A Novel Solution to the Analysis of Highly Complex Environmental Samples

Význam tématu

Analýza složitých environmentálních vzorků vyžaduje špičkovou selektivitu, citlivost a schopnost rozlišit velké množství látek v různorodých matrixech. Kombinace plynové chromatografie s vysokorozlišovacím TOF-MS a techniky GC×GC nabízí výrazné zvýšení chromatografické kapacity a umožňuje spolehlivou identifikaci známých i neznámých látek díky přesným měřením hmotnosti.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo demonstrovat výkon ultravysoce rozlišovacího multi-reflektujícího TOF-MS systému Pegasus® GC-HRT+ s multiplexní technikou Encoded Frequent Pushing (EFP) ve spojení s GC×GC. Vyhodnoceny byly různé typy vzorků – pesticidní rezidua v baklažánové matrici a arktický led – s důrazem na citlivost, dynamický rozsah a schopnost rozkladu souběžně vycházejících píků.

Použitá metodika a instrumentace

Instrumentace:

• Plynová chromatografie s dvojnásobnou dimenzí (GC×GC)
• Multi-reflektující TOF-MS Pegasus® GC-HRT+ (dlouhá dráha 20 m, rozlišovací výkon > 25 000, sub-ppm přesnost)
• Multiplexní způsob iontového pulsu Encoded Frequent Pushing™ (EFP) pro zvýšení duty cycle

Pro testy byly použity:

• Série osmi injekcí 0,1–1 ppb OFN k určení detekční meze (IDL 0,04 ppb).
• Kalibrační standardy obsahující 107 pesticidů v baklažánové matrici (0,5–20 ppb).
• Vzorky arktického ledu porovnané v 1D GC, v GC×GC a v GC×GC s EFP.

Hlavní výsledky a diskuse

Systém s EFP prokázal výrazné zvýšení citlivosti bez negativního vlivu na dynamický rozsah. Pro OFN byla naměřena IDL 0,04 ppb. Spektrální kvalita pro a-BHC a tefluthrin při 10 ppb vykázala vysoké skóre shody (> 890). GC×GC významně zlepšila separaci koeluujících látek v komplexních matricích, což potvrdily konturové grafy 2,5 ppb baklažánového standardu i arktického ledu. Kombinace GC×GC a EFP vedla k nárůstu počtu detekovaných píků a vyšším skóre library match.

Přínosy a praktické využití metody

Vyšší citlivost a rozlišovací schopnost umožňují:

• Spolehlivou identifikaci stopových látek v potravinách a životním prostředí.
• Retrospektivní analýzu s kvalitativními daty pro budoucí dotazování.
• Optimalizaci QA/QC protokolů v průmyslové a environmentální analytice.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj multiplexních pulzních technik a zdokonalení GC×GC separací. Integrace s pokročilou chemometrií a strojovým učením může zefektivnit automatickou dekonvoluci a interpretaci dat. Potenciál je i v online monitorování kvality ovzduší a vody a ve výzkumu neznámých kontaminantů.

Závěr

Multiplexní přístup Encoded Frequent Pushing ve spojení s vysoce rozlišovacím TOF-MS a GC×GC poskytuje robustní řešení pro analýzu vysoce komplexních environmentálních vzorků. Metoda nabízí zvýšenou citlivost, široký dynamický rozsah a spolehlivou separaci i identifikaci složitých směsí látek.

Reference

1. ASMS 2015 Proceedings, P. Willis et al. „High Resolution Multi-Reflecting TOFMS with Multiplexing by Encoded Frequent Pulsing for increasing the duty cycle 10–100 times“
2. Technical Brief: Encoded Frequent Pushing 209-066-018, LECO Corporation