Comprehensive Analysis of Short-Chained Chlorinated Paraffinsand other POPs in Environmental Samples by GCxGC-HR-TOFMS with a Novel Ion Source

Význam tématu

Chlorované parafíny krátkého řetězce (SCCPs) patří mezi perzistentní organické polutanty charakterizované složitým složením izomerů a vysokou toxicitou. Díky pomalému rozkladu v životním prostředí a schopnosti bioakumulace představují významné riziko pro ekosystémy i lidské zdraví. Analýza SCCP ve složitých maticích vyžaduje špičkové metody separace a detekce, které zajistí dostatečnou selektivitu a citlivost.

Cíle a přehled studie / článku

Studií je představen prototyp nového více režimového iontového zdroje (EI, PCI, ECNI) integrovaného do platformy GCxGC-HR-TOFMS s cílem zlepšit analýzu SCCP a dalších perzistentních organických polutantů v environmentálních vzorcích. Prověřena byla schopnost zdroje spolu s vysokorozlišovacími TOF detektory separovat a identifikovat jednotlivé SCCP kongenery v reálných vzorcích, jako je prach z elektronického odpadu či domácí prachu, a standardní směsi.

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatografie: dvoudimenzionální GCxGC s quad-jet modulačním systémem (LECO) na přístroji Agilent 7890B;
• Hmotnostní spektrometrie: LECO Pegasus GC-HRT+ 4D, rozlišení ≥ 25 000 (m/z 219), přesnost hmotnosti < 1 ppm, sběr až 200 spekter/s;
• Zdroje ionizace: elektroionizace (EI), pozitivní chemická ionizace (PCI) a elektronový záchyt (ECNI) s moderátorem CH4;
• Soustava kapilárních kolón: Rxi-1ms (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm) a DB-XLB (1,2 m × 0,1 mm × 0,1 µm);
• Program teplot: primární pec od 100 °C do 300 °C, sekundární pec offset +5 °C, modulace 4,5 s při +15 °C;
• Vzorky: standardy SCCP s různým stupněm chlorace (např. 63 % Cl) a reálné vzorky prachu z elektronického odpadu a domácností.

Hlavní výsledky a diskuse

• Úspěšná separace stovek kongenerů SCCP v komplexních vzorcích díky kombinaci GCxGC a vysokorozlišovací TOFMS.
• ECNI režim umožnil selektivní detekci chlorovaných sloučenin, rozlišení signálů (M–Cl)– a (M–HCl)– jednotlivých kongenerů.
• Analýza prachových vzorků z elektronického odpadu a domácího prostření potvrdila přítomnost specifických SCCP sloučenin a dalších halogenovaných kontaminantů (PCB).
• Vyhodnocení izotopových vzorců potvrdilo vysokou přesnost hmotnostního určení (< 1 ppm) a možnost kvalitativního screeningu bez nutnosti rozsáhlé předúpravy.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená selektivita a citlivost v detekci SCCP a dalších perzistentních polutantů v členitých environmentálních matricích.
• Možnost komplexního screeningu toxických halogenovaných sloučenin v rámci QA/QC protokolů v průmyslových i regulačních laboratořích.
• Rychlé získání vysokorozlišovacích dat usnadňuje rozlišení blízce příbuzných izomerů a podporuje přesnou identifikaci.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další optimalizace iontového zdroje pro vyšší propustnost a nižší energii fragmentace.
• Rozšíření aplikace na další perzistentní organické polutanty (MCCP, LCCP, PBDE, dioxiny).
• Vývoj kvantitativních metod podporených vnitřními standardy a kalibračními křivkami pro rutinní monitoring.
• Integrace s miniaturizovanými nebo polopřenosnými systémy pro terénní analýzy.

Závěr

Prototyp nového více režimového iontového zdroje v kombinaci s GCxGC-HR-TOFMS ukázal vysoký potenciál pro detailní analýzu SCCP a dalších halogenovaných polutantů v náročných environmentálních vzorcích. Metoda nabízí vynikající selektivitu, citlivost a spolehlivost, což je klíčové pro toxikologický monitoring a environmentální hodnocení.

Reference

• Tomy G.T. (2010) Analysis of Chlorinated Paraffins in Environmental Matrices: The Ultimate Challenge for the Analytical Chemist. In: J. de Boer (Ed.), The Handbook of Environmental Chemistry: Chlorinated Paraffins VOL 10, Springer Heidelberg Dordrecht, pp. 83–106.