Femtogram GC/MSD Detection Limits for Environmental Semivolatiles Using a Triple-Axis Detector

Význam tématu

Analýza semivolatiles v trace hladinách je klíčová pro hodnocení kvality životního prostředí, pitné vody a dodržování regulačních požadavků. Citlivost GC/MS systémů ovlivňuje schopnost detekovat stopové množství látek a závisí na všech krocích od přípravy vzorku až po optimalizaci přístrojových parametrů. Nízké detekční limity umožňují spolehlivější monitorování kontaminantů a minimalizují riziko falešně negativních výsledků.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo identifikovat a optimalizovat faktory ovlivňující instrumentální detekční limit (IDL) pro semivolatiles v prostředí GC/MSD systému. Studie se zaměřila na kombinaci:

• studeného splitless vstřikování v programovatelném teplotním PTV inletu,
• Trace Ion Detection (TID) pro potlačení šumu,
• triple-axis detektoru (TAD) v MSD provozovaném v SIM režimu,
• retention time lockingu (RTL) pro stabilní rozlišení SIM skupin.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byla použita kombinace přístrojů Agilent Technologies:

• GC 7890A/6890N s EPC PTV inletem (splitless cold mode),
• kolona HP-5MSi (30 m × 0,25 mm id, 0,25 μm film), konstantní tok helia 1,4 mL/min,
• MSD 5975C s triple-axis detektorem a aktivovanou funkcí TID,
• SIM akvizice vybraných iontů pomocí AutoSIM a manuálního doplnění kvalifikačních iontů,
• zdrojová teplota 300 °C, transfer line 280 °C, retention time locking na fenanthren-d10 (12,700 min).

Aplikované teplotní a tlakové programy PTV inletu dovolují zachovat nízkou teplotu během vstřiku (20 °C), rychlé odpaření matrice a poté přenos analytů na kolonu při 350 °C. Po 1,5 minutách následuje vyfukovací fáze (purge flow 30 mL/min).

Hlavní výsledky a diskuse

Srovnání scan a SIM akvizice ukázalo:

• Scan režim při 2 pg (1,0 ppb) vykazoval S/N 2–15× nižší než SIM při stejném množství.
• SIM režim umožnil spolehlivou integraci špiček i na hladině 0,2 pg (0,1 ppb).
• EIC záznamy pro reprezentativní sloučeniny (atrazin, pentachlorofenol, aldrin, DDT aj.) prokázaly dobrý tvar i při 200 fg.
• Lineární rozsah SIM kalibrace byl 0,2–200 pg se středním %RSD RRF kolem 8 %, scan 2–200 pg s průměrem 13 %.

Výsledky potvrzují inertnost systému (PTV cold mode, HP-5MSi kolona, deaktivovaný liner), efektivní potlačení šumu (TID) a význam zvýšeného času akvizice pro vybrané ionty (SIM), což vede k detekčním limitům v řádu femtogramů.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace doporučených parametrů přináší:

• femtogramové IDL v simulovaných vodních maticích bez nutnosti rozsáhlé extrakční očisty,
• rychlejší a spolehlivější integraci špiček díky vyššímu S/N,
• možnost rozšíření standardních EPA 525 metod pro široké spektrum semivolatiles,
• zjednodušení správy metod díky retention time lockingu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry dalšího rozvoje zahrnují:

• využití velkoobjemového vstřiku (LVI) pro snížení úrovně kalibrace na sub-fg úrovně,
• aplikace umělé inteligence pro automatizovanou optimalizaci SIM skupin a kvantifikaci,
• rozšíření na sledování nových skupin kontaminantů (PFAS, pesticidy druhé generace),
• miniaturizované nebo mobilní GC/MS systémy pro terénní analýzy.

Závěr

Kombinace PTV cold splitless vstřiku, inertního GC rozhraní, triple-axis detektoru s TID a SIM akvizice umožňuje dosáhnout IDL pro environmentální semivolatiles v řádu femtogramů. Metoda nabízí vysokou citlivost, reprodukovatelnost a široký lineární rozsah, což z ní činí efektivní nástroj pro pokročilou monitorovací praxi.

Reference

1. USEPA Method 525.2
2. Szelewski M., Wilson B., Perkins P.: Improvements in the Agilent 6890/5973 GC/MSD System for Use with USEPA Method 8270, Agilent Technologies, 5988-3072EN.
3. Szelewski M.: Fast Semivolatiles Analysis Using the Agilent Technologies 6890/5973 inert GC/MSD, 5989-0207EN.
4. Szelewski M.: Part-per-Trillion Calibration of Semivolatiles Using LVI-PTV-GC/MSD, 5989-6589EN.
5. Szelewski M.: Synchronous SIM/Scan Low-Level PAH Analysis Using the Agilent Technologies 6890/5975 inert GC/MSD, 5989-4184EN.
6. Prest H., Foote J.: The Triple-Axis Detector: Attributes and Operating Advice, 5989-7655EN.
7. Roushall R., Prest H.: The 5975C Series MSDs: Method Optimization and Trace Ion Detection, 5989-6425EN.