Screening of PFAS compounds in wastewater using adsorbable organic fluorine with combustion ion chromatography (CIC)

Význam tématu

Per- a polyfluoroalkylové látky PFAS představují rozsáhlou skupinu syntetických fluorovaných sloučenin s výjimečnou chemickou stabilitou díky C–F vazbám. Jsou perzistentní, bioakumulativní a vyskytují se v různých průmyslových i spotřebních produktech. Monitorování PFAS ve vodním prostředí, zejména v odpadních vodách, je klíčové pro ochranu zdraví a životního prostředí. Metoda založená na adsorbovatelném organickém fluoru AOF a spalovací iontové chromatografii CIC umožňuje screening širokého spektra fluorovaných organických látek bez nutnosti cílené detekce jednotlivých PFAS.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit pracovní postup draftové Metody EPA 1621 pro screening PFAS v odpadních vodách pomocí stanovení AOF spalovací iontovou chromatografií. Mezi klíčové kroky patřila adsorpce vzorků na granulované aktivní uhlí GAC, pyrohydrolytická spalovací absorpce a kvantifikace uvolněného fluoridu pomocí iontové chromatografie s potlačenou vodivostní detekcí. Studie zahrnovala validaci linearity, stanovení mezí detekce, přesnosti, opakovatelnosti a test u reálných odpadních vod.

Použitá metodika

Postup začíná adsorpcí 100 mL vzorku nebo standardu na dvě GAC kolony a odstraněním anorganického fluoridu proplachem 10 mM roztokem NaNO3 a deionizovanou vodou. Uhlí se následně vysuší proudem vzduchu, převede se do keramické loďky a proběhne spalování při 950–1000 °C v prostředí Ar a O2. Uvolněný HF se absorbuje v deionizované vodě. Absorbát se analyzuje iontovou chromatografií s hydroxidovým gradientem generovaným elektrolyticky a potlačenou vodivostní detekcí. Metoda využívá externí kalibraci s linearitou hodnocenou relativní standardní chybou RSE ≤ 20 %, MDL stanovené na 2,5 ng/mL a opakovatelnost s RSD < 20 %.

Použitá instrumentace

• Dionex Inuvion RFIC systém
• Dionex Integrion RFIC systém
• Dionex ICS-6000 HPIC systém
• Nittoseiko Analytech AQF-2100H spalovací absorpční systém
• Použité kolony IonPac AG24 a AS24, eluentní generátor EGC 500 KOH, supresor ADRS 600

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrace pomocí 7 úrovní standardů vykázala vynikající linearitu (RSE 0,77 %, r2 = 0,9992) s vážením 1/A2. Po počáteční schopnosti metody IDC s opakovatelností RSD 4,6 % a opakovatelnosti přesnosti 98,5 % byly stanoveny meze detekce MDL(b) 1,23 ng/mL a MDL(s) 2,50 ng/mL. Analýza reálných odpadních vod ukázala obsah AOF pod 15 ng/mL. Recovery testy s přídavkem PFHxS, PFOS, PFBA a směsí PFAS potvrdily přesnost metody v rozmezí 76–117 %. Detekce fluoridu byla dobře separována od vodního dipu (> 3,3 min), což umožnilo spolehlivou integraci špiček.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje robustní a automatizované stanovení celkového organického fluoru v odpadních vodách bez komplexních předúprav zaměřených na jednotlivé PFAS. Výhody zahrnují eliminaci rušivých složek matrixu, vysokou citlivost a přesnost, plně automatizované spalování a plynulé generování hydroxidového eluentu. Aplikace se hodí pro rutinní monitoring v regulačních a výzkumných laboratořích a v průmyslové QA/QC praxi.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj směřuje k integraci CIC s hmotnostní spektrometrií pro objasnění struktury neznámých organických fluorovaných látek a k rozšíření metody do matrice půd, sedimentů a biosolids. Automatizace odběru vzorků a zpracování dat s využitím umělé inteligence umožní vyšší propustnost a rychlejší vyhodnocení screeningových analýz PFAS. Vývoj nových supresorů, kolon a spalovacích modulů podpoří citlivější a selektivnější stanovení AOF.

Závěr

Draftová Metoda EPA 1621 pro stanovení AOF spalovací iontovou chromatografií byla úspěšně validována v rámci multilaboratorní studie. Metoda prokázala vysokou linearitu, nízké meze detekce, dobrou přesnost a opakovatelnost. Umožňuje účinně screenovat PFAS v odpadních vodách a představuje hodnotný nástroj pro environmentální monitorování a regulační kontroly.

Reference

1. OECD Reconciling Terminology of the Universe of PFAS Series on Risk Management No 61 2021
2. EFCTC U S EPA working definition for PFAS excludes TFA Brussels 2021
3. NTP Monograph on Immunotoxicity Associated with Exposure to PFOA and PFOS NTP 2016
4. OECD Fact Cards of Major Groups of PFAS No 68 Paris 2022
5. OECD PFAS and Alternatives in Food Packaging Series on Risk Management No 69 2022
6. McCoy J Is There a Right Definition of PFAS Brown University 2022
7. IARC Perfluorooctanoic Acid Tetrafluoroethylene Dichloromethane IARC Monographs Vol 110 2014
8. IARC Perfluorooctanoic acid and perfluorooctanesulfonic acid IARC Monographs Vol 135 2023
9. Petrof et al Mediation effects of DNA methylation on birth outcomes Clinical Epigenetics 2023
10. Kim Brooks Epigenetic Changes by PFAS Environmental Pollution 2021