Topraktan nitramin, nitroaromatik ve nitrat ester grubu patlayıcıların LC-MS/MS ile tayini
Determination of nitroaromatic, nitramine and nitrate ester explosives in soil by LC-MS/MS
Yazar: HARUN ŞENER
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: Kimlik tespiti = Identity establishing ; Kromatografi-sıvı = Chromatography-liquid ; Kütle spektrometri = Mass spectrometry ; Nitratlar = Nitrates ; Patlayıcı maddeler = Explosives ; Pikrik asit = Picric acid ; Toprak = Soil

Özet:
Adli vakalar açısından patlama sonrası kullanılan patlayıcı maddenin cinsinin belirlenmesi ve daha önce gerçekleşen olaylar ile eşleştirilmesi sonucu faillerinin belirlenmesini sağlamak amacıyla patlayıcı madde artıklarından ve çevresel örneklerden (su, toprak v.b.) alınan örnekler hassas, hızlı ve ucuz analiz yöntemleri kullanılarak analizi yapılmalıdır. 
Bu çalışmada günümüzde yaygın olarak kullanılan TNT, RDX, HMX, PETN, TETRİL, 2,6-DNT, Pikrik Asit ve birlikte kullanıldığı patlayıcı maddenin elastikiyet kazanmasını sağlayan TMETN patlayıcı maddeleri çok düşük seviyelerdeki örneklerini tespit etmek için duyarlılığı ve seçiciliği yüksek olan LC-MS-MS cihazı kullanılmıştır. 
Bildiğimiz kadarıyla henüz Türkiye?de bu yöntemle patlayıcı analizi yapılmamaktadır. Literatürde de bu maddelerin eşzamanlı tayinine ilişkin güvenilir ve seçici bir yönteme rastlanmamıştır.
Bu çalışmada, örnekler, tek aşamalı ekstraksiyonla toplamda 30 dk?lık ekstraksiyon prosedüründen sonra APCI iyon kaynağı kullanılarak negatif iyonizasyon modunda analiz edilmiştir. MS/MS parametreleri ve kromatografik yöntem gradiyent amonyum nitrat: metanol mobil sistemi ve C18 kolon kullanılarak optimize edilmiştir.
LC-APCI-MS/MS cihazına verilen TNT, PA, HMX, TMETN, PETN, TETRİL, 2,6-DNT, RDX, Fenitoin içeren örnekler 10 dk gibi kısa bir sürede birbirlerinin kanallarına etki etmeyecek şekilde sistemden elüe edilmiştir.  LC-MS/MS de; 2,6-DNT için, 181,2 m/z (öncül iyon), 151,3 m/z (ikincil iyon), TNT için 226,1m/z (öncül iyon), 88,2 m/z (ikincil iyon), Pikrik Asit için 227,7m/z (öncül iyon), 197,5m/z (ikincil iyon), Tetril için 240,7 m/z (öncül ion), 212,5 m/z (ikincil iyon), TMETN için 317,0 m/z (öncül ion), 61,6 m/z (ikincil iyon), RDX için, 283,4 m/z (öncül ion), 61,7m/z (ikincil iyon), HMX için 357,9 m/z (öncül ion), 61,8 m/z (ikincil iyon), PETN için 377,9 m/z (öncül ion), 62,0 m/z (ikincil iyon) ve Fenitoin için 250,9 m/z (öncül iyon), 101,7m/z (ikincil iyon) oranına sahip parçalanma ürünleri izlenerek deteksiyon gerçekleştirilmiştir. Ekstraksiyon öncesi ve ekstraksiyon sonrası 250,00, 500,00, 1000,00 ngg-1 derişimlerde olacak şekilde patlayıcı karışımı katılan topraklarda, geliştirilen yöntem uygulanarak gerçekleştirilen analizler sonucunda elde edilen geri kazanım değerleri için ortalama %93,01 ile %104,20 arasındadır. PA için 58,00-1000,00 ngg-1, TNT için 241,50-1000,00 ngg-1, RDX için 13,20-1000,00 ngg-1, HMX için 22,00-1000,00 ngg-1, 2,6-DNT için 100,00-1000,00 ngg-1, TETRİL için 114,00-1000,00 ngg-1, PETN için 97,00-1000,00 ngg-1, TMETN için 190,00-1000,00 ngg-1 derişim aralığında yöntemin doğrusal olduğu bulunmuştur. Patlayıcı karışımı katılmış toprak örneklerin analizinden elde edilen LOD değerleri 8,92 ngg-1 ile 161,22 ngg-1, LOQ değerleri 13,20 ngg-1 ile 241,50 ngg-1 arasındadır.
