Enhanced Quantitative Analysis of Polychlorinated Paraffins by Comprehensive GCxGC-HRTOFMS with Negative Chemical Ionization

Význam tématu

Household prach představuje významné prostředí pro akumulaci perzistentních organických látek, mezi něž patří polychlorované parafíny (PCP). Tyto syntetické sloučeniny se široce používají jako zpomalovače hoření, plastifikátory či mazadla a mohou se hromadit v domácnostech v důsledku expozice z vnějšího prostředí i z výrobků běžné spotřeby. Vzhledem ke komplexnímu složení PCP a jejich nízkým koncentracím v prachu je klíčové vyvinout citlivou a selektivní analytickou metodu pro spolehlivou kvantifikaci.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo optimalizovat a ověřit analytický přístup využívající komplexní dvourozměrnou plynovou chromatografii GC×GC ve spojení s vysokorozlišovacím time-of-flight spektrometrem (HRTOFMS) v režimu negativní ionizace elektronovým zachycením (ECNI). Metoda měla zajistit dostatečnou citlivost i selektivitu pro rozlišení krátko- a středněřetězcových PCP v prachových vzorcích a standardní referenční matrici.

Použitá metodika a instrumentace

Pro extrakci PCP z prachu byly použity směsi dichlormethanu a hexanu, sonikace a následná koncentrační příprava pod dusíkem. Kvantifikace probíhala pomocí GC×GC s modulačním zařízením Dual Stage QuadJet™ a sekundární kolónou Rxi-17Sil MS. Hlavní parametry:

• Injekce 3 µL, splitless, 280 °C
• Proud helia 1,0 mL/min
• Primární kolona HP-5MS UI, 30 m × 0,25 mm × 0,25 µm
• Modulační perioda 8 s, sekundární pec +15 °C
• HRTOFMS LECO Pegasus HRT+ 4D, rozlišení 25 000, mass accuracy 1 ppm
• Režim ionizace ECNI s metanem jako reagenčním plynem

Hlavní výsledky a diskuse

GC×GC umožnila oddělení skupin PCP podle součtu atomů uhlíku a chloru do tzv. cloudů, což v kombinaci s vysokým rozlišením HRTOFMS a ECNI vedlo ke značnému zvýšení citlivosti a potlačení izobarických interferencí. Kalibrační závislosti pro skupiny 5–8 vykazovaly kvadratický vztah s koeficienty R2 nad 0,99. Aplikace na standardní referenční materiál NIST 2585 přinesla výsledky SCCP 11,1 µg/g a MCCP 11,2 µg/g, což odpovídá literárním hodnotám. Analýza domácího prachu odhalila nižší koncentrace (8,1 a 8,8 µg/g).

Přínosy a praktické využití metody

Deklarovaná metoda umožňuje rychlou a citlivou kvantifikaci širokého spektra PCP v prachových vzorcích bez náročných separačních kroků. Vhodnost pro rutinní kontrolu expozice v domácnostech, průmyslových provozech i v environmentálních studiích je podpořena vysokou opakovatelností a selektivitou.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k zavedení internalních standardů individualizovaně pro každou PCP homologickou řadu a k automatizaci zpracování dat pomocí pokročilých algoritmů strojového učení. Zároveň je možné metodu rozšířit o screening dalších perzistentních organických polutantů v komplexních matricích.

Závěr

GC×GC-HRTOFMS v ECNI režimu v kombinaci s cloud quant přístupy poskytuje robustní a vysoce selektivní analytickou proceduru pro kvantifikaci SCCP a MCCP v prachových vzorcích. Výsledky pro SRM i reálné vzorky potvrzují spolehlivost metody pro environmentální a toxikologické studie.

Reference

1. C. Moschet, T. Anumol, B. M. Lew, D. H. Bennett, T. M. Young, Environ. Sci. Technol. 52(5), 2878–2887 (2018). DOI: 10.1021/acs.est.7b0576
2. H. Shang, X. Fan, C. Kubwabo, P. E. Rasmussen, Environ. Sci. Pollut. Res. 26, 7453–7462 (2019)
3. M. Brits, J. de Boer, E. R. Rohwer, J. De Vos, J. M. Weiss, S. H. Brandsma, Chemosphere 238, 124643
4. S. H. Brandsma, M. Brits, Q. R. Groenewoud, M. J. M. van Velzen, P. E. G. Leonards, J. de Boer, Environ. Sci. Technol. 53(13), 7595–7603 (2019)