Analysis of Volatile Hazardous Air Pollutants and Ozone Precursors Using the Cryofocusing GC-MS/MS (MRM) Method

Význam tématu

Monitorování těkavých organických látek reprezentujících nebezpečné znečišťující látky (HAPs) a prekurzory ozonu je klíčové pro hodnocení kvality ovzduší, ochranu zdraví a identifikaci emisních zdrojů. Vícekomponentní analýzy umožňují simultánní sledování až stovek látek, což přispívá k efektivnímu řízení znečištění a plnění legislativních limitů na PM2.5 a troposférický ozon.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit simultánní metodu analýzy 96 těkavých HAPs a prekurzorů ozonu (51 HAPs, 55 PAMS, z toho 10 společných) pomocí GC-MS/MS v režimu monitorování více reakcí (MRM) s modulací cryofocusing. Metoda byla aplikována na atmosférické vzorky z rezidenčních, silničních a průmyslových lokalit v prefektuře Saitama v Japonsku.

Použitá metodika

Vzorky vzduchu se odebíraly do 6litrových kanistrů s přídavkem vnitřních standardů, kondicionovaly na 150 kPa vlhkým dusíkem a analyzovaly po cryofokusu ve studené pasti (−185 °C). Následoval přenos na kolonu InertCap 624 s teplotním programem od 35 °C do 260 °C. MS/MS analýza se prováděla na triple kvadrupóru s kolizním plynem argonem, detekcí dvou přechodů (target a qualifier) a optimalizovanými kolizními energiemi.

Použitá instrumentace

• Canister prekoncentrátor CC2100 (GL Sciences)
• GC-MS/MS systém GCMS-TQ8040 (Shimadzu Corporation)
• Kolona InertCap 624, 0,25 mm × 60 m, 1,4 μm (6 % cyano-fenyl/94 % methyl-polysiloxan)
• Přenosový plyn helium 1,50 mL/min, tlakový program do 309,2 kPa
• MS ionizační zdroj 70 eV, teplota rozhraní 260 °C

Hlavní výsledky a diskuse

Srovnání režimů SIM (Selected Ion Monitoring) a MRM s různými rozlišeními (High, Unit, Low a kombinace Unit/Low) ukázalo, že režimy MRM Unit-Low a Low-Low nejefektivněji eliminují interference. I když SIM nabízí vyšší iontový proud, MRM zajišťuje lepší selektivitu v komplexních vzorcích. Nejnižší počet nedetekovaných látek vykazoval režim MRM Low-Low. Byla potvrzena potřeba ladění přechodů pro slabé ionty a optimalizace napětí elektronového násobiče pro zvýšení citlivosti.

Přínosy a praktické využití metody

• Simultánní detekce 96 těkavých HAPs a prekurzorů ozonu v jednom analytickém běhu.
• Vysoká selektivita MRM minimalizuje interference z kompozitních matic ovzduší.
• Cryofocusing zkracuje dobu analýzy a zlepšuje obnovu lehkých uhlovodíků.
• Metoda je kompatibilní s běžně dostupnými GC-MS/MS přístroji.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším krokem je zdokonalení výběru přechodů MRM, nastavování pracovního napětí elektronového násobiče pro zvýšení citlivosti a implementace pokročilých algoritmů vyhlazování dat. Metodu lze rozšířit o analýzu reaktivních prekurzorů, kombinaci s GC×GC nebo nasadit pro mobilní kontinuální monitoring kvality ovzduší.

Závěr

Vyvinutá metoda GC-MS/MS s cryofocusem a režimem MRM představuje účinný nástroj pro simultánní sledování širokého spektra těkavých znečišťujících látek. Optimální nastavení přechodů a rozlišení Unit-Low či Low-Low poskytuje vyváženou kombinaci vysoké citlivosti a selektivity.

Reference

• Ministerstvo životního prostředí Japonska. Přehled kontrolních limitů HAPs. www.env.go.jp/press/files/jp/16391.pdf.
• Schulte H.J. et al. Fast GC-MS/MS analysis of 76 VOC compounds using headspace-trap sampling. Shimadzu Application Note.
• Shimadzu Application Note. PAMS analysis using GC-MS. an.shimadzu.co.jp/gcms/cat/c146-0334a.pdf.