Стійкі органічні забруднювачі (СОЗ) – це група хімічних речовин, що характеризуються високою стійкістю до розкладання в навколишньому середовищі, здатністю до біоакумуляції в живих організмах та транскордонного переносу на великі відстані. Багато з них є токсичними для людини та дикої природи.
Діоксини та поліхлоровані біфеніли (ПХБ)
Діоксини (поліхлоровані дибензо-п-діоксини, ПХДД) та фурани (поліхлоровані дибензофурани, ПХДФ), а також діоксин-подібні поліхлоровані біфеніли (дл-ПХБ) є високотоксичними сполуками, що утворюються як побічні продукти різних промислових процесів (наприклад, металургія, виробництво целюлози, спалювання відходів) та природних явищ (лісові пожежі, виверження вулканів). Вони є повсюдно поширеними в навколишньому середовищі, стійкі до розкладання та мають здатність накопичуватися в харчових ланцюгах, переважно в жирових тканинах тварин та риби. Відповідно, основний шлях надходження діоксинів та дл-ПХБ в організм людини – це споживання забруднених харчових продуктів тваринного походження (м’ясо, риба, молоко та молочні продукти) та рослинних олій. З понад 400 відомих діоксиноподібних сполук лише 29 (7 ПХДД, 10 ПХДФ та 12 дл-ПХБ) визнані токсичними та підлягають контролю. Система RASFF (2024-2025) зафіксувала 40 повідомлень про перевищення норм для цих контамінантів. Також контролюються недіоксин-подібні ПХБ (ндл-ПХБ), зокрема сума шести індикаторних конгенерів (ICES-6).
Регулювання в ЄС та Україні
В ЄС максимальні рівні для діоксинів, суми діоксинів та дл-ПХБ (виражені в токсичних еквівалентах, ТЕ), а також для суми ндл-ПХБ встановлені Регламентом (ЄС) 2023/915. Цей регламент оновив попередні норми, зокрема, розширив перелік контрольованих продуктів (додано м’ясо коня, кролика, дикого кабана, диких птахів, печінку та продукти переробки дичини) та знизив ГДК для молока та молочних продуктів. В Україні ці контамінанти регулюються Наказом МОЗ №368 (зі змінами №1238). У 2024 році було прийнято Наказ про затвердження методів відбору зразків та лабораторних досліджень для визначення рівнів діоксинів, діоксин-подібних ПХБ та недіоксин-подібних ПХБ. Цей документ, гармонізований з Регламентом Комісії (ЄС) 2017/644 , який встановлює вимоги до методів відбору проб та аналізу. Важливою особливістю є те, що результати аналізу діоксинів та дл-ПХБ повинні виражатися в токсичних еквівалентах (ТЕ) відносно найбільш токсичного конгенера 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-діоксину (2,3,7,8-ТХДД), використовуючи коефіцієнти токсичної еквівалентності (TEF), встановлені ВООЗ.
Регламент (ЄС) 2017/644 визначає критерії для скринінгових та підтверджуючих методів аналізу :
- Скринінгові методи: можуть бути біоаналітичними або фізико-хімічними (ГХ-МС/МС). Вони використовуються для відбору проб з підозрою на перевищення ГДК або граничних рівнів спрацьовування (action levels).
- Підтверджуючі методи: дозволяють однозначну ідентифікацію та кількісне визначення конгенерів. Традиційно це газова хроматографія з мас-спектрометрією високої роздільної здатності (ГХ-ВРМС) на магнітно-секторних приладах. Однак Регламент 2017/644 (як і його попередник 589/2014) дозволяє використовувати ГХ-МС/МС (трьохквадрупольну) для підтвердження відповідності або невідповідності ГДК, за умови дотримання суворих критеріїв ефективності.
Стандартизовані методи аналізу та чутливість
- EN 16215:2012 “Корми для тварин. Визначення діоксинів та діоксин-подібних ПХБ методом ГХ/ВРМС та ПХБ індикаторів методом ГХ/ВРМС”. Цей стандарт стосується кормів, але принципи аналізу подібні.
- Методи, описані в Регламенті (ЄС) 2017/644, фактично є стандартизованими процедурами для офіційного контролю.
- Методи EPA США (наприклад, EPA Method 1613B для діоксинів/фуранів) також широко використовуються як референтні.
Аналітичні виклики
- Надзвичайно низькі концентрації: ГДК для діоксинів та дл-ПХБ встановлені на рівні пікограмів (10-12 г) або навіть фемтограмів (10-15 г) на грам жиру, що вимагає надвисокої чутливості аналітичного обладнання.
- Складна пробопідготовка: аналіз включає багатоетапну та трудомістку пробопідготовку: екстракцію жиру зі зразка, багатоколонкове рідинно-хроматографічне очищення для видалення інтерферуючих сполук та фракціонування на ПХДД/ПХДФ та ПХБ, концентрування екстрактів.
- Розділення конгенерів: необхідно забезпечити чітке хроматографічне розділення токсичних та нетоксичних конгенерів, особливо ізомерів з близькими часами утримування.
- Ідентифікація та кількісне визначення: вимагає високої селективності та точності мас-спектрометричного детектування. ГХ-МС/МС (трьохквадрупольна) може мати обмеження в розділенні ізобарних сполук (сполуки з однаковою номінальною масою, але різною точною масою), що важливо для однозначного підтвердження, оскільки в діапазон мас, що відповідає цільовому аналіту (ширина вікна близько 0.5 а.о.м.), можуть потрапляти інші сполуки. ГХ-ВРМС (магнітно-секторна або Orbitrap) забезпечує розділення таких сполук завдяки значно вищій роздільній здатності (різниця в масах на рівні тисячних або десятитисячних а.о.м.).
