GC-IRMS: Tracing pollutants in soil and sediment using carbon isotope fingerprint

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) představují perzistentní organické znečišťující látky s toxickými a karcinogenními vlastnostmi. V půdách a sedimentech se hromadí z přirozených zdrojů (uhlí, erozi, požáry) i z antropogenních aktivit (emise vozidel, spalování paliv, průmyslové procesy). Precizní identifikace jejich původu je klíčová pro hodnocení rizik a řízení znečištění.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje postup využití uhlíkového izotopového otisku (δ13C) ze spojení chromatografie a hmotnostní spektrometrie (GC-IRMS) pro rozlišení pyrogenních a petrogenních PAU v sedimentech sladkovodního jezera. Cílem bylo demonstrovat rutinní analytiku izotopových otisků na místní i globální úrovni.

Použitá metodika a instrumentace

Analytická konfigurace zahrnovala:

• Chromatograf TRACE 1310 GC se sloupcem TraceGOLD TG-5MS pro separaci směsí PAU.
• Konverzi eluovaných látek na jednoduché plyny pomocí GC IsoLink II Conversion Interface (spalování/pyrolýza).
• Přenos plynů do hmotnostního spektrometru DELTA V IRMS prostřednictvím rozbočovače ConFlo IV.
• Helium jako nosný plyn a splitless injekce 1 µl vzorku s konstantním průtokem 1,4 ml·min⁻¹.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza sledovaných PAU (perylen a friedelin) ve vzorku sedimentu ukázala δ13C hodnoty přibližně –27,8 ‰ a –30,8 ‰, zatímco standardní směs vykazovala –24,3 ‰ a –28,8 ‰. Tato posun ve směru více negatívních hodnot svědčí o pyrogenním původu látek. Rozdíl izotopových otisků mezi pyrogenními a petrogenními zdroji umožňuje důslednou forenzní identifikaci.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda GC-IRMS nabízí:

• Vysoce citlivou a selektivní detekci jednotlivých látek v komplexních matricích.
• Schopnost diferencovat zdroje kontaminace (uhlí, ropa, biohmota).
• Rychlou a plně automatizovanou analýzu vhodnou pro rutinní monitoring a forenzní šetření.

Budoucí trendy a možnosti využití

Předpokládá se rozšíření CS-IRMS do následujících oblastí:

• Mapování kontaminace krajiny a vodních ekosystémů v reálném čase.
• Sledování degradace a transportu organických znečišťujících látek.
• Integrovaná analýza vícenásobných izotopů (C, H, N, O) pro komplexnější forenzní rekonstrukce.

Závěr

Uhlíkové izotopové otisky získané technikou GC-IRMS představují spolehlivý nástroj pro rozlišení pyrogenního a petrogenního původu PAU. Kombinace vysokoúčinné chromatografie a přesného měření δ13C umožňuje prohloubit environmentální forenzní šetření a optimalizovat řízení rizik znečištění.

Reference

1. Okuda T., Kumata H., Naraoka H., Takada H. (2002) Organic Geochemistry 33, 1737–1745.
2. O’Malley V.P., Abrajano Jr T.A., Hellou J. (1994) Organic Geochemistry 21, 809–822.
3. McRae C. et al. (1996) Analytical Communications 33, 331–333.
4. Elsner M. et al. (2012) Analytical and Bioanalytical Chemistry 402, 2471–2491.