Eser iz bırakan patlayıcı maddelerin sıvı kromatografisi ardışık kütle spektrometresi (LC-MS/MS) yöntemi ile tayini
Determination of explosive materials which leave trace residues using liquid chromatography tandem mass spectrometry
Yazar: GÜL FİDAN YENEL
Danışman: PROF. DR. SALİH CENGİZ
İstanbul Üniversitesi / Adli Tıp Enstitüsü / Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Adli Tıp = Forensic Medicine ; Kimya = Chemistry
Dizin: Eser elementler = Trace elements ; Kromatografi-sıvı = Chromatography-liquid ; Patlayıcı maddeler = Explosives ; Pikrik asit = Picric acid ; Spektrum analizi = Spectrum analysis

Özet:
Eser iz bırakan patlayıcıların analizi, olay yeri incelemeleri, adli araştırmalar, ülke güvenliği ve çevre analizlerinde çok önemli yer tutar. LC-MS/MS yöntemi patlama sonrası kalıntıların ve çevrede bulunan toprak, bitki gibi kompleks matrikslerin analizi için uygun bir yöntemdir. Diğer yandan bu patlayıcı bileşikler, düşük buhar basıncına sahip olduğundan ısı ile değişme eğilimindedir ve gaz kromatografisi gibi yüksek sıcaklıkların uygulandığı sistemlerde bozunabilmektedir. Bu nedenle LC-MS/MS sistemi özellikle patlayıcı bileşiklerin analizi için tercih edilen yöntem olmuştur. Patlama sonrası kalıntılarının analizi, terör saldırılarında kullanılan bombaların tipinin belirlenmesinde büyük önem taşır.,Bu çalışmada matriks olarak toprak, analiz için Zivak Tandem Gold LC-MS/MS sistemi kullanılmıştır. 
Bu çalışmada, %0,25 HCl içeren asetonla ekstraksiyon yöntemi geliştirilmiş, tek aşamalı ekstraksiyonla toplamda 25 dk lık ekstraksiyon prosedüründen sonra uçmaya bırakılan örneklerde, asetonun kolay uçması da örnek hazırlama aşamasını kısaltmış, kolay ve pratik bir örnek hazırlama prosedürü ortaya çıkmıştır. Prosedürün kısa sürmesi bu yöntemin rutin olarak kullanılabilmesine olanak vermektedir. LC-MS/MS cihazına verilen RDX, HMX ve TNT içeren örnekler 10 dk gibi kısa bir sürede kolonda net bir ayrım sağlanarak analiz edilmiştir.
LC-MS/MS de; RDX için, 283,9 m/z (öncül ion), 61,9 m/z (ikincil iyon), HMX için 357.7 m/z (öncül ion), 61,7 m/z (ikincil iyon), TNT için 225,5 m/z (öncül ion), 195,0 m/z (ikincil iyon), ve pikrik asit için 228,0 m/z (öncül ion), 181,3 m/z (ikincil iyon) oranına sahip parçalanma ürünleri izlenerek deteksiyon gerçekleştirilmiştir. Ekstraksiyon öncesi ve ekstraksiyon sonrası 50,00, 100,00, 250,00 ngg-1 derişimlerde olacak şekilde patlayıcı karışımı katılan topraklarda, geliştirilen yöntem uygulanarak gerçekleştirilen analizler sonucunda RDX için ortalama %100,38 (±8,75), HMX için %96,85 (±10,47), TNT için  %97,62 (±13,88) oranında yüksek bir geri kazanım sağlanmıştır (Tablo X, XI, XII). RDX için 7,00-500,00 ngg-1, HMX için 10,00-500,00 ngg-1, TNT için 38,00-500,00  ngg-1 derişim aralığında yöntemin doğrusal olduğu bulunmuştur. Tüm kalibrasyon grafiklerinin r2 değerleri 0,99?un üstündedir. Patlayıcı karışımı katılmış toprak örneklerin analizinden elde edilen LOD ve LOQ değerleri sırasıyla RDX için 4,27 ngg-1 ve 7,00 ngg-1, HMX için 6,76 ngg-1 ve 10,00 ngg-1, TNT için ise 18,87 ngg-1 ve 38,00 ngg-1 dır. Bu değerler yöntemin oldukça düşük derişimlerdeki RDX, HMX ve TNT tayinine olanak verdiğini göstermektedir. LOQ hesabı en güvenilir sonuçları veren EURACHEM yöntemine göre yapılmıştır. Deneysel olarak bulunan kesinliğin Horwitz katsayısı olarak teorik yoldan bulunan kesinliğe oranı olan Horrat katsayılarının, 100,00 ve 250,00 ngg-1 derişimlerde, AOAC?nin dökümanlarında geçen 0,500 - 1,300 arasında olması günler arası ve analistler arası tekrarlanabilirliğin kabul edilebilir aralıkta olduğunu ortaya koymaktadır.
Sonuç olarak bu çalışmada, RDX, HMX ve TNT için LC-MS/MS kullanılarak, toprakta ekonomik, hızlı, kolay, seçici, düşük tayin limitli, tekrarlanabilirliği ve geri kazanımı yüksek bir tayin yöntemi geliştirilmiş ve valide edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: HMX, LC-MS/MS, topraktan patlayıcı tayini, pikrik asit, RDX, TNT

