Analysis of Short Chain Chlorinated Paraffins (SCCPs) by GC -Q/ TOF using Complimentary and Novel Ionization

Význam tématu

Chlorované parafíny s krátkým řetězcem (SCCP) představují skupinu perzistentních a bioakumulativních polychlorovaných alkanů používaných v mazivech, chladicích kapalinách, plastech, nátěrech či pryži. Díky své komplexní struktuře a interferenci s dalšími organickými analyty vyžadují spolehlivou a citlivou analýzu založenou na vysoce rozlišené hmotnostní spektrometrii.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat dvě komplementární ionizační techniky – negativní chemickou ionizaci (NCI) a nízkoenergetickou elektronovou ionizaci (EI) – na GC-Q/TOF systému pro analýzu SCCP směsí s různým obsahem chloru (51 %, 55,5 %, 63 %). Studie usilovala o optimalizaci citlivosti, selektivity a kvantitativní přesnosti jednotlivých ionizačních režimů.

Použitá instrumentace

GC: Agilent 7890B
GC/Q-TOF: Agilent 7250 s vysokým rozlišením
Ionizátory: negativní CI (reagentní plyn metan) a nízkoenergetická EI se změnitelnou energií elektronů (optimalizováno na 22 eV)
Softwarové prostředí: MassHunter Quantitative Analysis 10 pro kvantifikaci
Standardy: směsi SCCP z Dr. Ehrenstorfer GmbH a izotopově značený interní standard 13C10-hexachlorodekan z Cambridge Isotope Laboratories.

Použitá metodika

Vzorky a standardy byly analyzovány dvěma způsoby:

• NCI: minimalizuje štěpení molekulárního řetězce, detekuje ionty [M]–, [M–HCl]–, při vyšším obsahu Cl i [M–2Cl]–.
• Nízkoenergetická EI (22 eV): zvyšuje citlivost na kongenery s nízkým počtem atomů chloru (např. C10Cl4 a C10Cl5), generuje fragmenty poskytující kvalitativní informace.

Hlavní výsledky a diskuse

NCI umožnila jednoduchou interpretaci spekter díky nízké míře fragmentace a dominanci molekulárních iontů. Kvantifikace SCCP v testovaných směsích vycházející z čistých kongenerních standardů pokryla cca 71 % (51 % Cl), 93 % (55,5 % Cl) a 78 % (63 % Cl) celkového obsahu.
U nízkoenergetické EI se prokázala vyšší citlivost na kongenery s nižším počtem atomů chloru, umožnila přesné stanovení C10Cl4 a C10Cl5, kde byla detekce v NCI méně účinná.

Přínosy a praktické využití metody

Komplementární použití NCI a nízkoenergetické EI na GC/Q-TOF systému nabízí:

• Vyšší selektivitu a nižší míru rušících fragmentů (NCI).
• Větší citlivost na slabší chlorované kongenery (EI).
• Spolehlivou kvantifikaci v komplexních matricích pomocí čistých kongenerních standardů a interního standardu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření aplikací na středně a dlouze chlorované parafíny (MCCP, LCCP), integrace dalších jemně laděných ionizačních energií a zdokonalování softwarových algoritmů pro dekonvoluci spekter. Kombinace HRMS s hyphenovanými technikami (GC×GC-HRMS) může dále zvýšit separační výkon a odhalit méně zastoupené kongenery v environmentálních a biotických vzorcích.

Závěr

Vysoce rozlišený GC-Q/TOF systém vybavený NCI a nízkoenergetickou EI poskytuje komplexní a vzájemně se doplňující přístup k analýze SCCP. Zatímco NCI minimalizuje fragmentaci pro přehledné spektrální vzory, nízkoenergetická EI zlepšuje citlivost detekce pro nízce chlorované kongenery. Díky synergii obou režimů lze dosáhnout spolehlivého kvantitativního i kvalitativního hodnocení SCCP ve složitých průmyslových a environmentálních matricích.

Reference

1. Persistent Organic Pollutants Review Committee. Short-chained chlorinated paraffins: Risk Profile. UNEP/POPS/POPRC.2, 2017.
2. Chlorinated Paraffins Industry Association. Chlorinated Paraffins: A Status Report, 2009.
3. Zencak Z. et al. J. Chromatogr. A 2004, 1067, 295–301.
4. Gao W. et al. J. Chromatogr. A 2016, 1452, 98–106.