Low Level Detection of N-nitrosodimethylamine Using Gas Chromatography Coupled with Orbitrap-based Mass Spectrometry

Význam tématu

Detekce N-nitrosodimethylaminu (NDMA) v pitné vodě je klíčová vzhledem k jeho silným karcinogenním vlastnostem a výskytu již v nízkých koncentracích kolem 0,01 µg/L. Jako vedlejší produkt chloraminace odpadních a pitných vod představuje NDMA riziko pro lidské zdraví, zejména pro játra. Spolehlivá a citlivá analýza je proto nezbytná pro ochranu veřejného zdraví a splnění regulačních požadavků.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit citlivou a selektivní metodu pro kvantifikaci NDMA pomocí vysokorozlišovacího plynového chromatografu spojeného s Orbitrapovým hmotovým spektrometrem (Q Exactive GC). Výzkum se zaměřil na ověření limitu detekce, linearity odezvy, přesnosti měření hmotnosti a opakovatelnosti analytických výsledků.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorkování a příprava: extrakce pevným fází (SPE), koncentrace vzorku až 1000×, interní standard d₆-NDMA.
• Chromatografie: Thermo Scientific TRACE 1310 GC s kolónou TraceGOLD TG-200 ms (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm).
• Autosampler: TriPlus RSH.
• Detekce: Q Exactive GC hybridní kvadrupól-Orbitrap, EI ionizace, rozlišení 60 000 při m/z 200.
• Software: TraceFinder pro automatizovanou integraci, kvantifikaci a správu dat.

Hlavní výsledky a diskuse

• Chromatografie a rozlišení: dosaženo rychlého rozdělení analytů s minimálně 12 body na vrchol, selektivní oddělení NDMA od rušivých iontů (např. silikonových fragmentů).
• Limit detekce (IDL): 0,09 µg/L (v ekvivalentu ~0,1 ng/L v pitné vodě při 100% rekoncovenci).
• Opakovatelnost: %RSD oblasti vrcholu NDMA při nejnižší koncentraci 0,1 µg/L ≤ �% a interní standard d₆-NDMA %RSD <5 % napříč 33 injekcemi.
• Přesnost měření hmotnosti: <1 ppm při všech testovaných koncentracích.
• Lineární odezva: rozsah 0,1–100 µg/L s koeficientem determinace R² >0,999 a %RSD residuálních faktorů <16 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje cílenou analýzu NDMA na subppt úrovni s vysokou selektivitou i v náročných matricích pitné vody. Plný scan režim umožňuje dodatečnou retrospektivní analýzu dalších znečišťujících látek bez opětovného měření. Výsledky podporují rutinní monitorování a kontrolu kvality v laboratořích zabývajících se pitnou vodou.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření validace na reálné vzorky pitné i odpadní vody.
• Uplatnění pro detekci dalších nitrosaminů a sledování více analytů zároveň.
• Implementace retrospektivních analýz pro detekci neznámých kontaminantů.
• Další zvyšování rozlišení a citlivosti Orbitrapových systémů v kombinaci s automatizovanými přípravami vzorků.

Závěr

Studie prokázala, že Q Exactive GC nabízí vysokou citlivost, vynikající opakovatelnost a přesnost hmotnostního měření pro sledování NDMA na úrovni nanogramů na litr. Metoda splňuje nároky na rutinní kontrolu pitné vody a otevírá cestu k širšímu využití vysokorozlišovací hmotové spektrometrie v monitoringu vodních matric.

Reference

1. Mitch WA, Sharp JO, et al. N-nitrosodimethylamine (NDMA) as a drinking water contaminant: A review. Environmental Engineering Science. 2003;20(5):389–404.
2. Sedlak DL, Deeb RA, et al. Sources and fate of nitrosodimethylamine and its precursors in municipal wastewater treatment plants. Water Environment Research. 2005;77(1):32–39.
3. U.S. EPA. Method 521, Determination of Nitrosamines in Drinking Water by SPE and GC-MS/MS. 2004.