UTILIZING ION MOBILITY TO ENHANCE TARGETED AND NON-TARGETED ANALYSIS OF PFAS FROM ENVIRONMENTAL SAMPLES COLLECTED AT A SKI RESORT

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) jsou vysoce perzistentní znečišťující látky používané v mnoha průmyslových aplikacích, včetně lyžařských vosků. Jejich dlouhodobá stabilita a potenciální toxicita vyvolávají zájem o spolehlivé metody detekce a monitoringu v životním prostředí.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo prozkoumat kontaminaci PFAS v povrchových vodách lyžařského areálu pomocí kombinace cílené a necílené analýzy s využitím iontové mobility. Sběr vzorků zahrnoval různé retenční a odtokové oblasti areálu, následné zpracování vzorků a analýzu na Cyclic IMS QTOF.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky vody byly kyselou úpravou a izolovány pomocí vakové extrakce na Oasis WAX kartridžích. Chromatografie proběhla na ACQUITY UPLC BEH C18 kolonce (1,7 µm, 2,1×100 mm) s gradientem vody s 2 mM acetátem amonným a methanolu. Detekce byla realizována na SELECT SERIES Cyclic IMS QTOF v režimu DIA HDMSE s elektrospray ionizací, rozlišením ~ 50 000 FWHM a iontovou mobilitou (rozlišení ~ 65 Ω/ΔΩ). Pro cílenou analýzu byl použit interní HRMS PFAS library, v necílené části pak iontový mobility filtr selektující potenciálně fluorované sloučeniny.

Hlavní výsledky a diskuse

V cílené analýze bylo identifikováno 30 PFAS sloučenin s potvrzením na základě přesné hmotnosti (< 5 ppm), fragmentů, retenčního času a experimentální CCS. Iontová mobilita významně zvýšila čistotu spekter a umožnila eliminaci interferencí. V necílené analýze IMS filtr odhalil nové řady PFAS: polyfluorované karboxylové kyseliny C9–C24 a perfluorované dioické kyseliny C10–C17. Pro dva navržené analyty (9H-perfluorononanoová a perfluorodecanedioová kyselina) byla potvrzena struktura srovnáním MSMS fragmentace, RT a CCS s komerčními standardy.

Přínosy a praktické využití metody

• Kombinace HRMS a iontové mobility umožňuje efektivní čištění spekter a selekci fluorovaných látek v komplexních matricích
• Metoda zrychluje detekci známých i neznámých PFAS ve vzorcích z prostředí
• Vhodné nástroje pro environmentální monitoring lyžařských areálů a dalších oblastí kontaminace PFAS

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření databází CCS hodnot a jejich integrace do non-targeted workflow
• Kombinace iontové mobility s dalšími separačními technikami, například GC-IMS
• Uplatnění ve sledování PFAS v půdách, biotě a potravinách
• Vylepšení IMS filtrací a automatizace vyhodnocování dat

Závěr

Iontová mobilita v kombinaci s HRMS poskytuje cennou druhou dimenzi separace, která zvyšuje selektivitu a citlivost při analýze PFAS. Studie prokázala přítomnost jak osvědčených, tak nově navržených PFAS ve vodách lyžařského areálu, což podtrhuje význam kontinuálního monitoringu a metodického vývoje.

Reference

1. Carlson GL, Tupper S (2020) Ski wax use contributes to environmental contamination by per- and polyfluoroalkyl substances. Chemosphere 261:128078
2. Crawford KA, Doherty BT, Gilbert-Diamond D, Romano M, Claus Hen B (2022) Waxing activity as a potential source of exposure to per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) and other environmental contaminants among the US ski and snowboard community. Environmental Research 215(3):114335
3. Plassman MM, Berger U (2013) Perfluoroalkyl carboxylic acids with up to 22 carbon atoms in snow and soil from a ski area. Chemosphere 91:832-837
4. Twohig M, Fujimoto G, Moha A, Organtini K, Rosnack K, Hird S (2021) Approaches to Non-targeted Analyses of Per-and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Environmental Samples. Waters Application Note 720007184EN
5. Mullin L, Jobst K, DiLorenzo RA, Plumb R, Reiner EJ, Yeung LWY, Ericson Jogsten I (2020) Liquid chromatography-ion mobility-high resolution mass spectrometry for analysis of pollutants in indoor dust: Identification and predictive capabilities. Analytica Chimica Acta 1125:29-40
6. Dodds JN, Hopkins ZR, Knappe DRU, Baker ES (2020) Rapid Characterization of Per-And Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) by Ion Mobility Spectrometry-Mass Spectrometry (IMS-MS). Analytical Chemistry 92:4427-4435
7. MacNeil A, Li X, Amiri R, Muir DCG, Simpson A, Simpson MJ, Dorman FL, Jobst KJ (2022) Gas chromatography-(cyclic) ion mobility mass spectrometry: a novel platform for the discovery of unknown per-/polyfluoroalkyl substances. Analytical Chemistry 94(31):11096-11103