Ultra-fast Trace Quantitation of PFAS in Drinking and Environmental Waters Using an Automated Sample Preparation and LC-MS/MS System

Význam tématu

Perfluoroalkylované látky (PFAS) jsou vysoce perzistentní, odolné vůči degradaci a potenciálně nebezpečné pro lidské zdraví i životní prostředí. S účinným monitorováním v pitné a environmentální vodě se zvyšuje potřeba citlivých, rychlých a vysoce průchodných analytických metod pro kvantifikaci stopových koncentrací PFAS v rozsahu ppt.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat plně automatizované vzorkování a extrakci PFAS z malého objemu vzorku (10 mL), následovanou ultrarychlou LC-MS/MS analýzou 62 cílových PFAS sloučenin s detekčním limitem v nízkém ppt rozsahu. Studie se zaměřila na integraci automatické SPE s vysokou propustností a vyhodnocení výkonu metody na standardních a reálných vzorcích pitné vody.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky o objemu 10 mL byly upraveny na Biotage Extrahera se sorbentem WAX Evolute Express Fixed Well Plate 30 mg. Postup obsahoval:

• kondicionaci 1 mL 0,1 % NH4OH v methanolu
• ekvilibraci 1 mL 0,1 % kyseliny mravenčí ve vodě
• načtení vzorku s internal standardy
• omytí 1 mL 0,1 % kyseliny mravenčí ve 40 % methanolu
• eluci 1 mL 0,1 % NH4OH v methanolu
• vysušení TurboVap a rekonstituci do 1 mL 50 % MeOH/H2O

Analytická část proběhla na UHPLC Nexera X2 spojené s triple kvadrupólem LCMS-8060. Řízený přepínač odkládací kolony (delay column) minimalizoval kontaminaci PFAS v systému. Metoda používala Shim-pack ODS III kolonu (2 × 50 mm, 1,6 µm) a Shim-pack XR-ODS odkládací kolonu (3 × 30 mm, 2,2 µm). Mobilní fáze A byla pufr, B methanol, gradient 50 % až 100 % B během 5 min, celkem 7min běh. Injekční objem 250 µL, teplota kolony 40 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla chromatografického rozlišení všech 62 PFAS během 7min, včetně rozlišení lineárních a rozvětvených izomerů PFHxS a PFOS s ostrými a symetrickými špičkami. Optimalizované MRM přechody umožnily lineární kalibraci od 0,0005 do 1 µg/L s koeficientem R2>0,99 pro většinu sloučenin. Metoda detekovala PFOS a PFOA v reálných vzorcích pitné vody v koncentracích kolem 0,86 ppt a 1,80 ppt. Alternativní on-line trapping přístup s 2 mL vzorkem ukázal potenciál pro další zkrácení času přípravy.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí vysokou citlivost (detekce na 0,1 ppt), malý objem vzorku, plnou automatizaci a rychlý analytický běh, což zrychluje rutinní kontrolu pitné a povrchové vody. Systém lze adaptovat pro regulatorní monitorování i výzkumné účely a značně snižuje riziko kontaminace během úpravy vzorku.

Použitá instrumentace

• Biotage Extrahera™ automatizovaný SPE systém
• Biotage Evolute Express WAX 30 mg Fixed Well Plate
• TurboVap vysoušecí zařízení
• Shimadzu Nexera X2 UHPLC
• Shimadzu LCMS-8060 triple kvadrupól
• Shim-pack ODS III analytická kolona
• Shim-pack XR-ODS odkládací kolona

Budoucí trendy a možnosti využití

Další výzkum by měl řešit komplexní validaci metody, včetně přesnosti, opakovatelnosti a obnovy pro různé typy vod. On-line trapping a širší spektrum PFAS sloučenin včetně nových náhradních látek otevře cestu k rychlému komplexnímu screeningu. Potenciál mají miniaturizované systémy a real-time monitoring v terénu.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace automatizovaného SPE a ultrarychlého LC-MS/MS je efektivní pro stopovou kvantifikaci PFAS ve vodě. Metoda spojuje rychlost, vysokou citlivost a robustnost a má významné uplatnění v prostředí analytických laboratoří i v regulačním hodnocení kvality vody.