Improvements for the analysis of volatile (VOC) and very volatile (VVOC) organic compounds using In-Tube Extraction- Dynamic Headspace (ITEX-DHS) and cryogen-free refocusing

Význam tématu

Analýza těkavých (VOC) a velmi těkavých (VVOC) organických sloučenin ve vodách je klíčová pro ochranu veřejného zdraví a životního prostředí. Přísné limity stanovené legislativou (SDWA, evropská směrnice 2008/105/EC) vyžadují metody s extrémně nízkými limity detekce, vysokou přesností a opakovatelností. Inovativní přístupy k obohacení vzorku bez použití kryogeniky umožňují účinné a automatizované sledování stopových koncentrací.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie je předvést využití techniky In-Tube Extraction–Dynamic Headspace (ITEX-DHS) v kombinaci s kryogen-free refokusačním krokem v PTV injektoru pro dosažení sub-ppt limitů detekce VOC/VVOC ve vodě. Článek shrnuje optimalizaci parametru extrakce, desorpce a GC-MS analýzy a hodnotí výkonnost celého workflow z hlediska linearity, přesnosti a přenosu metodiky do rutinních provozů.

Použitá instrumentace

• TriPlus RSH SMART autosampler s modulem ITEX-DHS
• Thermo Scientific TRACE 1610 GC
• ISQ 7610 Single Quadrupole MS s ExtractaBrite EI ion source a volitelnou AEI ion source
• PTV injektor iConnect s packed VOC liner (Tenax TA)
• TraceGOLD TG-624SilMS GC kolona (60 m × 0,25 mm × 1,4 µm)
• Chromeleon 7.3 CDS software pro plnou automatizaci a řízení dle 21 CFR Part 11

Použitá metodika

Vzorky vody (10 mL) byly připraveny 1 000 µL standardu VOC v deionizované vodě (NaCl 55 g/L). ITEX-DHS extrakce probíhala při 70 °C po 15 min inkubace a 40 sacích zdvizích na sorbentu Tenax TA. Desorpce do PTV injektoru (35 °C → 280 °C) s refokusem na packed lineru následovala GC program od 35 °C do 250 °C a MS v časově selektivním SIM módu. Výsledky byly zpracovány v Chromeleon CDS.

Hlavní výsledky a diskuse

• Linearity R2 > 0,995 v rozsahu 0,005–10 µg/L pro většinu sloučenin.
• Limity detekce extrapolované na S/N = 3: sub-ppt úrovně u VVOC (např. vinyl chlorid, chloroform).
• Přesnost (RSD) recovery bez IS průměrně 4,4 %, s IS průměrně 2,7 % (n = 12).
• Námět impaktní refokusem v PTV: bez kryogeniky výrazné zlepšení tvaru píků a poměru signál/šum, zejména u vysoce těkavých analýz.
• Carryover všech komponent < 0,03 % bez nutnosti blank subtrakce.

Přínosy a praktické využití metody

ITEX-DHS + cryogen-free PTV umožňuje automatizovanou detekci stopových VOC/VVOC ve vodě s minimální údržbou a hardwarem. Díky vysoké citlivosti a opakovatelnosti je vhodná pro rutinní monitoring kvality pitné a povrchové vody, průmyslovou kontrolu a environmentální screening.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace pokročilých iontových zdrojů (AEI) pro další snížení detekčních limitů.
• Rozšíření sorpčních materiálů pro selektivní cílení na polaritu a chemismus specifických VOC skupin.
• Propojení s vysokorozlišovacími MS pro neznámé screeningové studie.
• Miniaturizace a mobilní aplikace pro on-site monitoring.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace ITEX-DHS s kryogen-free refokusem v PTV injektoru dosahuje špičkových parametrů pro analýzu VOC a VVOC ve vodě. Metoda poskytuje nízké limity detekce, výbornou opakovatelnost a robustní automatizované workflow, vhodné pro požadavky moderní laboratoře.

Reference

1. EPA: Technical Overview of Volatile Organic Compounds.
2. EPA: Safe Drinking Water Act (SDWA).
3. Směrnice EU 2008/105/EC o environmentálních standardech pro vodu.
4. Extension Foundation: Drinking Water Contaminant—Volatile Organic Compounds.
5. Thermo Scientific AN73471: ITEX-DHS sampling pro detekci odorantů ve vodě.