Determination of Selected Polychlorinated Biphenyls in Soil Using a QuEChERS-based Method and Gas Chromatography Tandem Mass Spectrometry

Význam tématu

Polychlorované bifenyly (PCB) představují perzistentní organické kontaminanty akumulující se v půdách po celém světě. Jejich odolnost vůči biodegradaci a toxicita vyžadují spolehlivé monitorování a stanovení stopových koncentrací přímo v půdě. Zjednodušení a zrychlení analýzy PCB v půdách přispívá k efektivnímu hodnocení znečištění a k řízení rizik pro životní prostředí i lidské zdraví.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této studie bylo vyvinout rychlou, citlivou a environmentálně šetrnou metodu založenou na upraveném postupu QuEChERS kombinovaném s plynovou chromatografií spojovanou s tandemovou hmotnostní spektrometrií (GC–MS/MS) pro kvantitativní stanovení 20 vybraných PCB kongenerů v půdách. Studie zahrnovala optimalizaci extrakce, čištění vzorku, analytické podmínky a ověření metodiky na reálných vzorcích i na certifikované referenční půdě.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorku bylo použito 5 g vysušené a prosáté půdy. Postup extrakce a čištění obsahoval:

• hydrataci vzorku přídavkem vody a homogenizaci
• extrakci 10 mL acetonitrilu, obohaceného o interní standard
• oddělení fáze přídavkem chloridu sodného
• čištění dispersivní SPE (PSA, C18, MgSO4)
• odpar extraktu pod vodíkovým proudem a rekonstrukci v cyklohexanu

Detekce probíhala pomocí GC–MS/MS ve vícečetné reakci (MRM), což umožnilo vysokou selektivitu a nízké meze stanovení.

Použitá instrumentace

• GC systém: Agilent 7890A s autosamplerem 7693
• Kolona: Agilent HP-5 MS UI (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm)
• Teplotní program pece: 60 °C (1 min), 40 °C/min na 120 °C, 5 °C/min na 275 °C
• Pohon plynu: helium, 1,0 mL/min
• Injekční port: 280 °C, splitless, zásoba 1,0 μL
• MS systém: Agilent 7000C TQ GC/MS, EI 70 eV, zdroj 280 °C, kvadrupóly 150 °C, rozhraní 280 °C

Hlavní výsledky a diskuse

Validace metody ukázala v rozsahu koncentrací 0,1–50 ng/mL lineární závislost s R²>0,999. Meze stanovitelnosti se pohybovaly mezi 0,01 a 0,05 ng/g. Průměrné materiálové recoveries dosahovaly 70–120 % se standardními odchylkami obvykle pod 10 %. Vyšší chlorované kongenery vykazovaly mírně nižší recoveries. Analýza certifikované referenční půdy BW3714 potvrdila shodu výsledků v rámci udávané nejistoty. Reálné vzorky 66 zemědělských půd odhalily přítomnost 9 z 20 analyzovaných kongenerů, většinou ve stopových koncentracích pod LOQ.

Přínosy a praktické využití metody

Navržený postup významně zkracuje dobu přípravy (extrakce 3 min), snižuje spotřebu organických rozpouštědel (10 mL acetonitrilu) a eliminuje náročné přístrojové vybavení. Díky vysoké citlivosti a reproducibilitě je metoda vhodná pro rutinní monitoring PCB v půdách, ekologické studie a posuzování environmentálních rizik v zemědělské a průmyslové oblasti.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření QuEChERS přístupů pro simultánní stanovení širšího spektra perzistentních organických polutantů (POPs) v různých matricích. Dále je perspektivní automatizace vzorkových procesů, miniaturizace extrakčních a čistících kroků a integrace s vysokorozlišovacími hmotnostními spektrometry pro ještě vyšší selektivitu a nižší meze detekce.

Závěr

Studie prokázala, že upravený QuEChERS postup ve spojení s GC–MS/MS nabízí rychlou, citlivou a šetrnou metodu pro stanovení PCB v půdách. Srovnatelná přesnost a robustnost oproti tradičním extrakčním metodám, nižší spotřeba rozpouštědel a jednodušší manipulace potvrzují vhodnost postupu pro environmentální monitoring.

Reference

1. Ahmed F. E. Trends in Analytical Chemistry 22, 170–185 (2003).
2. Aydin M. E., Tor A., Özcan S. Analytica Chimica Acta 577, 232–237 (2006).
3. Diamond M. E. et al. Environ. Sci. Technol. 44, 2777–2783 (2010).
4. Bruzzoniti M. C. et al. J. Chromatogr. A 1265, 31–38 (2012).
5. Anastassiades M. et al. J. AOAC Int. 86, 412–431 (2003).
6. He Z. et al. J. Sep. Sci. 38, 3766–3773 (2015).
7. Dg-sanco E. C. Guidance document SANCO/12571/2013 (2013).
8. Norli H. R., Christiansen A., Deribe E. J. Chromatogr. A 1218, 7234–7241 (2011).
9. Luzardo O. et al. Anal. Bioanal. Chem. 405, 9523–9536 (2013).
10. Albero B. et al. J. Chromatogr. A 1248, 9–17 (2012).
11. Hibbert D. B. Accred. Qual. Assur. 11, 543–549 (2006).
12. Wang Y. et al. Chemosphere 85, 344–350 (2011).
13. Chen S. J. et al. Environ. Sci. Technol. 48, 3847–3855 (2014).