Sonuç olarak bu çalışmada, TNT, PA, HMX, TMETN, PETN, TETRİL, 2,6-DNT, RDX için LC-MS/MS kullanılarak, toprakta ekonomik, hızlı, kolay, seçici, düşük gözlem ve tayin limitli, tekrarlanabilirliği ve geri kazanımı yüksek bir tayin yöntemi geliştirilmiştir.

Abstract:
Samples which are obtained from explosive residues and environmental samples (water, soil etc) should be analyzed in terms of forensic cases by using sensitive, rapid and inexpensive methods in order to determine type of used explosive substances after the explosion; and to find the penetrator through matching with previous events.  
In this study, LC-MS-MS, which is a highly sensitive and selective method, was used in order to determine trace amounts of widely used explosives such as TNT, RDX, HMX, PETN, TETRİL, 2,6-DNT, PA and also TMETN which provides elasticity to explosive substances. 
As far as we know, explosive analysis is not performed  by this method in Turkey. No reliable and selective method was encountered in the literature regarding simultaneous determination of these substances.
In this study, the samles were analyzed in negative ionization mode using APCI ion source after a 30 min single-step extraction procedure. MS/MS parameters and chromatographic method were optimized by using gradient ammonium nitrate:methanol mobile system and C18 column. 
Samples which were applied to the LC-APCI-MS/MS device, including TNT, PA, HMX, TMETN, PETN, TETRYL, 2,6-DNT, RDX and Phenytoin were eluted from the system within a short period such as 10 minutes, without influencing each other?s channels. Detection was carried out in LC-MS/MS by observing the cleavage products which has the ratio of 181,2 m/z (precursor ion) and 151,3 m/z (secondary ion) for 2,6-DNT; 226,1 m/z (precursor ion) and 88,2 m/z (secondary ion) for TNT;  227,7 m/z (precursor ion) and 197,5 m/z (secondary ion) for picric acid, 240,7 m/z (precursor ion) and 212,5 m/z (secondary ion) for Tetryl; 317,0 m/z (precursor ion) and 61,6 m/z (secondary ion) for TMETN; 283,4 m/z (precursor ion) and 61,7m/z (secondary ion) for RDX;  357,9 m/z (precursor ion) and 61,8 m/z (secondary ion) for HMX; 377,9 m/z (precursor ion) and 62.0 m/z (secondary ion) for PETN; 250,9 m/z (precursor ion) and 101,7 m/z (secondary ion) for Phenytoin. Average recovery obtained from the analyses, which were obtained using developed method for the soil including explosive mix with 250,00, 500,00, 1000,00 ngg-1 concentrations before and after extraction, were between 93,01 % and 104,20 %.  It was found that the method has linearity in the concentration ranges of 58,00-1000,00 ngg-1 for PA, 241,50-1000,00 ngg-1 for TNT, 13,20-1000,00 ngg-1 for RDX, 22,00-1000,00 ngg-1 for HMX, 100,00-1000,00 ngg-1 for 2,6-DNT, 114,00-1000,00 ngg-1 for TETRYL, 97,00-1000,00 ngg-1 for PETN, 190,00-1000,00 ngg-1 for TMETN. LOD and LOQ values obtained from the analyses of the soil samples including explosive mix were between 8,92 ? 161,22 ngg-1 and 13,20 ? 241,50 ngg-1  respectively. 
As a result; an economical, fast, easy, repeatable and selective method with low detection and quantification limit and high recovery was developed for the analysis of TNT, PA, HMX, TMETN, PETN, TETRYL, 2,6-DNT, RDX in soil by using LC-MS/MS.