Abstract:
The analysis of trace levels of explosives is critical in crime scene forensic investigations, homeland security and environmental analysis. LC?MS/MS is a well-established technique for explosives in complex matrices such as post-blast debris and in environmental samples such as soil and plant material extracts. Although these compounds have a low vapour  pressure they tend to be heat labile and can degrade at the high temperatures typically used in GC techniques. Thus, LC?MS/MS is particularly well-suited to the analysis of these relatively polar molecules, heat labile compounds. The analysis of postblast debris is essential for the confirmation of the type of bomb used in terrorist attacks.
In this study, soil was used as the matrix and Zivak Tandem Gold LC-MS/MS system was used for the analysis
In this study, an extraction method was developed with acetone acidified with % 0.25 HCl. The easy evaporation of acetone after a 25 min one-step extraction, shortened the sample preparation, and finally an easy and practical sample preparation procedure has emerged. The short duration of the procedure allows the use of this method in routine analysis. Samples containing RDX, HMX and TNT which were injected to LC-MS/MS have been analyzed in a short time as 10 min, providing a clear separation in column.
The detection was performed in LC-MS/MS, observing the cleavage products were monitored as 283.9 m / z (precursor ion), 61.9 m / z (secondary ion) for RDX, 357.7 m / z (precursor ion), 61.7 m / z (secondary ion) for HMX, 225.5 m / z (precursor ion), 195.0 m / z (secondary ion) for TNT and 228.0 m / z (precursor ion), 181.3 m / z (secondary ion) for picric acid. As a result of the analysis performed in soils spiked with explosive mix in 50.00, 100.00, 250.00 ngg-1 concentrations before and after the extraction procedure applying the method developed, a high recovery as %100.38 (±8.75) for RDX, %96.85 (±10.47) for HMX,  %97.62 (±13.88) for TNT was obtained (Table X, XI, XII). The method showed linearity in the range of 7.00-500.00 ngg-1 for RDX, 10.00-500.00 ngg-1 for HMX, 38.00-500.00  ngg-1 for TNT. All r2 values were above 0.99. LOD and LOQ values obtained from the analysis of the spiked soils are 4.27 ngg-1 and 7.00 ngg-1 for RDX, 6.76 ngg-1 and 10.00 ngg-1 for HMX , and 18.87 ngg-1 and 38.00 ngg-1 for TNT, in order. These values show that the method is suitable for the determinations in quite lower concentrations of RDX, HMX and TNT in soil.
LOQ calculations are performed using the EURACHEM method which gives the most confident results. The HorRat values which are the ratio of experimental precision to theoretical precision known as Horwitz value, were between 0.500 ? 1.300 (mentioned in the documents of AOAC) in 100.00 ve 250.00 ngg-1 concentrations and this shows that the inter-day and inter-analist precisions are in the acceptable limits. 
As a result of this study, an easy, economical, fast, selective, precise method with a low detection limit and high recovery was developed for the analysis of RDX, HMX and TNT in soil using LC-MS/MS and validated.

Keywords: HMX, LC-MS/MS, explosive determination in soil, picric acid, RDX, TNT