Hodnocení robustnosti analýzy PFAS v půdě pomocí LC-MS/MS

1. Úvod

Per- a polyfluoralkylové látky (PFAS) se široce používají v různých oblastech a průmyslových odvětvích. Vzhledem ke své strukturální stabilitě a odolnosti vůči rozkladu se však hromadí v životním prostředí a jsou podezřelé z negativních účinků na lidské zdraví. PFAS přítomné v půdě se mohou akumulovat v lidském těle prostřednictvím zemědělských produktů, a proto je nezbytné vyvinout citlivé a robustní analytické metody pro detekci PFAS v půdě se složitými matricemi.¹

Tato studie prezentuje hodnocení robustnosti metody spočívající v přidání 30 PFAS do půdní matrice a následném měření těchto látek pomocí přístroje LCMS-8060RX v 500 po sobě jdoucích analýzách.

2. Metody

Pro tuto analýzu byl použit systém LC-MS/MS vybavený nově navrženým ionizačním zdrojem ESI. Mezi směšovač a autosampler byla zařazena zpožďovací kolona, aby se minimalizoval vliv kontaminace PFAS z LC systému.

Byly vytvořeny šestibodové kalibrační křivky a každý kalibrační bod byl měřen třikrát. Vzorek půdy byl připraven podle části postupů publikovaných Národní organizací pro zemědělský a potravinářský výzkum.²

Do vzorku půdy bylo po předúpravě přidáno 30 sloučenin PFAS v koncentraci 0,1 µg/l a následně bylo provedeno 500 analýz tohoto vzorku pro účely hodnocení robustnosti. Vzorek obsahoval více než 90 % půdní matrice. Kontrolní vzorky (QC) byly navíc analyzovány po každých 20 injekcích vzorku půdy.

Tabulka 1. Analytické podmínky

UHPLC (systém Nexera™ X3)

• Analytická kolona: Shim-pack Scepter™ C18-120 (100 mm × 2,1 mm I.D., 1,9 µm, P/N: 227-30102-05)
• Zpožďovací kolona: PFAS delay column (GL Science, P/N 5020-00005)
• Mobilní fáze A: 2 mM octan amonný v reagenční vodě
• Mobilní fáze B: methanol
• Gradient: B 1 % → 95 % (0,0–2,0 min) → 100 % (11,0–15,0 min) → 1 % (15,1–20,0 min)
• Průtok: 0,3 ml/min
• Teplota kolony: 40 °C
• Objem injekce: 5 µl
• Doba analýzy: 20 min

LCMS (LCMS™-8060RX)

• Ionizace: ESI (negativní režim)
• Rozprašovací plyn: 3 l/min
• Sušící plyn: 10 l/min
• Ohřívací plyn: 10 l/min
• Teplota rozhraní: 300 °C
• Teplota DL: 250 °C
• Teplota vyhřívacího bloku: 400 °C
• Kolizní plyn: argon
• Režim MRM: 2 přechody na sloučeninu
• Přepínání polarity: VYPNUTO

Shimadzu: Hodnocení robustnosti analýzy PFAS v půdě pomocí LC-MS/MS: Obr. 1 LCMS - 8060RX

3. Analýza standardů

Třicet PFAS, včetně pěti hlavních zástupců (PFOA, PFOS, PFHxS, PFNA a HFPO-DA), bylo úspěšně separováno za přibližně 12 minut s dobrým tvarem píků (obr. 2). Korelační koeficienty kalibrační křivky byly u většiny sloučenin v koncentračním rozmezí 0,01–10 µg/l vyšší než 0,996. Přesnost se pohybovala v rozmezí 70–130 % a relativní směrodatná odchylka plochy píku (%RSD) byla nižší než 20 % ve všech koncentracích v rámci kalibračního rozsahu (obr. 3).

Shimadzu: Hodnocení robustnosti analýzy PFAS v půdě pomocí LC-MS/MS: Obr. 2: MRM chromatogramy pro 0,05 µg/l

Shimadzu: Hodnocení robustnosti analýzy PFAS v půdě pomocí LC-MS/MS: Obr. 3: Kalibrační křivky pro HFPO-DA, PFOA, PFHxS, PFNA a PFOS

4. Hodnocení robustnosti s půdní matricí

Obr. 4 ukazuje normalizované plochy píků pěti hlavních sloučenin (HFPO-DA, PFOA, PFHxS, PFNA a PFOS) v obohaceném vzorku půdy, přičemž opakovatelnost ploch píků byla dobrá. Dobré tvary píků byly dosaženy jak na začátku, tak na konci 500 analýz (obr. 5). Tabulka 2 uvádí hodnoty %RSD a detekční limity v půdní matrici (na základě 500 po sobě jdoucích nástřiků) pro všech 30 cílových PFAS. Opakovatelnost ploch píků byla dobrá, s %RSD pod 8,5 u všech cílových sloučenin. Výtěžnost z kontrolních vzorků (QC) se pohybovala v rozmezí 80 až 120 % u všech cílových sloučenin po celou dobu 500 po sobě jdoucích injekcí (obr. 6).

Shimadzu: Hodnocení robustnosti analýzy PFAS v půdě pomocí LC-MS/MS: Obr. 5: MRM chromatogramy první a pětisté analýzy půdního vzorku obohaceného na 0,1 μg/l (koncentrace v roztoku)

Tabulka 2: Relativní směrodatná odchylka plochy píku (%RSD), detekční limit a průměrná výtěžnost pro půdní vzorek obohacený na 0,1 μg/l (koncentrace v roztoku)

Shimadzu: Hodnocení robustnosti analýzy PFAS v půdě pomocí LC-MS/MSShimadzu: Hodnocení robustnosti analýzy PFAS v půdě pomocí LC-MS/MS: Obr. 6: Průměrná výtěžnost z QC vzorků při 0,1 µg/l (koncentrace v roztoku) (n = 3)

5. Závěr

Přístroj LCMS-8060RX provedl 500 po sobě jdoucích měření 30 PFAS přidaných do vzorku půdní matrice. Výsledky prokázaly dobrou opakovatelnost plochy píků, dobrý tvar píků a vysokou výtěžnost. Nově navržený zdroj ESI vykázal vynikající robustnost a stabilní analýzu bylo možné udržet po dlouhou dobu, a to i u vzorků se složitými matricemi.