Analysis of Aroclor and Organochlorine Pesticides in Ground Water using Triple Quadrupole GC-MS/MS

Význam tématu

Polychlorované bifenyly (PCB), známé jako Aroclory, a organchlorové pesticidy patří mezi perzistentní organické polutanty (POP), které jsou dlouhodobě přítomné v životním prostředí a představují riziko pro ekosystémy i lidské zdraví. Tradiční metoda EPA 608 založená na GC-ECD vyžaduje kvůli nízké selektivitě detektoru potvrzování sloučenin na druhé kolóně a vizuální rozpoznávání vzorců, což omezuje rychlost a spolehlivost analýzy. Triple kvadruplet GC-MS/MS s technikou MRM nabízí zvýšenou selektivitu a možnost simultánního stanovení typu i koncentrace Aroclorů a pesticidů v jednom běhu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit novou analytickou metodu umožňující rychlou, citlivou a selektivní detekci Aroclorů a organochlorových pesticidů ve vodných matricích bez nutnosti vícenásobného potvrzování na druhé GC kolóně. Autoři ukazují, že použitím MRM modulace lze přesně identifikovat typ Arocloru matematickým výpočtem zastoupení jednotlivých PCB kongenerů a stanovit jejich celkovou koncentraci bez vizuálního porovnávání chromatogramů.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky povrchové vody a odpadní vody byly extrahovány kapalina-kapalina s methylenchloridem v objemu 1 L. Extrakty byly vysušeny nad Na₂SO₄, frakčně extrahovány při pH<2 a pH 11–13, následně koncentrovány na 1 mL. Pro interní standardy byly použity Pyren-d₁₀ a decachlorobifenyl (100 ng/mL).
Analytické podmínky:

• GC-MS/MS systém: Shimadzu GCMS-TQ8040 s AOC-20i+s
• Soustava kolóna: SH-Rxi-5MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm)
• Ionizace: EI, 70 eV; teplota rozhraní 290 °C, zdroje 230 °C
• MRM režim s optimalizovanými přechody pro 35 PCB kongenerů a pesticidů
• Ověření typu Arocloru pomocí výpočtu poměrů koncentrací jednotlivých PCB (mono až nona)

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrační křivky pokrývaly rozsahy 0,5–200 ng/mL se stabilními faktory odezvy (%RSD < 30 %). Vzorky s nástřiky 10 a 100 ng/L pesticidů vykazovaly návratnosti především mezi 70 % a 120 %. Poměry koncentrací PCB v navoněných vzorcích odpovídaly referenčním datům, což umožnilo správné určení Arocloru 1232 s vysokým indexem podobnosti (> 85 %). Celková návratnost součtu PCB (Aroclor) se pohybovala mezi 100,2 % a 128,1 %, bez interference pesticidů díky vysoké selektivitě MRM. Metoda eliminovala potřebu potvrzování na druhé kolóně a vizuální pattern recognition.

Přínosy a praktické využití metody

Nový postup významně zkracuje dobu analýzy a zpracování dat, zvyšuje laboratorní průchodnost a spolehlivost výsledků. Jediný běh GC-MS/MS s MRM umožňuje simultánní stanovení desítek PCB kongenerů i širokého spektra pesticidů ve vodách bez navazujících potvrzovacích metod. Metoda je vhodná pro rutinní environmentální monitoring a kontrolu jakosti vody.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozšíření zahrnuje automatizaci přípravy vzorků, integraci s vysokoprotočnostními robotickými systémy a adaptaci metody na další třídy perzistentních organických polutantů (chlorované pesticidy, dioxiny). Využití pokročilých matematických nástrojů pro zpracování chromatografických dat a umělou inteligenci by mohlo dále zvýšit rychlost a přesnost identifikace komplexních směsí.

Závěr

Použití triple kvadruplet GC-MS/MS s MRM představuje robustní a efektivní alternativu k tradiční metodě EPA 608. Metoda umožňuje vysokoselektivní, spolehlivou a rychlou identifikaci typu i koncentrace Aroclorů a organochlorových pesticidů v jednom analytickém běhu bez dodatečných potvrzovacích kroků.

Reference

• USEPA Method 608, Organochlorine Pesticides and PCBs
• ASTM International Collaboration Areas, WK54549, New Test Method for Determination of organochlorine pesticides and PCB congeners in aqueous solutions by gas chromatography triple quadrupole mass spectrometry