Vacuum Assisted Sorbent Extraction (VASE) and a Dual-Column Thermal Desorption Approach for GC-MS Analysis of Trace-Level Polycyclic Aromatic Hydrocarbons

Význam tématu

Analýza polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU) na ultra stopových hladinách ve vodě je klíčová pro ochranu životního prostředí, bezpečnost pitné vody a dodržování legislativních limitů. Metody založené na pevné fázi a termické desorpci často narážejí na problémy s citlivostí pod úrovní ppt, opakovatelností a rizikem kontaminace nebo ztráty analy­tů během přenosu.

Cíle a přehled studie

Autoři popisují novou kombinaci vakuově asistované extrakce sorbentem (VASE) a duální koláčové termické desorpce pro sledování PAU. Hlavním cílem je demonstrovat kvantitativní obnovu směsi PAU v rozsahu 5 ppt až 10 ppb z 1 mL vzorku vody, pokrývající sloučeniny od naftalenu až po benzo(g,h,i)pyren.

Použitá metodika a instrumentace

VASE využívá skleněné lahvičky pod sníženým tlakem, do kterých se vloží vzorek vody a hlava­prostorový sorbentní pen (HSP) naplněný ~80 mg Tenax TA. Za řízeného vakua, ohřevu a agitace dochází k difuzní extrakci analy­tů na sorbentu. Linie termické desorpce (SPDU) je nakonfigurována pro dvojí koláčový provoz:

• Koláč 1 (krátký megabore prekolona) pro zadržení SVOC během desorpce ve split režimu
• Koláč 2 (analytická kolona Agilent DB-5MS) pro separaci všech sloučenin ve splitless režimu při vypékání

Termická desorpce probíhá v režimu 30 s předehřevu při 70 °C, 6 min desorpce a následném 21 min vypékání při 325 °C. GC-MS analýzu zajišťuje Thermo TRACE 1310 ISQ s rozs­ahem 50–300 amu, děličí poměr 15:1 a inertní expanzní smyčku pro zamezení ztrát.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje detekčních limitů až 5 ppt pro šestiringové PAU z 1 mL vody. Mezi klíčové nálezy patří:

• Kvantitativní obnova PAU v celém rozsahu bod varu 218–550 °C
• Reprodukovatelnost RSD < 10 % při pěti technických replikátech
• Minimální carryover díky optimalizované sekvenci ventilů a split/splitless režimu

Experimenty s časem desorpce a průtokem přinesly optimalizaci hranice oddělení split/splitless, která závisí na velikosti analitu a podmínkách desorpce.

Přínosy a praktické využití metody

Díky vysoké citlivosti a robustnímu provozu se metoda hodí pro environmentální screening, kontrolu pitné a odpadní vody a laboratorní QA/QC analýzy. VASE šetří objem vzorku a minimalizuje riziko kontaminace přímým uzavřeným přenosem do GC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření techniky v těchto oblastech:

• Automatizace a vysokoprůchodová extrakce s integrovanými robotickými systémy
• Použití nových sorbentů pro selektivní obohacení cílených látek
• Kombinace s vysokorozlišovacími hmotnostními spektrometry pro neznámé či izomerní analýzy
• Real-time monitoring emisí a procesní kontroly v průmyslu

Závěr

VASE ve spojení s duálním koláčovým TD-GC-MS představuje citlivou, reprodukovatelnou a efektivní metodu pro stopovou analýzu PAU ve vodě. Dokumentované limity detekce až 5 ppt a robustní operace split/splitless otevírají nové možnosti pro environmentální a průmyslovou praxi.

Reference

Belardi R.G. a Pawliszyn J., The application of chemically modified fused silica fibers in the extraction of organics from water matrix samples and their rapid transfer to capillary columns, Water Pollut. Res. J. Can. 24 (1989) 179-191