých a nebezpečných rozpouštědel.
Implementace rychlejších a nákladově efektivních postupů umožňuje vyšetřit více vzorků a zkrátit dobu potřebnou pro rozhodování o sanaci kontaminovaných lokalit.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo navrhnout a ověřit postup, který překročí minimální požadavky EPA 1613, zkrátí přípravu vzorků a dobu analýzy a zároveň dosáhne srovnatelných nebo lepších výsledků než klasická HRMS technika.
Studie porovnává výsledky tradičního magnetického sektoru a řešení založeného na QuEChERS extrakci následované APGC zdrojem na QTof přístroji.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky sedimentu se nejprve fortifikovaly ^13C značenými standardy a extrahovaly jednofázovým acetonitrilovým QuEChERS protokolem.
Organická fáze se potom přechodně vyměnila na hexan a očistila přes aktivní uhlíkový sloupec.
Analýza proběhla na systému Waters Xevo G2-XS QTof s APGC zdrojem za použití Rtx-Dioxin2 kolony o délkách 20–40 m.
Instrumentace:

• Xevo G2-XS QTof MS (Waters Corporation)
• Atmospheric Pressure Gas Chromatography (APGC) zdroj
• MassLynx MS Software
• Rtx-Dioxin2 GC kolona (Restek)

Hlavní výsledky a diskuse

Upravena QuEChERS extrakce umožnila zpracovat až 30 vzorků sedimentu za den oproti 10 vzorkům za 4–5 dní u tradičního postupu.
APGC zdroj umožnil vyšší průtoky (až 3 mL/min) bez zásadní ztráty chromatografického rozlišení, kritické dvojice izomerů s identickými TEF faktory zůstaly kvantitativně rozlišitelné.
Krátké kolony (20 m) vykázaly podstatně nižší zpětný tlak a runtimy menší než 15 minut při zachování adekvátní separace.
Lineární kalibrační závislosti pro 2,3,7,8-TCDD byly v rozsahu 0,5–200 pg s R² = 0,9993.
Analýza referenčního materiálu NIST 1944 na APGC-QTof vykázala výsledky v dobré shodě s certifikovanými hodnotami a často lepší než magnetický sektor.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí více než 15× vyšší propustnost vzorků a významné snížení spotřeby rozpouštědel a provozních nákladů.
Zjednodušený postup QuEChERS nevyžaduje vysoce specializovaného operátora a je vhodný pro rutinní monitorovací laboratoře.
Možnost přepnutí mezi režimem vysoce citlivé EI analýzy a rychlou APGC-QTof akvizicí rozšiřuje využití přístroje i pro další třídy organických polutantů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj multi-rezonančních ikonické i neikonické metody pro nekontrolované znečišťující látky s využitím vysokých datových rychlostí QTof.
Integrace nestandardních matric a automatizovaných front-end extrací by mohla zvýšit robustnost a snížit pracovní zásahy operátora.
Další rozšíření APGC technologií pro detekci halogenovaných látek otevírá prostor pro environmentální screening nových perzistentních látek.

Závěr

Propojení rychlé QuEChERS extrakce s APGC-QTof analýzou nabízí validní alternativu k magnetickému sektoru dle EPA 1613, s výrazným zrychlením a snížením provozních nákladů.
Metoda umožňuje široké nasazení v monitorování sedimentů a jiných matric s minimálními nároky na operátorské dovednosti.

Reference

• 1. EPA (2012) Dioxins and Furans Factsheet.
• 2. Stockholm Convention (2013) POPs Treaty.
• 3. Reiner EJ (2010) Mass Spectrom Rev. 29:526–559.
• 4. Perelo LW (2010) J Hazard Mater 177:81–89.
• 5. Anastassiades M et al. (2003) J AOAC Int 86:412–431.
• 6. Haimovici L et al. (2016) Anal Bioanal Chem 408:4043–4054.
• 7. Richman L et al. (2016) J Environ Prot 7:453.