- Вартість та складність обладнання: ГХ-ВРМС системи є дорогими в придбанні та експлуатації, вимагають висококваліфікованого персоналу.
Рішення Thermo Scientific
Thermo Scientific є світовим лідером у розробці та виробництві обладнання для аналізу діоксинів та ПХБ, пропонуючи повний спектр рішень від пробопідготовки до аналізу та обробки даних.
- DFS™ Magnetic Sector GC-HRMS: це “золотий стандарт” для аналізу діоксинів та СОЗ. Забезпечує найвищу чутливість, селективність та відповідність усім офіційним методам (US EPA, EU, JIS). Ключові переваги: Максимальна надійність та точність для підтверджуючих аналізів, особливо для державних контролюючих лабораторій та референтних центрів. Висока надійність, можливість роботи з різними матрицями. Унікальні технології, такі як можливість заміни іонного джерела без розгерметизації вакууму та документування роздільної здатності для кожного аналізу.
- GC-MS/MS (TSQ™ 9610 з AEI джерелом): Thermo Scientific пропонує готове рішення Dioxin Analyzer на базі трьохквадрупольних ГХ-МС/МС систем. Ці системи дозволені Регламентом ЄС 2017/644 для підтвердження відповідності ГДК і є більш доступною альтернативою магнітно-секторним приладам. Ключові переваги: Висока чутливість завдяки інноваційному джерелу AEI, що дозволяє досягати необхідних меж кількісного визначення. Значно простіша експлуатація та нижча вартість володіння порівняно з магнітно-секторними системами. Готове рішення “Dioxin Analyzer” включає методики, стандарти, програмне забезпечення для розрахунку ТЕ та звітності, що спрощує впровадження.
- GC-HRMS (Orbitrap Exploris™ GC): для дослідницьких лабораторій, які потребують високої роздільної здатності та гнучкості для нецільового скринінгу та ідентифікації невідомих сполук, системи ГХ-ВРМС на базі технології Orbitrap є чудовим вибором. Ключові переваги: Поєднують високу роздільну здатність та точність мас, характерні для ВРМС, з перевагами сучасних орбітальних пасток, надаючи широкі можливості для досліджень.
- Системи пробопідготовки:
- Прискорена екстракція розчинниками (Thermo Scientific™ ASE™): скорочує час екстракції жиру зі зразків з декількох годин до 20-30 хвилин, зменшує використання розчинників та дозволяє автоматизувати процес для підвищення продуктивності.
- Автоматичні системи очищення (наприклад, від компанії LCTech, з якою співпрацює Thermo Fisher Scientific): повністю автоматизують багатостадійне колонкове очищення екстрактів, що є критично важливим для видалення інтерференцій перед аналізом діоксинів. Системи можуть обробляти один або декілька зразків (до 16) послідовно.
- Центрифужні випарювачі: забезпечують швидке та безпечне концентрування очищених фракцій перед введенням в ГХ-МС систему, мінімізуючи втрати летких аналітів.
- Програмне забезпечення (Thermo Scientific™ Chromeleon™ CDS): надає спеціалізовані інструменти для управління послідовністю аналізів, контролю якості, автоматичного розрахунку концентрацій на основі ізотопного розведення, розрахунку токсичних еквівалентів (ТЕ) та формування звітів відповідно до регуляторних вимог.
Вибір між ГХ-МС/МС та ГХ-ВРМС (магнітно-секторним або Orbitrap) для аналізу діоксинів є складним рішенням, яке залежить від низки факторів. Хоча Регламент ЄС 2017/644 офіційно дозволив використання ГХ-МС/МС для підтвердження відповідності ГДК, що зробило цю технологію більш доступною для ширшого кола лабораторій , магнітно-секторні системи, такі як Thermo Scientific DFS, залишаються “золотим стандартом” за абсолютною чутливістю та відповідністю всім існуючим офіційним методам. Вони незамінні для арбітражних аналізів та для лабораторій, що прагнуть до найвищого рівня достовірності. Однак, їх висока вартість та складність експлуатації є суттєвими обмеженнями. Рішення на базі трьохквадрупольних ГХ-МС/МС, як-от Thermo Scientific TSQ 9610 Dioxin Analyzer, пропонують привабливий компроміс: вони забезпечують достатню чутливість для контролю встановлених ГДК, значно простіші в експлуатації та мають нижчу загальну вартість володіння. Це робить їх оптимальним вибором для багатьох рутинних лабораторій. Системи ГХ-ВРМС на базі технології Orbitrap, такі як Thermo Scientific Orbitrap Exploris GC, надають унікальні можливості для дослідницьких завдань, поєднуючи високу роздільну здатність з гнучкістю для нецільового аналізу, але їх вартість та специфіка можуть бути надлишковими для чисто рутинного моніторингу ГДК. Таким чином, лабораторія повинна ретельно оцінити свої потреби: обсяги аналізів, необхідність проведення досліджень нецільових сполук, бюджетні обмеження, наявність кваліфікованого персоналу та регуляторні вимоги, що застосовуються до її діяльності, перш ніж обирати конкретну аналітичну платформу. Важливо, що Thermo Scientific пропонує передові рішення для кожного з цих сценаріїв, дозволяючи лабораторіям будь-якого рівня оснащеності ефективно вирішувати завдання контролю діоксинів та ПХБ.
