Đây là phương pháp dùng để xác định chính xác nồng độ các hợp chất PCBs trong mẫu bởi nó có các ưu điểm: hiệu quả tách tốt (độ phân giải cao), giới hạn phát hiện thấp, thời gian phân tích cũng tương đối nhanh, độ nhạy và độ chính xác cao.
Quá trình phân tích PCBs được thực hiện bằng hệ thiết bị sắc kí khí bao gồm hai giai đoạn : giai đoạn tách (xảy ra ở cột sắc kí) và giai đoạn nhận biết – đo lường (xảy ra trên detector và bộ phận xử lí số liệu). Quá trình tách xảy ra trên cột sắc kí nhờ lực tương tác của pha tĩnh và pha động với từng hợp phần của mẫu. Quá trình tách phụ thuộc nhiều yếu tố nhưng chủ yếu là phụ thuộc vào bản chất SP của cột tách và các điều kiện chạy sắc kí.
Các điều kiện chạy sắc kí chủ yếu là chương trình nhiệt độ và kĩ thuật chia hoặc không chia dòng.
Các Detector chọn lọc dùng để xác định các hợp chất PCBs là detector cộng kết điện tử ECD và MS, ngoài ra còn sử dụng sắc kí khí ghép nối khối phổ có độ phân giải cao.
Hình 1.12. Sơ đồ thiết bị sắc kí khí
a.Với detector ECD (GC-ECD), có độ nhạy rất cao đối với các hợp chất ái điện tử, cực tiểu phát hiện có thể đạt tới 10-12 - 10-13g (0,1ppb). Nó hoạt động dựa trên cơ sở của các chất có khả năng nhận (bắt, cộng kết) điện tử trong pha khí trong flowcel làm thay đổi dòng điện nền tạo ra tín hiệu sắc kí của chất. Trong các hợp chất PCBs, do có các liên kết đôi liên hợp của vòng benzen –C=C-C= và có chứa
các nguyên tử halogen clo (dị tố ái điện tử) nên khả năng bắt điện tử khá cao. Do đó dùng detector ECD để phát hiện các hợp chất PCBs trong mẫu là thích hợp.[12]
Các tác giả Samuel Affula, Johannes A.M. Awudzab, Stevester K. Twumasib, Shiloh Osaea [36]đã đề xuất phương pháp hiệu quả để xác định các polyclo biphenyl (PCBs) chỉ thịbằng phương pháp sắc khí ghép nốidetector bắt điện tử. Phương pháp GC-ECD đã xác địnhkhoảng tuyến tính để xác định các hợp chất PCBs, giới hạn phát hiện (MDQ), độ chính xác và độ đúng của phương pháp để phân tích các hợp chất. MDQ thu được cho các hợp chất dãy 0,0005-,002 ng. Từ kết quả thu được thấy rằng độ nhạy tăng theo số lượng của các nguyên tử clo gắn vào gốc nhân nhóm biphenyl. Độ chính xác của phương pháp dao động từ 2,4% đến 14,5% và độ sai sô từ -7,0% đến 14,6%. Độ thu hồi (độ đúng) với các hợp chất PCBs trong khoảng 95,7-101,0%. Phương pháp đã được áp dụng để xác định PCBs trong trầm tích được lấy mẫu từ mười một điểm lấy mẫu dọc theo hồ Bosuntwi ở Ghana và PCB hàm lượng cao nhất 19,17 ng/g tại Pipie số 2. PCB 52 và PCB 101 tìm thấy là các PCBs chỉ số phổ biến nhất trong khu vực nghiên cứu, cả hai có mặt trong 90,91% mẫu nghiên cứu.
