Analýza polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH) ve více matricích pomocí jedné kalibrační křivky s GC-MS systémem Thermo Scientific ISQ 7610 podle metody EPA 8270E.

Cíl

Cílem této aplikační nóty je demonstrovat široký dynamický rozsah a robustnost hmotnostního spektrometru Thermo Scientific™ ISQ™ 7610 na bázi jednoduchého kvadrupólu s novým detektorem Thermo Scientific™ XLXR™ ve spojení s plynovým chromatografem Thermo Scientific™ TRACE™ 1610 pro analýzu 19 polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH) v půdě a vodě podle metody EPA 8270E.

Obr. 1 Analýza PAH ve vzorcích životního prostředí pomocí Thermo Scientific™ ISQ™ 7610

Úvod

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) jsou organické sloučeniny složené z atomů uhlíku a vodíku. Z chemického hlediska se PAH skládají ze dvou nebo více aromatických kruhů vázaných v různém uspořádání, což vede k velké rozmanitosti fyzikálních, chemických a toxikologických vlastností. PAH jsou všudypřítomné a mohou kontaminovat půdu, vzduch, sedimenty a vodu a jsou odolné vůči degradaci v životním prostředí. Tyto sloučeniny se vyskytují ve zdrojích fosilních paliv, v chemických látkách vyrobených člověkem a vznikají při neúplném spalování organických látek používaných při lidské činnosti (např. emise z vozidel, gumy, plasty a cigarety). PAH mají díky své chemické struktuře toxické účinky a působí jako karcinogeny nebo endokrinní disruptory. Vzhledem k jejich toxicitě jsou v životním prostředí monitorovány přísnými předpisy.

Jedním z nejběžnějších předpisů pro analýzu PAH je metoda EPA 8270E. Analytické laboratoře, které se touto metodou řídí, se potýkají s několika problémy. První výzvou je, že některé sloučeniny musí mít dostatečné chromatografické rozlišení, zejména benzo[b]fluoranthen a benzo[k]fluoranthen. Sloučeniny s vysokým bodem varu, jako je benzo[g,h,i]perylen, rovněž představují výzvu. Je třeba pečlivě optimalizovat instrumentální podmínky, aby se zabránilo přesycení a ztrátě linearity. Laboratoře mohou potřebovat oddělit kalibrační křivky pro různé matrice, například pro půdu a vodu, aby se zajistilo, že nepřekročí lineární dynamický rozsah systému. Dodržování předpisů pro metodu EPA 8270E s sebou navíc přináší vlastní problémy. Poslední výzvou pro analytické zkušební laboratoře provádějící tuto analýzu je udržení prostupnosti vzorků. Je nezbytné, aby přístroj pracoval konzistentně po celou dobu analýzy. Pokud dojde k neproduktivní době na přístroji, způsobené zavzdušněním za účelem vyčištění systému nebo výměny kolony, ovlivní to dobu zpracování vzorku a výsledky se opozdí. 

V této aplikační nótě byl GC-MS systém ISQ 7610 s jednoduchým kvadrupólem použit pro analýzu PAH ve vzorcích vody i půdy. Detektor XLXR je součástí standardní výbavy systému a nabízí rozšířený lineární dynamický rozsah a životnost. Pro tuto analýzu byla k analýze vzorků vody a půdy použita jediná kalibrační křivka v rozsahu pěti řádů. Tento rozšířený dynamický rozsah eliminuje nutnost používat samostatné křivky pro různé matrice a pomáhá zvýšit prostupnost vzorků. Na systému byla také analyzována rozšířená série matric půdy a vody, aby se prokázala robustnost pro analýzu PAH. Technologie NeverVent™ u GC-MS ISQ 7610 umožňuje výrazně zkrátit dobu odstávky přístroje díky možnosti výměny kolony a čištění iontového zdroje bez porušení vakua. Tím, že eliminujeme neproduktivní čas na přístroji, lze zvýšit počet nástřiků.

Analýza GC-MS

Kapalné nástřiky extraktů vzorků byly provedeny pomocí autosampleru Thermo Scientific™ TriPlus™ RSH SMART a chromatografické separace bylo dosaženo pomocí kolony Thermo Scientific™ TraceGOLD™ TG-PAH 30 m × 0,25 mm i.d. × 0,10 μm. Tato kolona umožnila splnění požadavků metody EPA 8270 co se týče rozlišení a také vynikajícího tvaru píků pro všechny sloučeniny, včetně těch s vysokým bodem varu, díky tloušťce filmu a vysoké pracovní teplotě (až 360 ˚C). Pro analýzu byl použit GC-MS ISQ 7610 na bázi jednoduchého kvadrupólu ve spojení s plynovým chromatografem TRACE 1610 GC a vybavený iontovým zdrojem ExtractaBrite™. Podrobné podmínky metody jsou uvedeny v tabulce 1 v přiložené aplikaci. 

Obr. 2 Thermo Scientific ISQ 7610, GC TRACE 1610 a autosampler TriPlus RSH SMART

Závěry

Výsledky zde popsaných experimentů ukazují, že systém GC-MS ISQ 7610 splňuje a překračuje požadavky metody EPA 8270E pro analýzu PAH ve vzorcích životního prostředí.

• Bylo dosaženo gaussovského tvaru píků a chromatografického rozlišení v souladu s metodou EPA 8270E.
• Detektor XLXR prokázal výjimečný dynamický rozsah, který se pohyboval ve více než 4 řádech od 2,5 ppb do 20 ppm pro 19 PAH, přičemž AvRF %RSD < 10 % pro každou sloučeninu, čímž se odstranila nutnost přípravy dvou různých kalibračních křivek a urychlil se pracovní postup analýzy.
• Ukázala se robustnost systému, kdy se ani po 136 nástřicích a 52 hodinách nepřetržité práce nezměnila výkonnost pokud jde o citlivost, tvar píku a kontrolu ladění.
• Systém ISQ 7610 s technologií NeverVent umožňuje čištění iontového zdroje a výměnu kolony bez porušení vakua, čímž je zajištěna minimální doba odstávky přístroje a vysoká prostupnost vzorků.

Více informací naleznete níže↓

Pro více informací nás neváhejte kontaktovat na eliasova@pragolab.cz.