การวิเคราะห์สารกำจัดศัตรูพืชโดยใช้ GC-MS ความดันต่ำที่มีก๊าซพาหะไนโตรเจน

1.Introduction

1.1. ก๊าซ LPG-MS แรงดันต่ำ

สมการ Vam Deemter แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการแยกของโครมาโทกราฟีขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของสารในเฟสเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังพบว่าค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของสารในก๊าซแปรผกผันกับความดัน วิธี GC-MS ความดันต่ำ (LPGC-MS) เป็นเทคนิคที่ใช้หลักการนี้และปรับปรุงความเร็วในการวิเคราะห์โดยรักษาความดันของคอลัมน์ที่สุญญากาศโดยใช้ระบบสุญญากาศของ MS LPGC-MS ใช้คอลัมน์วิเคราะห์สั้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 0.53 มม. ถึง 0.32 มม. โดยมีตัวจำกัดที่เชื่อมต่อกับด้านทางเข้า GC (→รูปที่ 1) การลดความยาวของคอลัมน์โดยปกติจะลดประสิทธิภาพการแยก แต่ใน LPGC-MS เราสามารถลดผลกระทบนี้ได้โดยการปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกโดยลดความดันภายใน

รูปที่ 1 การกำหนดค่า LPGC-MS

1.2. LPGC-MS ที่ใช้ก๊าซพาหะไนโตรเจน

JMS-Q1600GC UltraQuad™ SQ-ซีต้า

ในรายงานนี้ เราได้ตรวจสอบกรณีศึกษาการวิเคราะห์ยาฆ่าแมลงโดยใช้ LPGC-MS กับก๊าซพาหะไนโตรเจนใน JMS-Q1600GC ดังที่ได้กล่าวไปแล้วข้างต้น LPGC-MS เป็นวิธีเพิ่มประสิทธิภาพการแยกของคอลัมน์โดยการปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายเพื่อตอบสนองต่อการลดลงของความดันภายในของคอลัมน์ โดยทั่วไป การวิเคราะห์ GC-MS โดยใช้ก๊าซพาหะไนโตรเจนจะปรับปรุงความไวโดยลดอัตราการไหลของก๊าซพาหะ ดังนั้นจึงเชื่อว่า LPGC-MS ซึ่งปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกโดยลดความดันภายในของคอลัมน์นั้นเข้ากันได้ดีกับสิ่งนี้ นอกจากนี้ LPGC-MS ยังใช้คอลัมน์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในขนาดใหญ่ 0.53 มม. ถึง 0.32 มม. ดังนั้นจึงเหนือกว่าในแง่ของปริมาตรการโหลดคอลัมน์และการเพิ่มปริมาตรการฉีด จุดประสงค์ของการศึกษานี้คือการนำวิธีนี้ไปใช้กับการวิเคราะห์ยาฆ่าแมลงในน้ำประปา ประสิทธิภาพของวิธีนี้ในการวิเคราะห์ยาฆ่าแมลงในน้ำประปาได้รับการประเมินโดยอิงจากตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพ เช่น ความไวในการตรวจจับ ความเป็นเส้นตรงของเส้นโค้งการสอบเทียบ และความสามารถในการทำซ้ำ

2.การทดลอง

เครื่องวัดมวลสารแก๊สโครมาโตกราฟี รุ่น JMS-Q1600GC UltraQuad™ SQ-Zeta และชุดคอลัมน์ LPGC Rtx-5ms ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 0.32 มม. (หมายเลขแคตตาล็อก: 11802, Restek Corporation) สำหรับ LPGC-MS ถูกใช้สำหรับการวัด ตารางที่ 1 แสดงเงื่อนไขการวัดสำหรับตัวอย่าง โหมดการรับข้อมูลสำหรับ MS ถูกตั้งค่าเป็น SIM และไอออนมอนิเตอร์ถูกตั้งค่าเป็น 134 ส่วนประกอบที่ระบุไว้ในวิธีที่ 5, 5-2 และ 25 ของรายการยาฆ่าแมลงเป้าหมายที่แนบมาในรายการยาฆ่าแมลงเป้าหมาย (รายการกำหนดเป้าหมายการจัดการคุณภาพน้ำ 15) สำหรับสารเคมีทางการเกษตร

ตารางที่ 1 เงื่อนไขการวัด

• … คอลัมน์ Rtx-10ms ขนาด 0.32 ม. x 1.00 มม. พร้อมเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 5 µm และตัวจำกัดเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 5 ม. x 0.15 มม.

