The Benefit of Field-Portable GC/MS for the Rapid Sampling and Measurement of Geosmin in Drinking Water

Význam tématu

V terénní analytice pitné vody je klíčové rychlé a spolehlivé stanovení stopových látek odpovědných za nežádoucí chuť a vůni. Geosmin, organic­ký alkohol s charakteristickou zemitou vůní, se vyskytuje v ppt koncentracích a ovlivňuje kvalitu vody. Minimalizace času od odběru vzorku k výsledku a zachování laboratorní přesnosti v terénu jsou zásadní pro včasná rozhodnutí v ochraně veřejného zdraví.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo demonstrovat schopnosti přenosného GC/MS přístroje Torion T-9 ve spojení s modulárním samp­lingovým systémem SPS-3 pro rychlou identifikaci a kvantifikaci geosminu v pitné vodě. Studie se zaměřila na vzorky o objemu 500 mL s navážkou 20 ppt geosminu, analýzu bez předchozího složitého ošetření a dobu měření kratší než 10 minut.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický řetězec tvořil:

• GC/MS Torion T-9 (PerkinElmer) s toroidální iontovou pastí a vyhřívanou elektricky odporovou nízkohmotnostní kapilární kolonkou (LTM).
• Samplingový modul SPS-3 s termodesorpční jednotkou; analýza geosminu probíhala přes PDMS SPE trubici o velikosti částic 125–180 µm.
• Transport vzorku: adsorpce při 25–35 mL/min, desorpce při 200 °C po dobu 10 min a následná GC injekce jehlovým pastí při 270 °C.
• GC podmínky: kolonka MXT®-5, 5 m × 0,1 mm × 0,4 µm; teplotní program 50 °C (10 s), rampa 1 °C/s až na 300 °C (10 s); tlak nosného plynu He 26 psi.
• MS podmínky: ionizační zdroj elektronovým nárazem, teplota 190 °C, rozsah m/z 45–500, rozlišení < 0,5 m/z při 300 amu, skenovací rychlost 10–15 scan/s, detektor elektronový násobič.

Hlavní výsledky a diskuse

Přístroj dosáhl rozlišení geosminu na úrovni jednotkových ppt bez předchozí chemické extrakce. Total ion chromatogram (TIC) a extrahovaný ion chromatogram (RIC) prokázaly jednoznačnou detekci molekulárního iontu a charakteristických fragmentů. Dekonvoluční algoritmus zajistil čisté chromatogramy a spektra, které odpovídaly NIST referenčním datům. Celková doba analýzy byla pod 10 min a údržba přístroje byla minimalizována díky vyhřívané iontové pasti a čistému provozu v vakuu.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace přenosné GC/MS umožňuje:

• Okamžitou reakci na kontaminaci pitné vody bez potřeby laboratorního zázemí.
• Jednoduchou obsluhu i pro méně zkušené operátory díky modulární přípravě vzorků.
• Kombinované kvalitativní i kvantitativní vyhodnocení v reálném čase.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávají se další miniaturizace a integrace pokročilých dekonvolučních algoritmů, rozšíření aplikací na volatilní a polokontinuální organické sloučeniny v přírodních a průmyslových matricích, autonomní stanice pro kontinuální monitoring a propojení s umělou inteligencí pro automatickou detekci abnormalit.

Závěr

Terénní GC/MS systém Torion T-9 v kombinaci s rychlým mod­ulárním samplingem dokáže za méně než 10 min detekovat a potvrdit přítomnost geosminu v pitné vodě na úrovni jednotek ppt. Výsledek je srovnatelný s laboratorními přístroji a otevírá nové možnosti pro rychlé rozhodování v oblasti vodárenství a ochrany veřejného zdraví.

Reference

• J. A. Contreras et al. Hand-Portable Gas Chromatograph-Toroidal Ion Trap Mass Spectrometer (GC-TMS) for Detection of Hazardous Compounds; Journal of American Society of Mass Spectrometry, 19(10):1425–1434, 2008.
• T. V. Truong et al. Trace Analysis in the Field Using Gas Chromatography-Mass Spectrometry; Scientia Chromatographica, 6(1):13–26, 2014.
• Torion T-9 Portable GC/MS Product Note; PerkinElmer Inc., 2011.
• SPS-3 Sample Preparation Module for Torion T-9; PerkinElmer Inc., 2013.
• N. N. Gerber, H. A. Lechevalier. Geosmin, an Earthy-Smelling Substance Isolated from Actinomycetes; Applied Microbiology, 13(6), 1965.
• T. Manickum, W. John. Dehydration of 2-methylisoborneol and Geosmin in the Trace Analysis of Taste-Odorants in Water by Purge-and-Trap Sampling with GC-MS; Hydrology Current Research, 2(3), 2012.