b.Detector khối phổGC-MS: Chất phân tích sau khi được tách qua hệ thống cột sắc kí khí, dòng pha động chứa chất mẫu được dẫn vào buồng ion hoá, để sinh ra các các ion dương 1 có số khối m/Z của các chất phân tích, rồi các ion khối m/Z sẽ được dẫn vào buồng phân giải khối và tại đây các ion có số khối m/Z khác nhau sẽ được phân giải và dẫn vào detector để phát hiện các chất theo số khối m/Z đặc trưng của nó (pic khối phổ). Mỗi ion phân tích sẽ có một số khối m/z xác định và dựa vào giá trị này mà chúng được tách chọn lọc ra khỏi bộ phận phân tích khối. Dựa vào khối phổ thu được của mẫu phân tích, ta có thể nhận danh (định tính) và định lượng các chất phân tích. [12]
Bộ phân giải khối có thể là một tứ cực, hệ thống ba tứ cực hoặc bẫy ion. Kỹ thuật GC-MS cho thông tin về định danh và định lượng tốt hơn, vì ngoài thu thập thông tin từ thời gian lưu ta còn thu thập thông tin từ các giá trị m/z so sánh trong thư viện phổ chuẩn. Ngoài ra kỹ thuật này tiến hành với lượng mẫu ít hơn, ít bị
nhiễu nền hơn, nhưng thiết bị khối phổ cònđắt tiền và sử dụng cũng phức tạp hơn. Qunbiao Zhou, Yaxin Sang, Li Wang, Shuangshang Ji, Jing Ye, Xianghong Wang [35] đã nghiên cứu phương pháp khai thác hiệu quả bằng cách chiết hỗ trợ siêu âm(UAE) đã 180) các mẫu từ động vật có vỏ khác nhau, sau đó xác định các PCBs bằng sắc ký khí khối phổtheo chế độ SIM. Tất cả các mẫu được chiết xuất bằng dung môi n-hexane và làm sạch bằng axít sunfuric đặc. Các kết quả được xác định bằng định lượng bằng phương pháp ngoại chuẩn. Độ thu hồi trung bình của bảy loại PCBs dao động từ 80,92% đến 93,89%, và giới hạn phát hiện thấp nhất là 0,08-0,03 mg/kg. Nồng độ trung bình của tổng PCBs là 14,12-30,61 mg/kg trong các mẫu. Phương pháp đạt hiệu quả cao trong việc giảm chi phí và thời gian tiền xử lý mẫu. Phương pháp này có thể được áp dụng cho việc kiểm tra và giám sát PCBs trong các động vật có vỏ do các chất ô nhiễm hữu cơ trong vùng nước ven biển.
c. Sắc ký phân giải cao ghép nối khối phổ phân giải cao HRGC/HRMS. Đây là một công cụ phân tích hoàn hảo cho các ứng dụng rất cụ thể. Hệ thiết bị này được trang bị một nam châm lớn và có những nguồn điện, ống kính ... Sử dụng loại trang bị này cho độ phân giải đến 10.000 khối lượng nguyên tử. Thiết bị phân giải khối có thể tách các phần tử có thời gian lưu tương tự nhưng số khối m/Z chỉ khác nhau 0,0001 amu. Ngoài ra hệ HRGM/HRMS phép cho độ nhạy đến các bộ phận phụ cho mỗi cấp độ nghìn triệu triệu. Khoảng đo rất rộng của HRGC/HRMS từ điểm thấp tới điểm lớn nhất ( cao hơn 2000 lần điểm thấp nhất) nên các phòng thí nghiệm có thể chọn khoảng đo linh hoạt mà không làm bão hòa detector.
Joseph Ferrario , Christian Byrne, Aubry E. Dupuy Jr [31]nghiên cứu phương pháp để xác định các đồng loạipolyclo biphenyl (PCBs) "như dioxin" , để đánh giá rủi ro liên quan đến việc thay thế dioxin 2,3,7,8-clo và furan đã tăng đáng kể số lượng các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới đang phát triển các phương pháp phân tích để phát hiện định lượng. Hầu hết các thí nghiệm này được dựa trên chuẩn bị mẫu và phân tích mẫu thành lập các kỹ thuật sử dụng sắc ký khí độ phân giải cao và detector MS độ phân giải cao (HRGC/HRMS), được sử dụng để phân tích dioxin / furan ở lượng vết, cấpphần trên một nghìn tỷ (ppt) .
Dale R. Rushnecka, Andy Beliveaub, Brian Fowlerc...[18]đã xác định các thành phần polyclo biphenyl (PCBs) của chín sản phẩm Aroclor thương mại ở cấp độ phần mỗi triệu bằng sắc ký khí có độ phân giải cao ghépvới khối phổ phân giải cao theo phương pháp 1668A của Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA). Những dữ liệu về thành phần Aroclorcho biết các đặc tính và đánh giá rủi ro ô nhiễm PCBs tại nơi xử lý chất thải nguy hại, đặc biệt đối với các đồng phânPCBs giống dioxin. Bằng cách kết hợp các dữ liệu về nồng độ của mỗi đồng loại giống dioxin, Tổ chức Y tế thế giới tính độ độc tương đương của nó, các tác giả đã thiết lập nồng độ chất độc dioxin tương đương cho mỗi sản phẩm Aroclor tinh khiết.