A Comparison of GC-ICP-MS and HPLC-ICP-MS for the Analysis of Organotin Compounds

Význam tématu

Organotinové sloučeniny představují významnou skupinu environmentálních kontaminantů s prokázanou toxicitou v mořských a sladkovodních ekosystémech i v organismech blízkých lidskému zdraví. Jejich spolehlivé stanovení ve složitých matricích (sedimenty, vody, potraviny, biologické vzorky) je klíčové pro sledování znečištění a posouzení rizik.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo porovnat dvě chromatografické techniky spojené s ICP-MS detekcí – plynovou chromatografii (GC-ICP-MS) a vysokotlakou kapalinovou chromatografii (HPLC-ICP-MS) pro speciační analýzu organotinů. Studie hodnotí rozdíly v počtu separovaných sloučenin, citlivosti, časové náročnosti a přesnosti kvantifikace pomocí izotopové ředicí hmotnostní spektrometrie (IDMS).

Použitá metodika a instrumentace

Metody přípravy vzorku:

• Extrahování sedimentů systémem ASE 200 (Dionex) s methanol-octanovým pufrem při 100 °C.
• Derivace extraktů tetrabetylborátem pro GC; ředění vodou pro HPLC.

Instrumentace:

• ICP-MS Agilent 7500i se ShieldTorch a duálními čerpadly.
• GC Agilent 6890 s rozhraním G3158A pro přímé napojení na ICP-MS; optimalizace plamene přidáním O₂/N₂.
• HPLC Agilent 1100 s PEEK díly a C18 kolona (2.1×150 mm, 3 μm); mobilní fáze acetonitril-voda-kyselina octová-TEA.

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnání separačních schopností ukázalo, že GC-ICP-MS dokáže v jednom běhu rozlišit 10–12 organotinů, zatímco HPLC-ICP-MS pouze 5–6. GC umožňuje ultratrace detekci díky přidání 5 % O₂ (9–12násobné zvýšení signálu) nebo 5 % N₂ (10–16násobné), což snižuje hranici detekce TBT až na 0,006 ng·mL⁻¹ (versus 0,4 ng·mL⁻¹ bez plynu). HPLC-ICP-MS dosahuje LOD kolem 3 pg TBT jako Sn. Precision IDMS byla 1,6 % (HPLC) vs 1,7 % (GC) při analýze sedimentu; výsledky se shodují statisticky bez významného rozdílu. Aplikace na certifikovaný reference by PACS-2 prokázala přesnost 864±35 ng·g⁻¹ (HPLC) versus certifikovaných 980±130 ng·g⁻¹.

Přínosy a praktické využití metody

• HPLC-ICP-MS je rychlejší a nákladově efektivnější pro velké série vzorků bez derivace.
• GC-ICP-MS nabízí širší speciační rozsah a špičkovou citlivost pro sledování ultratrace úrovní organotinů.
• IDMS kalibrace zaručuje vysokou přesnost a nízké nejistoty.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj se zaměří na:

• Multi-elementární speciační analýzu v jednom běhu (Se, Pb, Hg, Sn).
• Automatizaci extrakce a minimalizaci dávkování derivatizačních činidel.
• Integrované on-line systémy pro rychlé monitorování v terénu.
• Vylepšení detekčních systémů a plazmových děličů pro další snížení LOD.

Závěr

Obě chromatografické techniky v kombinaci s ICP-MS představují robustní nástroje pro speciační analýzu organotinů. Volba metody závisí na požadavcích na počet analyzovaných sloučenin, úroveň citlivosti, časovou a finanční náročnost. GC-ICP-MS je vhodný pro ultratrace úrovně a komplexní separaci, HPLC-ICP-MS pro rutinní screening velkých sérií.

Reference

• Nicklin S., Robson M.W. Applied Organometallic Chemistry, 1988, 2, 487–508.
• Tao H., Rajendran R.B., Quetel C.R. a kol. Analytical Chemistry, 1999, 71, 4208–4215.
• Keithly J.C., Cardwell R.D., Henderson D.G. Human and Ecological Risk Assessment, 1999, 5(2), 337–354.
• Sadiki A., Williams D.T. Chemosphere, 1996, 32(12), 2389–2398.
• Takahashi S., Mukai H., Tanabe S. a kol. Environmental Pollution, 1999, 106, 213–218.
• Rajendran R.B., Tao H., Nakazato T., Miyazaki A. The Analyst, 2000, 125, 1757–1763.
• Gomez-Ariza J.L., Pozas J.A., Giraldez I., Morales E.J. Journal of Chromatography A, 1998, 823, 259–277.
• Leal-Granadillo I.A., Garcia-Alonso J.I., Sanz-Medel A. Analytica Chimica Acta, 2000, 423(1), 21–29.
• Snell J.P., Stewart I.I., Sturgeon R.E., Frech W.J. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2000, 15(12), 1540–1545.
• Encinar J.R., Gonzalez P.R., Garcia Alonso J.I., Sanz-Medel A. Analytical Chemistry, 2002, 74, 270–281.
• Sutton P.G., Harrington C.F., Fairman B. a kol. Applied Organometallic Chemistry, 2000, 14, 1–10.
• Agilent Technologies. Technical Note GC-ICP-MS Interface, 5988-3071EN.
• Arnold C.G., Berg M., Müller S.R., Dommann U., Schwarzenbach R.P. Analytical Chemistry, 1998, 70, 3094–3101.
• Catterick T., Fairman B., Harrington C.J. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 1998, 13, 1109.
• Sargent M., Harrington C., Harte T. Guidelines for achieving high accuracy in isotope dilution mass spectrometry. RSC London, 2002.