ASTM D8421-22 Standard Test Method for Determination of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Aqueous Matrices by Co-solvation Followed by Analysis Using the Shimadzu LCMS-8060NX

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) představují skupinu extrémně perzistentních organických kontaminantů s významným enviromentálním a zdravotním rizikem. Díky své stabilní chemické struktuře se PFAS akumulují ve vodních matricích a potravním řetězci. Spolehlivá, citlivá a reprodukovatelná analýza PFAS v odpadních a povrchových vodách je zásadní pro plnění regulačních limitů a řízení kvality vod.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit výkonnost metodiky ASTM D8421-22 pro stanovení 44 cílových PFAS a 24 označených surrogátů v matricích nepitné vody za využití Shimadzu LCMS-8060NX. Metoda kombinuje jednoduchou extrakci ko-solvací (1:1 vzorek/methanol), filtraci a kvantifikaci technikou LC/MS/MS za použití externí kalibrace. Požadovaný minimální reporting limit (RL) je 10 ng/L s rozsahem analýzy 10–400 ng/L pro většinu sloučenin.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky: 5 mL vody se přidáním směsi surrogátů, následné ko-injekce 25 µL vzorku a 25 µL 0,1 % kyseliny octové v H₂O pro zlepšení tvaru píků.

• LC: Shim-pack Scepter C18-120 (2,1×100 mm, 3 µm) jako delay column a Shim-pack GIST-HP C18 (3,0×100 mm, 3 µm) jako analytická kolona
• Mobilní fáze A: 2 mmol/L octan amonný ve vodě/acetonitrilu (95/5), B: acetonitril; gradientní program 10 %→22 %→45 %→80 %→95 %→10 % B
• Flow rate 0,6 mL/min, teplota kolony 40 °C, objem vstřiku 25 µL vzorku + 25 µL kyseliny octové
• MS: Shimadzu LCMS-8060NX s IonFocus ESI v negativním módu, interface 170 °C, DL 200 °C, heat block 300 °C, nebulizér 3 L/min, sušicí plyn 5 L/min

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizovaná ko-injekce s kyselinou octovou významně zlepšila tvar piků raně eluujících sloučenin PFBA, PFPrA a PFMPA. Použití delay column snížilo interferenční šum z mobilní fáze. Kalibrace pro všechny analyty vykázala vysokou lineárnost (r²>0,99) a procentuální relativní odchylky (%RSD) nižší než 30 %. Studie recovery a opakovatelnosti pro čistou a odpadní vodu prokázala průměrné zotavení v rozmezí 90–120 % a %RSD <15 %, čímž metoda splňuje kritéria 70–130 % recovery a ≤30 % RSD podle ASTM D8421.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda ASTM D8421-22 realizovaná na LCMS-8060NX nabízí laboratorím vysokou citlivost, robustnost a rychlost analýzy PFAS v odpadních vodách. Využití komerčně dostupných standardních směsí výrazně zjednodušuje přípravu kalibrace, snižuje riziko chyb a šetří čas. Výsledky lze spolehlivě využít pro regulační kontrolu, interní QA/QC a dlouhodobé monitorovací programy.

Budoucí trendy a možnosti využití

S rozšiřujícími se regulačními požadavky na PFAS se očekává zařazení nových perfluorovaných sloučenin do analytických panelů. Trendem je využití vysokorozlišovacích hmotnostních spektrometrů (HRMS) pro screening neznámých PFAS, online SPE pro zvýšení throughputu, mikrofluidní chromatografie a plná automatizace přípravy vzorků. Kombinace těchto technologií umožní širší pokrytí kontaminantů a vyšší efektivitu laboratoří.

Závěr

Implementace ASTM D8421-22 na Shimadzu LCMS-8060NX prokazuje vynikající výkonnost při stanovení PFAS ve vodách. Metoda splňuje nebo překračuje požadavky na citlivost, linearitu, přesnost a opakovatelnost a nabízí praktické řešení pro rutinní monitorování a regulační analýzy.

Reference

1. ASTM D8421-22 Standard Test Method for Determination of Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Aqueous Matrices by Co-solvation followed by LC/MS/MS
2. ASTM D8272-19 Standard Guide for Development and Optimization of D19 Chemical Analysis Methods Intended for EPA Compliance Reporting
3. W. Lipps, Shimadzu Whitepaper, August 2023: ASTM D8421-22 Application with LCMS-8060NX