Untargeted PFAS identification and targeted PFAS library screening workflows for groundwater analysis using a QTOF mass spectrometer

Význam tématu

Per- a polyfluoroalkylované látky (PFAS) patří mezi vysoce perzistentní znečišťující látky s dokumentovanou toxicitou a širokým výskytem v životním prostředí. Jejich sledování v podzemních vodách je zásadní pro hodnocení rizik a podporu regulací na národní i mezinárodní úrovni.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit kombinovaný přístup pro cílenou (targeted) i necílenou (untargeted) identifikaci PFAS v podzemní vodě pomocí vysokorozlišovacího QTOF hmotnostního spektra.
Studie zahrnovala

• vytvoření knihovny 40 PFAS dle metody EPA 1633,
• ověření retence, přesnosti hmotnosti a fragmentačních vzorců,
• aplikaci na standardní a uměle kontaminované vzorky podzemní vody.

Použitá metodika a instrumentace

Chromatografická separace:

• LC systém: Shimadzu Nexera LC
• Kolony: Shim-pack Scepter C18-120 (2.1×100 mm, 3 µm) se zpožďovací kolonou stejného typu (2.1×50 mm, 3 µm)
• Mobilní fáze A: 5 mM octan amonný ve vodě; fáze B: methanol
• Gradient: 5 % B → 100 % B v 13 min, návrat na 5 % B v 13.1 min, celkem 18 min
• Průtok: 0.25 mL/min; teplota kolony: 45 °C; injekce: 1 µL

ESI-QTOF MS (Shimadzu LCMS-9030):

• Režim: negativní ionizace, sken 40–950 m/z
• Cílené MS/MS: výběr specifických prekurzorů
• Necílené MS/MS (DIA): šířka izolace prekurzoru variabilní, kolizní energie 5–55 V
• Sofistikovaný software: LabSolutions Insight Explore s funkcí Assign pro porovnání s externími databázemi (ChemSpider, PubChem)

Hlavní výsledky a diskuse

• Knihovna 40 PFAS byla úspěšně sestavena ze směsi standardů a validována v rozmezí 15.6–390 ppb.
• Přesnost hmotnostního určení se pohybovala v rozmezí −1.4 až −4.3 ppm, retence byla reprodukovatelná (±0.05 min).
• Cílená i necílená metoda detekce pokryla všechny testované látky, včetně chlorovaných a sulfonovaných derivátů.
• Sledování fragmentačních vzorců potvrdilo struktury vybraných látek a umožnilo jejich důvěryhodnou identifikaci v komplexním matrice podzemní vody.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a citlivá detekce známých PFAS s možností okamžitého screeningu,
• Schopnost odhalit neznámé nebo nově vzniklé PFAS díky DIA režimu a databázové podpoře,
• Vhodné pro laboratoře zabývající se monitorováním kvality vody, průmyslovou kontrolou a výzkumem.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace umělé inteligence pro predikci fragmentace a struktury neznámých PFAS,
• Rozšíření knihoven o nové PFAS a jejich degradanty,
• Automatizované pracovní postupy pro vysokopropustné analýzy,
• Propojení analytických dat s modely transportu a osudu PFAS v životním prostředí.

Závěr

Kombinace cíleného a necíleného přístupu na platformě QTOF USBMS-9030 poskytuje robustní nástroj pro komplexní identifikaci PFAS v podzemní vodě. Vytvořená knihovna 40 látek dle metody EPA 1633 nabízí spolehlivý základ pro monitorovací programy a podporu regulací.

Reference

• US EPA Method 1633: Determination of Per‐ and Polyfluoroalkyl Substances in Aqueous Samples by SPE and LC-MS/MS, 2021.