Membraneinlass Massenspektrometrie

Eine schnelle und nachweisstarke Analytik (poly)aromatischer Verbindungen ist aufgrund ihres Umweltverhaltens, ihrer hohen biologischen Aktivität und starken Toxizität heutzutage von großer Bedeutung [1]. Die sehr geringen Konzentrationen dieser Verbindungen im marinen System erschweren eine analytische Erfassung und Verfolgung, weshalb entsprechende Aussagen heutzutage in der Regel nur mithilfe präparativ aufwendiger Anreicherungsmethoden (wie Purge-and-Trap- oder Extraktionsverfahren) getroffen werden können. [2]

Eine vielversprechende Alternative für die Echtzeitanalytik von Aromaten und Polyaromaten ist die resonanzverstärkte Mehrphotonenionisierung (REMPI) in Kopplung mit Flugzeitmassenspektrometern. Aufgrund der spezifischen Besonderheiten im Ionisierungsprozess ist REMPI besonders selektiv für aromatische Systeme. [3,4]

Ein Problem der Nutzung von REMPI für die Analytik aquatischer Systeme besteht in der Überführung der gelösten Analyten in die Gasphase. Ein vielversprechender Lösungsansatz besteht in der Verwendung eines Membraneinlasses. Bei der Membraneinlassmassenspektrometrie (MIMS) werden die Analyten mithilfe einer semipermeablen Membran aus dem Wasser herausgelöst und unter Ausschluss der sie umgebenden Matrix selektiv in das Hochvakuum des Massenspektrometers transportiert. Der zugrunde liegende Prozess wird als Prevarporation bezeichnet (Abbildung 1). Hierbei werden die Analyten zunächst auf der Membran adsorbiert und in ihr gelöst. Der anschließende diffusive Transport der Komponenten erfolgt entlang des Druck- und Konzentrationsgradienten zur vakuumseitigen Membranoberfläche, von der die Analyten ins Hochvakuum evaporieren. [5]

Der Vorteil hierbei liegt vor allem in einer zusätzlichen Anreicherung an der Membranoberfläche und einer deutlichen Verringerung der Analysenzeit.

Literatur

Literatur

[1] A. Ball, A. Truskewycz, Polyaromatic hydrocarbon exposure: an ecological impact ambiguity, Environmental science and pollution research international 20 (2013) 4311–4326.

[2] A.L. Coes, N.V. Paretti, W.T. Foreman, J.L. Iverson, D.A. Alvarez, Sampling trace organic compounds in water: a comparison of a continuous active sampler to continuous passive and discrete sampling methods, The Science of the total environment 473-474 (2014) 731–741.

[3] T. Streibel, R. Zimmermann, Resonance-enhanced multiphoton ionization mass spectrometry (REMPI-MS): applications for process analysis, Annu Rev Anal Chem (Palo Alto Calif) 7 (2014) 361–381.

[4] U. Boesl, Laser mass spectrometry for environmental and industrial chemical trace analysis, Journal of Mass Spectrometry 35 (2000) 289–304.

[5] R.A. Ketola, R.T. Short, R.J. Bell, Membrane Inlets for Mass Spectrometry, in: Comprehensive Sampling and Sample Preparation, 2012, pp. 497–533.