Automated liquid-liquid extraction workflow for direct ultra-trace analysis of pesticides and PAHs in water matrices using GC-MS/MS

Význam tématu

Monitoring organických kontaminantů ve vodě, zejména polyaromatických uhlovodíků (PAHs) a pesticidů, je klíčový pro ochranu životního prostředí a zdraví obyvatel. Přísné evropské směrnice požadují detekci těchto látek v ultra-stopových koncentracích (ng/l) s vysokou přesností a opakovatelností. Tradiční manuální kapalně-kapalná extrakce je časově náročná, nákladná na spotřebu rozpouštědel a náchylná k systémovým chybám. Automatizované pracovní postupy dokáží zvýšit produktivitu laboratoře, snížit variabilitu výsledků a minimalizovat spotřebu chemikálií.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem dokumentu bylo prokázat schopnost autosampleru Thermo Scientific TriPlus RSH SMART provádět plně automatizovanou kapalně-kapalnou extrakci vzorků vody a inline analýzu pomocí plynové chromatografie v tandemu s triple kvadrupólovým hmotnostním spektrometrem (GC-MS/MS) pro stanovení SVOC (polyaromatické uhlovodíky a pesticidy) na úrovni ng/l v souladu s požadavky EU Směrnice 2020/2184.

Použitá metodika a instrumentace

Pro validaci metody byly použity standardní směsi PAH (EPA 8270) a multireziduálních pesticidů. Voda (pitná i povrchová) byla spikeována internal standardy a příslušnými analytickými standardy na 2–150 ng/l. Pracovní postup zahrnoval následující kroky:

• Automatické přidání izotopově značených interních standardů
• Extrahování pentanem a vortexování
• Přidání isopropanolu pro rozbití emulze
• Přidání injekčního standardu
• Velkoobjemová injekce (30 µl) do PTV inletu GC

Instrumentace:

• GC: Thermo Scientific TRACE 1610 s kolonkou TraceGOLD TG5-SilMS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm) se SafeGuard retention gap
• Autosampler: Thermo Scientific TriPlus RSH SMART s řízením v Sampling Workflow Editor a Chromeleon 7.3.2 CDS
• MS/MS: Thermo Scientific TSQ 9610 triple kvadrupól s Advanced Electron Ionization (AEI) a PTV inlet iConnect

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrace 78 analyzovaných látek vykázala lineární závislost (r2 > 0,99) v rozsahu 2–150 ng/l. Pro 72 % látek byly limity kvantifikace ≤ 2 ng/l. Extrakční výtěžky v pitné vodě spikeované na 10 ng/l splňovaly rozsah 70–130 %. V povrchové vodě (5 ng/l) byly u většiny látek podobné výtěžky, u několika pesticidů (chlorothalonil, chlorbensid, Perthane, fluazifop-p-butyl, endrin, p,p´-DDT) však došlo k degradaci. Zvýšení spike na 10 ng/l potvrdilo maticově řízenou degradaci – doporučuje se korekce izotopově značenými standardy.
Robustnost metody byla ověřena sérií 80 vzorků během 65 hodin s opakovanými QC standardy (10 ng/l). Všechny PAHs vykázaly opakovatelnost ± 40 % a pesticidy ± 30 % (s výjimkou dvou sloučenin v jednom QC), což odpovídá požadavkům Směrnice 2020/2184.

Přínosy a praktické využití metody

• Úspora rozpouštědel: 120 ml vs. 16 l pro 80 vzorků
• Zvýšení produktivity díky nepřetržitému provozu bez lidského dohledu
• Snížení laboratorních nákladů a environmentální stopy
• Vyšší přesnost a reprodukovatelnost oproti manuální extrakci
• Plná sledovatelnost a auditní stopa v integrováném CDS

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zavedení dalších izotopově značených standardů pro kompenzaci degradace
• Rozšíření workflow na další třídy organických kontaminantů a matrice (např. pitné vody, odpady)
• Integrace s laboratořskými informačními systémy a pokročilými nástroji pro řízení kvality
• Miniaturizace a kombinace s online SPE pro další snížení spotřeby rozpouštědel

Závěr

Automatizovaná kapalně-kapalná extrakce s inline GC-MS/MS pomocí TriPlus RSH SMART poskytuje vysokou citlivost (LOQ v ng/l), robustní přesnost a výraznou úsporu času i chemikálií. Metoda splňuje požadavky evropských směrnic na monitoring PAH a pesticidů ve vodách.

Reference

1. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000: Establishing a framework for Community action in the field of water policy.
2. European Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998: On the quality of water intended for human consumption.
3. Directive (EU) 2020/2184 of the European Parliament and of the Council of 16 December 2020: On the quality of water intended for human consumption (recast).
4. Thermo Fisher Scientific Case Study 001327 – VERITAS meets increasing sample analysis demands, saves time, and minimizes costs with the TriPlus Robotic Sample Handling (RSH) autosampler.
5. Thermo Fisher Scientific – Automated Workflow Solutions for GC and GC-MS.