ตัวอย่างการตรวจสอบเวลาการคงอยู่ได้รับการเตรียมโดยการผสมสารละลายมาตรฐานของยาฆ่าแมลงดังต่อไปนี้: WQ1, WQ2, WQ5 และ WQ10 (20 μg/mL ในสารละลายอะซิโตน, FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation), Endosulfan α และ β, Prothiofos, Prothiofos oxon และ CNP-amino เพื่อเตรียมเส้นโค้งการสอบเทียบและตรวจสอบการทำซ้ำได้ เราเจือจางสารละลายมาตรฐานของส่วนผสมยาฆ่าแมลง 13 ชนิด (10 μg/mL ในอะซิโตน, FUJIFILM Wako Chemical Corporation) เป็น 1～100μg/L และเติมสารมาตรฐานภายใน ได้แก่ แอนทราซีน-10, 9-โบรโมแอนทราซีน และไครซีน-ดี12 ที่ความเข้มข้น 100 μg/L

3.ผลลัพธ์

3.1. การเปรียบเทียบ TICC และ EIC ในการวัดสารกำจัดศัตรูพืช 134 ชนิด

รูปที่ 2 แสดงค่า TICC และ EIC ของเอโตเฟนพรอกซ์ เมื่อวัดตัวอย่างการตรวจสอบเวลาการคงอยู่โดยใช้ GC-MS ภายใต้สภาวะปกติ รูปที่ 3 แสดงค่า TICC และ EIC ของเอโตเฟนพรอกซ์ เมื่อวัดตัวอย่างโดยใช้ LPGC-MS

รูปที่ 2 ค่า TICC ของสารกำจัดศัตรูพืช 134 ชนิดที่วัดโดยใช้ GC-MS ทั่วไปโดยใช้วิธีฮีเลียมและ EIC ของ Etofenprox

รูปที่ 3 ค่า TICC ของสารกำจัดศัตรูพืช 134 ชนิดที่วัดโดยใช้ LPGC-MS ที่มี N₂ วิธีการและ EIC ของ Etofenprox

การเปรียบเทียบเวลาวิเคราะห์พบว่าการวัดที่ปกติต้องใช้เวลามากกว่า 40 นาทีโดยใช้ GC-MS สามารถทำได้ในเวลาประมาณ 20 นาทีโดยใช้ LPGC-MS ในทำนองเดียวกัน การเปรียบเทียบความกว้างของพีคโดยใช้ EIC สำหรับ etofenprox แสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์นั้นเปรียบเทียบได้ระหว่าง GC-MS และ LPGC-MS การแยกพีคที่ชะออกมาโดยใช้ TICC เป็นเรื่องยาก แต่สามารถแยกได้โดยใช้ EIC สำหรับยาฆ่าแมลงแต่ละชนิด ผลลัพธ์ของการตรวจสอบพฤติกรรมการแยกของยาฆ่าแมลงแต่ละชนิดโดยใช้ EIC ในช่วงเวลาประมาณ 10 นาที ซึ่งเป็นช่วงที่พีคถูกชะออกมามากที่สุด แสดงไว้ในรูปที่ 4

รูปที่ 4 ค่า EIC ของยาฆ่าแมลงที่ละลายในเวลาประมาณ 10 นาที

3.2 กราฟการสอบเทียบและการตรวจสอบการทำซ้ำสำหรับสารกำจัดศัตรูพืช 13 ชนิด

ตัวอย่างสำหรับเส้นโค้งการสอบเทียบและการตรวจสอบการทำซ้ำได้วัดโดยใช้วิธี LPGC-MS และเส้นโค้งการสอบเทียบที่ได้จะแสดงอยู่ในรูปที่ 5 ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ (r) ของเส้นโค้งการสอบเทียบคือ 0.99 หรือสูงกว่าสำหรับส่วนประกอบทั้งหมด ซึ่งบ่งชี้ถึงความเป็นเส้นตรงที่ดี

รูปที่ 5 กราฟการปรับเทียบสำหรับส่วนประกอบของยาฆ่าแมลงทั้ง 13 ชนิด

ตารางที่ 2 แสดงค่าสัมประสิทธิ์ความแปรปรวน (CV) ของค่าเชิงปริมาณเมื่อวัดความเข้มข้น 10 μg/L อย่างต่อเนื่องด้วยการทดลอง n = 5 ครั้ง โดยเลือกจากตัวอย่างที่ใช้สร้างเส้นโค้งสอบเทียบและยืนยันการทำซ้ำ รูปที่ 6 แสดงโครมาโทแกรม SIM ของยาฆ่าแมลงแต่ละชนิดสำหรับการทำซ้ำครั้งแรก

