One System, Multiple Solutions: Analysis of PFAS & Cyanotoxins in Water Adhering to EPA 537.1, 544, and 545

Význam tématu

Per- a polyfluoroalkylové látky (PFAS) a cyanotoxiny jsou v posledních desetiletích identifikovány jako klíčoví znečišťovatelé vodních zdrojů s významným dopadem na lidské zdraví a životní prostředí. Díky své vysoké chemické stabilitě se PFAS akumulují v ekosystémech, zatímco cyanobakterie během škodlivých řasových květů produkují toxiny ohrožující pitnou vodu. Monitorování obou skupin kontaminantů vyžaduje citlivé a flexibilní analytické přístupy pro rychlou reakci na vyšší požadavky na testování a regulace ze strany agentur jako US EPA či ECHA.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ukázat, že jediný přístroj Shimadzu LCMS-8060RX s triple kvadrupólem a automatickým přepínáním metod dokáže spolehlivě kvantifikovat jak PFAS (EPA Method 537.1), tak cyanotoxiny – mikrocyklotoxiny a nodularin (EPA Method 544) a cylindrospermopsin s anatoxin-a (EPA Method 545) – v pitné vodě. Klíčovým požadavkem bylo udržet vysokou přesnost a citlivost při více než 50 hodinách nepřetržitého provozu s opakovanými analýzami a přepínáním metod.

Použitá metodika a instrumentace

Pro PFAS byla vzorková příprava realizována pomocí solid-phase extraction (SPE) podle EPA 537.1, sledovalo se 18 cílových sloučenin spolu se surrogáty a interními standardy. Kalibrační rozsah byl 0,5–50 μg/L. Cyanotoxiny byly analyzovány dle metod EPA 544 (microcystiny a nodularin, 0,5–500 μg/L) a EPA 545 (cylindrospermopsin 0,005–10 μg/L, anatoxin-a 0,02–20 μg/L), s použitím odpovídajících interních standardů.

Použitá instrumentace

• Shimadzu LCMS-8060RX triple kvadrupólový hmotnostní spektrometr
• LC-40 série s nízkotlakým gradientním modulem (LPGE) a tříkanálovým a dvěma pětikanálovými degassery
• Autosampler, kolony Shim-pack Velox SP-C18 a Shim-pack GIST C18 (analytické a delay columns)
• Kolébkové ventily pro automatické přepínání kapalinových cest a pětiminutový rinsing mezi metodami

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatografické separace umožnily rozlišení většiny PFAS v průběhu 18 minut a cyanotoxinů v časech do 8 minut. Použití MRM přechodů zajistilo spolehlivou identifikaci i při překrytí některých signálů. Kalibrační křivky u všech analyzovaných sloučenin vykázaly koeficienty R² > 0,99, přesnost v rozsahu 80–120 % a %RSD < 15 %. Pokračovací kalibrace po přepnutí metod (třífázově v rámci jedné dávky) během 54hodinového běhu (294 injekcí) potvrdila stabilitu, reprodukovatelnost a účinnost pětiminutového rinsingu bez nutnosti manuálních zásahů.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost konsolidace více metod na jediném přístroji s úsporou kapitálových i provozních nákladů
• Rychlá adaptace na mimořádné situace (např. škodlivé řasové květy) bez přerušení rutinního PFAS testování
• Minimalizace rizika vzájemné kontaminace díky efektivnímu rinsingu
• Zvýšení laboratorní produktivity prostřednictvím úplné automatizace sekvence analýz

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k rozšíření portfolio analyzovatelných organických kontaminantů, optimalizaci doby analýzy a dále k automatizované správě dat pomocí integrovaných softwarových platforem. Vývoj nových stacionárních fází a optimalizace přepínacích protokolů umožní ještě vyšší průchodnost vzorků a robustnost při různorodých matricích.

Závěr

Jedna LCMS-8060RX soustava se systematickým automatickým přepínáním metod podle EPA 537.1, 544 a 545 poskytuje spolehlivou, přesnou a citlivou analýzu PFAS a cyanotoxinů v pitné vodě. Metoda nabízí výrazné úspory nákladů, vysokou provozní efektivitu a schopnost rychlé reakce na environmentální hrozby, což ji činí vhodnou pro moderní QA/QC i výzkumné laboratoře.

Reference

• European Chemicals Agency. Progress update on the per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) restriction process.
• US EPA. Method 537.1: Determination of Selected Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Drinking Water by SPE and LC-MS/MS.
• US EPA. Method 533: Determination of Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Drinking Water by Isotope Dilution Anion Exchange SPE and LC-MS/MS.
• US EPA. Drinking Water Health Advisories for Cyanotoxins.
• US EPA. Method 544: Determination of Microcystins and Nodularin in Drinking Water by SPE and LC-MS/MS.
• US EPA. Method 545: Determination of Cylindrospermopsin and Anatoxin-a in Drinking Water by LC-ESI-MS/MS.