GC/Q-TOF Workflows for Comprehensive Pesticide Analysis

Význam tématu

Monitorování pesticidů a dalších organických kontaminantů ve vodních tocích je klíčové pro posouzení environmentálních rizik a ochranu kvality pitné vody. Vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie spojená s plynovou chromatografií (GC/Q-TOF) nabízí komplexní detekční schopnosti pro cílové, podezřelé i neznámé sloučeniny.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje tři samostatné workflows pro analýzu řady pesticidů a environmentálních kontaminantů ve vodě z oblasti Cache Slough v kalifornské deltě:

1. Cílená kvantifikace 21 pesticidů využitím negativního chemického ionizačního režimu (NCI).
2. Suspect screening s použitím databáze PCDL pro podezřelé sloučeniny.
3. Non-target screening za pomoci softwaru MassHunter Unknowns Analysis pro detekci dosud neznámých znečišťujících látek.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky odebírané ve čtyřech po sobě následujících termínech (před, během, po dvou deštích) z šesti stanovišť byly stlačeny na 1 L a připraveny dvě repliky. Extrakce probíhala na SPE kartu s eluací ethylacetátem, následovalo sloučení frakcí a koncentrace na 0,2 mL. Další postup zahrnoval sonikaci filtru v hexan/acetonu a opětovnou koncentraci. Instrumentální měření proběhlo na:

• GC Agilent 7890B s kolonkou HP-5MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm).
• MS Agilent 7200 Q-TOF v režimech EI (elektronová ionizace) a NCI (methan jako reaktivní plyn).
• Injekce: 2,5 µL splitless, programování pecí podle protokolů pro EI a NCI.
• Software: MassHunter Acquisition, MassHunter Unknowns Analysis, PCDL pesticidů a databáze NIST14.

Hlavní výsledky a diskuse

1) Cílená kvantifikace (NCI):

• Validováno 21 pesticidů, metody dosahují MDL v rozmezí 0,05–5 ng/L.
• Průměrné procento recovery se pohybovalo mezi 48 % a 98 % (filtrační extrakce 36 %–96 %).
• V 51 vzorcích bylo zjištěno 15 cílových pesticidů alespoň ve dvou odběrech.

2) Suspect screening:

• Identifikováno 41 podezřelých sloučenin, z toho 24 potvrzeno LC/Q-TOF standardy.
• 17 látek detekováno unikátně metodou GC/EI-Q-TOF.

3) Non-target screening:

• MassHunter Unknowns Analysis detekoval 45 přibližně identifikovaných komponent.
• 36 z nich ověřeno porovnáním retenčních časů s PCDL, 9 mělo NIST skóre nad 80, 2 navíc potvrzeny LC/Q-TOF.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace tří vzájemně se doplňujících GC/Q-TOF postupů umožňuje:

• Komplexní screening širokého spektra pesticidů, transformovaných produktů a neznámých kontaminantů.
• Vysokou selektivitu a citlivost díky kombinaci EI a NCI režimů.
• Efektivní pracovní tok vhodný pro environmentální a potravinářský monitoring.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávají se následující směry vývoje:

• Integrace LC/Q-TOF a GC/Q-TOF pro širší chemický prostor.
• Automatizované datové zpracování využívající umělou inteligenci a strojové učení.
• Rozšíření databází PCDL o degradované produkty a nové agrochemikálie.
• Minimální vzorkovací a přípravné metody pro on-site analýzu.

Závěr

Tři pracovním postupem založené na GC/Q-TOF nabízí komplexní přístup k monitorování pesticidů a dalších environmentálních znečišťujících látek ve vodě. Metoda poskytuje robustní cílenou kvantifikaci, citlivé suspect screening i širokopásmový non-target screening, čímž podporuje lepší environmentální management a ochranu vodních zdrojů.

Reference

• Moschet C.; et al. LC- and GC-QTOF-MS as Complimentary Tools for a Comprehensive Micropollutant Analysis in Aquatic Systems. Environ. Sci. Technol. 2017, 51(3), 1553–1561.
• Moschet C.; Anumol T.; Wylie P.; Young T. GC/Q-TOF workflows for comprehensive pesticide analysis. Agilent Technologies Application note, Publication number 5991-9132EN, March 2018.