ตารางที่ 2 ค่าสัมประสิทธิ์การแปรปรวนของส่วนประกอบของยาฆ่าแมลงทั้ง 13 ชนิด

รูปที่ 6 EIC ของส่วนประกอบของยาฆ่าแมลงทั้ง 13 ชนิด

ค่าสัมประสิทธิ์ความแปรปรวนสำหรับ 10µg/L คือ 10% หรือต่ำกว่าสำหรับส่วนประกอบทั้งหมด ซึ่งบ่งชี้ถึงความสามารถในการทำซ้ำได้ดี นอกจากนี้ ยังสามารถตรวจจับโครมาโทแกรมของยาฆ่าแมลงแต่ละชนิดได้ด้วยความเข้มข้นที่เพียงพอ จึงยืนยันความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์ได้

3.3. การเปรียบเทียบความไวระหว่าง GC-MS และ LPGC-MS ภายใต้สภาวะปกติ

รูปที่ 7 แสดงผลการเปรียบเทียบค่า EIC ของคลอโรไนโตรเฟนที่ความเข้มข้น 0.5 µg/L โดยใช้ GC-MS ทั่วไปและ LPGC-MS คลอโรไนโตรเฟนมีค่าเป้าหมายต่ำที่สุดในบรรดายาฆ่าแมลงทั้งหมดในน้ำประปา แม้จะผ่านการบำบัดเบื้องต้นด้วยความเข้มข้น 500 เท่าตามวิธีการแจ้งแล้ว ความเข้มข้นสุดท้ายของสารละลายทดสอบก็ยังต่ำมากที่ 0.5 µg/L รูปที่ 7 แสดงให้เห็นชัดเจนว่าวิธี LPGC-MS ที่มีก๊าซพาหะไนโตรเจนสามารถตรวจจับค่าพีคของคลอโรไนโตรเฟน 0.5 µg/L ได้ โดยมีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่เทียบได้กับวิธี GC-MS ทั่วไปที่มีฮีเลียม

รูปที่ 7 การเปรียบเทียบค่า EIC สำหรับ 0.5 ไมโครกรัม/L คลอโรไนโตรเฟน วัดโดยใช้ LPGC-MS ที่มี N₂(ซ้าย) และแบบธรรมดา GC-MS กับ He(ขวา)

4.Conclusion

การตรวจสอบการวิเคราะห์สารกำจัดศัตรูพืชโดยใช้ LPGC-MS ร่วมกับก๊าซไนโตรเจนพาหะเพื่อวัตถุประสงค์ในการนำไปใช้กับน้ำประปา พบว่าเวลาในการวัดสามารถลดลงเหลือประมาณครึ่งหนึ่งของวิธี GC-MS ทั่วไป การตรวจสอบประสิทธิภาพเชิงปริมาณของส่วนประกอบของสารกำจัดศัตรูพืช 13 ชนิดอย่างละเอียดมากขึ้น พบว่าเส้นโค้งการสอบเทียบมีความเป็นเส้นตรงดี ซึ่งบ่งชี้โดยค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ 0.99 หรือสูงกว่า ภายในช่วงความเข้มข้น 1 ถึง 100 μg/L พบว่าความสามารถในการทำซ้ำได้น้อยกว่า 10% CV ที่ความเข้มข้น 10 μg/L นอกจากนี้ ในกรณีของคลอร์ไนโตรเฟน ซึ่งมีค่าเป้าหมายต่ำสุดของสารกำจัดศัตรูพืชทั้งหมดในน้ำประปา พบค่าพีคที่ 0.5 μg/L ซึ่งเทียบเท่ากับค่าเป้าหมายตามสมมติฐานของปัจจัยความเข้มข้นของวิธีการแจ้งเตือน ความไวที่ได้นั้นเทียบเท่ากับ GC-MS ทั่วไปที่ใช้ฮีเลียมโดยประมาณ จากการค้นพบเหล่านี้ สามารถตั้งสมมติฐานได้ว่าวิธี LPGC-MS ที่ใช้ก๊าซพาหะไนโตรเจนนั้นมีอุปกรณ์เพียงพอที่จะวิเคราะห์ยาฆ่าแมลงในน้ำประปา

การแก้ปัญหาตามสาขา

สภาพสิ่งแวดล้อม

รายการสินค้า ที่เกี่ยวข้อง

JMS-Q1600GC UltraQuad™ SQ-ZetaGas โครมาโตกราฟี QuadrupoleMass Spectrometer

เครื่องวิเคราะห์มวลสารแบบควอดรูโพลสามตัว JMS-TQ4000GCGas Chromatograph

หมวดหมู่สินค้า

แก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโตรมิเตอร์(GC-MS)