Advanced Analytical Technologies for Analyzing Environmental Matrixes Contaminated with Petroleum Hydrocarbons - QuEChERS with GC-Q and GC-QQQ PAH Analyzers

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) jsou vysoce toxické a karcinogenní látky, běžně se vyskytující v životním prostředí, zejména v sedimentech a organismech kontaminovaných ropnými produkty. Přesná a spolehlivá detekce PAH v rybách, měkkýších a dalších biotických matricích je nezbytná pro ochranu veřejného zdraví, monitorování znečištění a plnění regulačních požadavků. Moderní přístupy kombinují rychlou přípravu vzorku metodou QuEChERS s výkonem plynové chromatografie spojené s hmotnostní spektrometrií (GC-Q a GC-QQQ).

Cíle a přehled studie / článku

Cílem předložené aplikace je ukázat, jak metoda QuEChERS usnadňuje extrakci PAH z biologických vzorků (rybí tkáň, měkkýši) a porovnat výsledky analýzy na platformách GC-5975C (single quadrupole) a GC-7000B (triple quadrupole). Popisuje se nasazení přednastavených metod, kalibračních standardů i interních standardů a demonstruje efektivitu kapilární backflush technologie pro minimalizaci údržby přístroje.

Použitá metodika a instrumentace

Příprava vzorku QuEChERS:

• Homogenizace a odvážení 3 g drcené rybí tkáně či měkkýšů
• Přidání interních a surrogačních standardů
• Extrahování 15 ml acetonitrilu s 1 % kyselinou octovou
• Přidání extrakční soli (AOAC packet), míchání a centrifugace
• Disperzní SPE (SampliQ AOAC Fatty) pro odstranění matrice

Instrumentace:

• GC-QQQ: Agilent 7890A GC s MMI inlet, DB-EUPAH kolona (20 m×0,18 mm×0,14 μm), 7000B triple quad MS
• GC-Q: Agilent 7890A GC, stejná kolona, 5975C single quad MS
• Kapilární backflush modul pro odstranění těžkých zbytků po každé injekci

Hlavní výsledky a diskuse

• Časová úspora: QuEChERS zkracuje přípravu vzorku z přes noc na 10 min
• Backflush: zabraňuje akumulaci těžkých zbytků v kolóně, eliminuje posuny retenčních časů a snižuje dobu cyklu o desítky minut
• S/N poměr: u čistých standardů je citlivost GC-Q v módu SIM srovnatelná s GC-QQQ v módu MRM, ale v matrici je QQQ výkonnější
• Detekční limity: triple quad dosahuje nižších LOD/LOQ a poskytuje vyšší selektivitu a důvěryhodnost kvantifikace
• Obnova: průměrné procentuální recovery PAH v musselách kolem 80–110 % bez dalšího čištění či koncentrace

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká propustnost laboratoře: desítky vzorků denně
• Nižší spotřeba rozpouštědel a nákladů na sklo
• Eliminace chlorovaných rozpouštědel
• Snadná integrace do QA/QC schémat a regulačních protokolů (NOAA, EU)

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další optimalizace MRM metod na QQQ pro méně zastoupené PAH a emergentní sloučeniny
• Použití vysokorozlišující hmotnostní spektrometrie pro identifikaci izomerů
• Automatizované platformy pro vyšší throughput a on-line čištění vzorků
• Rozšíření metody do dalších matric (sedimenty, biota vyšších trofických úrovní)

Závěr

Metoda QuEChERS ve spojení s GC-QQQ představuje rychlý, efektivní a vysoce citlivý přístup k analýze PAH ve složitých biologických matricích. Použití přednastavených metod, kapilárního backflush a interních standardů umožňuje robustní práci s náročnými vzorky a splňuje požadavky moderních monitorovacích programů.

Reference

1. NOAA Tech. Memo. NMFS-NWFSC-59 (2004) “Extraction, Cleanup, and GC/MS Analysis of Sediments and Tissues for Organic Contaminants”
2. NOAA Opening Protocol Final (2010) “Protocol for Interpretation and Use of Sensory Testing and Analytical Chemistry Results for Re-Opening Oil-Impacted Areas”
3. Sandy, C. (2009) “Analysis of PAH in Biota and Sediment Extracts Using GC-MS/MS with Agilent 7000A”
4. Smith, D. & Lynam, K. (2009) “GC/MS Analysis of EU Priority PAHs using DB-EUPAH Column” pub 5990-4883EN
5. Ramalhosa, M.J. et al. (2009) Journal of Separation Science 32, 3529-3538 “Evaluation of QuEChERS for PAH in Fish”