The Analysis of Polychlorinated Dibenzo-p-dioxins and Polychlorinated Dibenzofurans Using GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Polychlorované dibenzo-p-dioxiny (PCDD) a dibenzofurany (PCDF) patří mezi nejtoxičtější perzistentní organické kontaminanty. Jejich rutinní stanovení je zásadní pro ochranu životního prostředí a veřejného zdraví. V laboratořích bez přístupu k vysoce rozlišovací hmotnostní spektrometrii (GC-HRMS) nabízí komplexní dvourozměrná chromatografie spojená s TOFMS ekonomickou alternativu.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo ověřit schopnost GCxGC-TOFMS kuantifikovat 17 klíčových kongenerů PCDD/F podle EPA metody 1613. Studie porovnávala výsledky stanovení standardních směsí a reálných vzorků pomocí GCxGC-TOFMS a referenční GC-HRMS.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace
  • LECO Pegasus 4D TOFMS, akviziční rychlost 50 spekter/s, m/z 160–500 u.
  • Kolona 1: Rxi-5SilMS (30 m × 0,25 mm ID, 0,25 µm); Kolona 2: Rtx-200 (1,5 m × 0,18 mm ID, 0,2 µm).
  • Teplotní programy obou kapilárních pecí a modulátor s periodou 4 s a offsetem +30 °C.
  • Injektor splitless (250 °C), nosný plyn helium (1,5 mL/min konstantní průtok).
• Metodika
  • Standardy 1613CS1–CS5 obsahující 17 nativních PCDD/F a 16 [13C] interních standardů.
  • Reálné vzorky (létavý popel, sedimenty, testovací směs) z laboratoře EPA Taiwan.
  • Čištění extraktů, chromatografie a následné zpracování v ChromaTOF s izotopovou dilucí (Ave RF Quantitation Mode).

Hlavní výsledky a diskuse

• Lineárnost kalibrace pro 2378-TeCDF (0,5–300 pg/µl) byla výborná (r=0,99975).
• GCxGC-TOFMS zajistila vysokou špičkovou kapacitu a minimalizaci koeluce i u nejméně těkavých kongenerů.
• Porovnání ng TEQ/kg u čtyř reálných vzorků ukázalo shodu s GC-HRMS v rozmezí do 10 % odchylky.
• Metoda prokázala vhodnost jako screeningový i kvantitativní nástroj pro environmentální úrovně kontaminace.
• Pro ultra nízké koncentrace v biologických matricích stále vedoucí zůstává GC-HRMS.

Přínosy a praktické využití metody

• Nižší investiční a provozní náklady vůči GC-HRMS.
• Zvýšená citlivost díky koncentračnímu efektu modulátoru.
• Automatizované dekonvoluční zpracování koelujících signálů.
• Rychlejší a výkonnější analýza vzorků v laboratořích bez GC-HRMS.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Propojení GCxGC s vysokým rozlišením (GCxGC-HRMS) pro rozšířenou selektivitu.
• Vývoj pokročilých algoritmů a vizualizací pro dvourozměrná data.
• Miniaturizace modulátorů a přenosné GCxGC systémy pro terénní monitoring.
• Integrace s pokročilými technikami extrakce a přípravou vzorků.
• Automatizovaná vysokokapacitní analýza environmentálních a biologických vzorků.

Závěr

GCxGC-TOFMS potvrdila spolehlivou a přesnou kvantifikaci 17 kongenerů PCDD/F na úrovních běžných v environmentálních vzorcích. Metoda představuje ekonomicky výhodnou a operativně flexibilní alternativu k GC-HRMS, zejména v laboratořích bez specializované vysokorozlišovací spektrometrie. Pro nejnižší koncentrace v biologických matricích však zůstává GC-HRMS standardem první volby.

Reference

1. P Gorst-Allman, Data Processing with isotopes as internal standards, Application Notes, LECO Africa Website.