Direct injection of drinking water for the analysis of 54 PFAS compounds by LC-MS/MS aligned with current and evolving global regulations

Význam tématu

Per- a polyfluoralkylové látky (PFAS) představují trvalé kontaminanty pitné vody i životního prostředí. Díky své odolnosti a všudypřítomnosti vyvolávají rostoucí obavy o lidské zdraví, což vedlo k přísným regulačním limitům v EU a dalších zemích. Analytické metody s dostatečnou citlivostí a robustností jsou proto klíčové pro ochranu veřejného zdraví.

Cíle a přehled studie

Cílem application note je předvést kvantitativní stanovení 54 PFAS v pitné vodě metodou přímé injekce na LC-MS/MS, která splňuje požadavky evropské Směrnice 2020/2184/EU (limity 0,1 µg/L pro skupinu 20 PFAS, 0,5 µg/L pro součet všech PFAS) a dalších národních předpisů. Studie popisuje celkový workflow včetně přípravy vzorků, chromatografické separace, optimalizace MS detekce a zpracování dat.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky balené a pitné vody se připravují ředěním 1:1 směsí mobilní fáze B (methanol s 2 mM octanem amonným a 0,1 % kyselinou octovou). Hlavní kroky:

• Přímá injekce 100 µL vzorku po krátkém promíchání autosamplerem (User Defined Program)
• Delay kolona Acclaim 120 C18, 50 × 2,1 mm, 2,2 µm pro zachycení systémových kontaminantů
• Analytická kolona Acclaim 120 C18, 150 × 2,1 mm, 3 µm při 40 °C
• UHPLC systém Thermo Scientific Vanquish Flex Binary
• MS detektor Thermo Scientific TSQ Altis Plus s HESI zdrojem v negativním režimu (spray voltage 500 V, ion transfer 200 °C, vaporizer 300 °C)
• Software Chromeleon CDS 7.3.2 pro řízení, akvizici a zpracování dat
• Použití 19 izotopově značených interních standardů pro korekci ztrát a matričních efektů

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje LOQ v rozmezí 0,1–5 ng/L dle jednotlivých PFAS s liniovostí kalibrace (R²) nad 0,99. Přesnost (recovery) i preciznost (%RSD) všech analyzovaných látek byla nižší než 30 % při třech spikingových úrovních (5, 25, 75 ng/L) v pitné i balené vodě. Delay kolona účinně odděluje backgroundové kontaminanty systému, takže není nutné nastavovat dodatečné odečtení prázdné vzorku.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimalizace rizika kontaminace během přípravy vzorků díky jednoduchému ředění a přímé injekci
• Zvýšení průchodnosti laboratoře a zkrácení času analýzy proti klasickým SPE postupům
• Snadná implementace a validace v souladu s různými evropskými i národními předpisy

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodu lze rozšířit na další PFAS sloučeniny a širší spektrum vodních matric (povrchové, odpadní vody). Dalšími směry jsou automatizace přípravy, vývoj delay kolón s vyšší retencí slabě zastoupených PFAS a adaptace na zpřísňující se regulační limity. Vývoj nových interních standardů umožní ještě lepší korekci matričních efektů.

Závěr

Prezentovaná LC-MS/MS metoda s přímou injekcí nabízí robustní, vysoce citlivé a rychlé stanovení 54 PFAS v pitné vodě. Celý workflow včetně detailního SOP, optimalizovaných přístrojových parametrů a specifického spotřebního materiálu zajišťuje spolehlivá data a usnadňuje rutinní implementaci v analytických laboratořích.

Reference

1. Jian JM a kol. A short review on human exposure to and tissue distribution of per- and polyfluoroalkyl substances. Sci Total Environ. 2018;636:1058–1069.
2. Fenton SE a kol. Per- and polyfluoroalkyl substance toxicity and human health review: current state of knowledge and strategies for informing future research. Environ Toxicol Chem. 2021;40(3):606–630.
3. Directive (EU) 2020/2184 on the quality of water intended for human consumption.
4. Avis relatif aux limites de quantification des couples « paramètre-matrice » de l’agrément des laboratoires dans le domaine de l’eau et des milieux aquatiques (Francie).
5. Requirements for Poly and Perfluorinated Alkyl Substances (PFAS) monitoring by water companies in England and Wales (UK).
6. Bepaling van per- en polyfluoralkylverbindingen (PFAS) in water met LC-MS/MS (Belgie).
7. Metodi analitici di riferimento per le acque destinate al consumo umano ai sensi del DL.vo 31/2001 (Itálie).
8. Thermo Fisher Scientific Application Note 65397: Direct analysis of selected PFAS in water by LC-MS/MS.
9. Thermo Fisher Scientific Technical Note 74138: Evaluation of custom injection programs and larger capillaries for strong solvent sample effects mitigation.