Analysis of Low-level Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Rubber and Plastic Articles Using Agilent J&W DB-EUPAH GC column

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) jsou perzistentní organické polutanty s dokumentovanými karcinogenními a mutagenními účinky. V pryžových a plastových výrobcích, kde se používají extenderové oleje, se mohou PAH zachytit v matrici a překročit limity definované nařízením EU i EPA, což vyžaduje citlivé a selektivní analytické metody pro jejich stanovení.

Cíle a přehled studie

Studie demonstruje vývoj a validaci metody GC/MS pro stanovení 20 cílových PAH (16 EPA-prioritních a 4 často sledovaných) v pryži a plastu s využitím kapilární kolony Agilent J&W DB-EUPAH. Hlavní cíle byly:

• Optimalizovat separaci kritických izomerů PAH.
• Zajistit kvantifikaci na úrovni stop (5–500 ppb).
• Ověřit linearitu, přesnost a obnovu metody v reálných matricích.

Použitá metodika a instrumentace

Analytická sestava:

• Agilent 7890 plynový chromatograf s kolónou DB-EUPAH (20 m × 0,18 mm × 0,14 µm).
• Agilent 5975C hmotnostní detektor MS (EI, SIM/Scan).
• Agilent 7683 autosampler pro automatické vstřikování vzorků.

Standardy a interní standardizace:

• Pět izotopově značených PAH jako interní standardy.
• p-Terphenyl-d14 jako surrogate standard pro kontrolu extrakce.

Kalibrace byla provedena v rozsahu 5–500 ppb s konstantní koncentrací interních standardů 500 ppb.

Příprava vzorku:

• Pryž a plast se řezaly na kousky 2–3 mm, 500 mg materiálu extrahováno v 20 mL toluenu ultrazvukem (60 °C, 1 h).
• Po ochlazení se odebral zředěný extrakt pro analýzu.

Hlavní výsledky a diskuse

Separační schopnosti kolony DB-EUPAH:

• Úplné rozlišení všech 20 analyzovaných PAH, včetně kritických izomerů (benzo(b,j,k)fluorantheny, fenantren/anthracen, fluoranthen/pyren, atd.).
• Řešení izomerů benzo(a)pyrenu a benzo(e)pyrenu s hodnotou Rs = 2,82 a benzo(b)-, benzo(j)-, benzo(k)-fluoranthenů s Rs 1,41–1,63.

Linearity a přesnost:

• Všechny PAH vykázaly korelační koeficienty R² > 0,998.
• Obnovení pro spikované vzorky v plastu i pryži dosáhlo 73,5–119,4 %, což splňuje požadavky EPA i EU.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Citlivou detekci stopových koncentrací PAH ve složitých matricích.
• Spolehlivou identifikaci a kvantifikaci kritických izomerů.
• Rychlý průběh analýzy vhodný pro rutinní kontrolu kvality a legislativní ověřování výrobků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody na další matrice (guma, pryže, plastové díly, bioplasty).
• Integrace rychlých a šetrných extrakčních technik (např. mikrovlnné asistované extrakce).
• Využití vysokorozlišené hmotnostní spektrometrie (HRMS) pro potvrzení neznámých PAH.
• Automatizace přípravy vzorků a online coupling GC-MS pro vyšší průchodnost laboratoří.

Závěr

Popsaná GC/MS metoda s kolonu Agilent J&W DB-EUPAH prokázala vysokou selektivitu, citlivost i reprodukovatelnost při stanovení 20 PAH v pryžových a plastových výrobcích. Výsledky jsou plně v souladu s požadavky EPA a EU, což umožňuje spolehlivou rutinní kontrolu a zajištění shody s legislativou.

Reference

1. J. C. Fetzer, The Chemistry and Analysis of the Large Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Polycyclic Aromatic Compounds, 2000.
2. European Union, Commission Recommendation 2005/69/EC, 15. 11. 2005.
3. M. Szelewski, Full Scan Low Level Polynuclear Aromatic Hydrocarbon Analysis…, Agilent 5989-0264EN.
4. K. Lynam, D. Smith, PAH Analysis Using Agilent J&W DB-5ms Ultra Inert Column, Agilent 5989-9181EN, 2008.
5. D. Smith, K. Lynam, GC/MS Analysis of EU Priority PAHs using DB-EUPAH, Agilent 5990-4883EN, 2009.
6. How confident are you with your separations of critical PAH isomers?, Agilent 5990-5551EN.