Analysis of Halogenated Environmental Pollutants Using Electron Capture Detection

Význam tématu

Chlorované ekologické polutanty, jako jsou pesticidy, PCB, herbicidy či produkty dezinfekčního ošetření vody, představují trvalé a toxické kontaminanty životního prostředí. Jejich sledování v různých matricích – vodě, půdě či tkáních organismů – vyžaduje vysoce citlivé a selektivní analytické přístupy. Metody založené na plynové chromatografii s detekcí elektronovým zachycením (GC-ECD) díky své schopnosti měřit velmi nízké koncentrace elektronegativních sloučenin zajišťují klíčové nástroje pro monitorování a vyhodnocení environmentálních rizik.

Cíle a přehled studie / článku

Technický průvodce popisuje postupy vzorkování, přípravy vzorků, extrakce, čištění a chromatografického stanovení široké škály halogenovaných polutantů. Cílem je předložit ucelený soubor doporučených metodik pro kapalné, pevné a biotické matrice, včetně chlorovaných pesticidů, PCBs, chlorovaných herbicidů, halokyselin a fumigantů (EDB, DBCP, TCP), a nabídnout optimální chromatografické sloupcové systémy (Rtx®-CLPesticides a Rtx®-CLPesticides2) s ECD detektorem.

Použitá metodika a instrumentace

Pro různé druhy vzorků jsou popsány tyto základní přípravné kroky:

• Liquid samples: extrakce kapalina–kapalina (EPA Metoda 3510, 3520) v separační nálevce nebo SPE (EPA 3535) na C18 kartuších.
• Pevné vzorky a biota: Soxhlet či ultrazvuková extrakce, moderní alternativy – zrychlená tekutinová extrakce (ASE®, EPA 3545), mikrovlnná (EPA 3546) a superkritická extrakce (EPA 3560).
• Výběr rozpouštědel: acetondichlormethan (1:1) pro půdy a biotu, hexan/isooktan pro koncentrační kroky, methanol vs. amylen-stabilizace dichlormethanu.
• Sušení: anhydrigennem síran sodný (60 mesh), pečlivé odstranění vody filtrací přes granulát.
• Koncentrace: Kuderna–Danish aparatury či automatizované systémy TurboVap®/RapidVap®, výměna rozpouštědla.
• Čištění: SPE na Florisil® a grafitizovaném uhlí pro odstranění polárních a nepolárních interferencí, GPC pro velké lipidy/sír.

Chromatografie: dvojkolonový systém s Rtx®-CLPesticides a Rtx®-CLPesticides2 kolony (30 m × 0,32 mm ID) navzájem odlišné selektivity, detekce ECD (N₂ nebo P5 make-up). Injekční techniky: splitless, direct (Uniliner®) a cool on-column. Napájení plynem: vysoce čistý helium s in-line Super Clean® filtry, elektronická detekce úniků pro těsnost spojů. Guard columns a „Y“ Press-Tight® konektory zajišťují konzistentní dělení vzorku do obou kolón.

Hlavní výsledky a diskuse

Doporučením společného sloupcového uspořádání pro chlorované pesticidy, PCB i herbicidy se výrazně zkracuje čas změny metod, navíc je dosaženo nízkého pozadí, malé rozkladovosti aktivních látek (věrné stanovení endrinu, DDT) a reprodukovatelné kalibrace na rozsah 16×–100×. Průvodec dokládá příklady chromatogramů pro metody EPA 8081B, 508.1, 552.2, 515, 504.1, 8011 a dalších s rozlišením stovek cílových sloučenin během 10–25 min. Validita ECD lineárních odpovědí byla ověřena optimalizací make-up flow a testy inertnosti (system evaluation mix). Vzorkové matice i při vysokém obsahu lipidů či huminů dobře procházejí čištěním na SPE a kolony vyžadují omezovanou údržbu.

Přínosy a praktické využití metody

• Univerzálnost sloupcového setu pro různé třídy halogenovaných sloučenin, úspora času i výměny kolón.
• Vysoká citlivost a selektivita ECD umožňují detekci v ng/L–ng/g úrovních.
• Moderní extrakční technologie (ASE®, mikrovlny) snižují objem rozpouštědel a operátorskou práci.
• Systémová inertnost (deaktivované linery, zlaté inlet seals, guard columns) zabezpečuje dlouhodobou stabilitu metody.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj analytických postupů směřuje k plné automatizaci přípravy vzorků včetně on-line SPE, mikroextrakcí (SPME), vazbě GC na masovou spektrometrii (GC-MS/MS) pro lepší identifikaci kongenerů PCB či derivátů pesticidů. Superkritická extrakce a green solvents mohou minimalizovat použití toxických rozpouštědel. Integrace WI-Fi-připojení přístrojů a cloudového sběru dat otevírá cestu k real-time monitoringu polutantů a inteligentnímu řízení laboratoří.

Závěr

Popsané metody a doporučení umožňují provádět robustní, citlivé a šetrné stanovení chlorovaných polutantů napříč environmentálními matricemi. Jednotný sloupcový set a optimalizované postupy minimalizují nutnost úprav přístrojové konfigurace a odstraňují běžné problémy spojené s inertností a údržbou. Díky tomu lze zvýšit průchodnost analýz, snížit náklady a zajistit spolehlivé environmentální monitorování.

Reference

EPA Method 3510: Separatory funnel liquid–liquid extraction.
EPA Method 3520: Continuous liquid–liquid extraction.
EPA Method 3535: Solid phase extraction of pesticides.
EPA Method 3545: Pressurized fluid extraction.
EPA Method 3546: Microwave‐assisted extraction.
EPA Method 3560: Supercritical fluid extraction.
EPA Method 508.1/515.1/8081B/8082A: GC‐ECD analysis of chlorinated pesticides and PCBs.
EPA Method 552.2: GC derivatization of haloacetic acids.
EPA Method 8011/504.1: Analysis of EDB, DBCP, TCP.