Determination of Benzo[a]pyrene and Benz[a]anthracene in Coal Tar and Pitch Products by Automated SPE-GC/MS

Význam tématu

Určení karcinogenních polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU), zejména benzo[a]pyrenu a benz[a]anthracenu, v produktech destilace koksárenského dehtu je klíčové pro zajištění kvality, plnění legislativních limitů a ochranu zdraví. Tyto látky se vyskytují v komplexních matricích a vyžadují efektivní separaci a minimalizaci kontaminace chromatografického systému.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout a validovat plně automatizovanou metodu kombinující pevnou fázi extrakce (SPE) a plynovou chromatografii s hmotnostní detekcí (GC/MS) pro stanovení benzo[a]pyrenu a benz[a]anthracenu v dehtových a asfaltových produktech. Metoda byla porovnána s referenční LC/FLD dle normy DIN EN 1014-3:2010-11.

Použitá metodika

• Rozpouštění vzorků v THF a přídavek izotopních vnitřních standardů (benzo[a]pyren-d12, benz[a]anthracen-d12).
• Kondicionace silikagelových SPE kartridží (6 mL/1 g) 8 mL acetonitrilu, nanesení 0,6 mL vzorku, eluace 8 mL acetonitrilu.
• Automatická příprava kalibračních standardů z NIST 1647d a vnitřních standardů pro zajištění vysoké přesnosti a reprodukovatelnosti.

Použitá instrumentace

• GERSTEL MPS Dual Head se SPE modulem pro souběžné zpracování vzorků během běhu GC.
• Agilent 7890 GC s 5977 MSD a Cooled Injection System CIS 6 PTV injektorem v splitless režimu.
• Kolona Rxi-5ms (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm), konstantní tok helia 1,2 mL/min.
• SIM monitoring vybraných iontů: benzo[a]pyren (m/z 252/250/126), benzo[a]pyren-d12 (m/z 264/260/132), benz[a]anthracen (m/z 228/229/226), benz[a]anthracen-d12 (m/z 240/241/236).

Hlavní výsledky a diskuse

• Relativní standardní odchylky (8 opakování) mezi 0,8 % a 2,6 % pro stanovení obou analyzátů.
• Porovnání s LC/FLD ukázalo odchylky v rozsahu +6,7 % až -11,3 %, což potvrzuje srovnatelnou přesnost.
• Efektivní čištění matrice vedlo k nízkému chromatografickému pozadí a prodlouženým intervalům údržby injektoru, kolony i MS.
• Průchodnost metody dosahuje až 40 vzorků za pracovní den díky automatizovanému překrytí SPE a běhu GC.

Přínosy a praktické využití metody

• Snížení manuální práce, expozice personálu toxickým látkám a operátorských chyb.
• Standardizace postupu zvyšuje reprodukovatelnost a spolehlivost analýz.
• Metoda je vhodná pro QA/QC laboratoře a výzkumné ústavy zabývající se dehtovými a asfaltovými materiály.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření automatizace SPE pro širší spektrum analyzátů a matric.
• Použití alternativních rozpouštědel (např. toluen) pro dosažení ještě čistších eluátů.
• Integrace do pokročilých softwarových platforem pro řízení a sledování celého workflow.
• Adaptace na vícekanálové autosamplery a kratší chromatografické kolony pro zvýšení produktivity.

Závěr

Automatizovaná SPE-GC/MS metoda pro stanovení benzo[a]pyrenu a benz[a]anthracenu v dehtových produktech ukázala vynikající přesnost, reprodukovatelnost a výrazné zvýšení efektivity laboratoře. Díky účinnému čištění matric a plné automatizaci se prodlužují intervaly údržby a maximalizuje se denní kapacita analýz.

Reference

• DIN EN 1014-3:2010-11 Wood preservatives – Creosote and creosoted timber – Methods of sampling and analysis – Part 3: Determination of the benzo[a]pyrene content of creosote