Development of Screening Analysis Method for Per- and poly-fluoroalkyl Substances (PFAS) in Surface Water on LC-Q-TOF

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) jsou uměle vytvořené, vysoce perzistentní sloučeniny, které se kumulují v životním prostředí včetně vody, půd a živých organismů. Jejich široké použití a potenciální toxicita vyžadují spolehlivé analytické metody pro monitorování a hodnocení rizik.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na rozvoj metody pro komplexní screening známých i dosud neznámých PFAS ve vodních vzorcích. Vychází z vysoké hmotnostní přesnosti Q-TOF, charakteristických MS/MS fragmentačních vzorců a techniky filtrace podle hmotnostního defektu.

Použitá metodika

Vzorky povrchové a podzemní vody byly filtrované a koncentrované pod proudem dusíku. Pro přípravu kalibrační směsi bylo použito 34 standardů PFAS, následně ředěných v Milli-Q vodě. Chromatografická separace probíhala na sloupci Shim-pack GIST C18 (100×2,1 mm, 2 µm) s 45minutovým gradientem. Detekce využívala negativní ESI a režim Data Dependent Acquisition.

Použitá instrumentace

Q-TOF LCMS-9030 se zahřátou ESI
Shim-pack GIST C18 (100 mm × 2,1 mm, 2 µm)
Mobilní fáze A – 5 mM NH4Ac ve vodě, B – acetonitril, průtok 0,4 mL/min, teplota kolony 40 °C
Negativní MS a DDA modul, argonový CID plyn 270 kPa, teploty DL 250 °C, Interface 400 °C, rozsah m/z až 1250

Hlavní výsledky a diskuse

Byla vytvořena interní knihovna 34 PFAS s retencemi, přesnými hmotnostmi (do 3 ppm) a MS/MS spektry. Cílený screening potvrdil přítomnost PFOA a PFOS ve vzorcích. Workflow pro netargetovaný screening založený na filtraci podle hmotnostního defektu (-10 až -80 mDa) a diagnostických fragmentech C2F5- a C3F7- odhalil nový PFAS, pravděpodobně perfluorohexyl sulfinic acid (C6F13SO2H), s odchylkou 0,26 ppm a charakteristickými fragmenty v MS/MS.

Přínosy a praktické využití metody

Navržená metoda umožňuje současný screening známých i neznámých PFAS s vysokou citlivostí a selektivitou, čímž minimalizuje riziko podhodnocení kontaminace vodních zdrojů. Metodika je vhodná pro environmentální monitoring, hodnocení expozice a potřeby QA/QC v průmyslové analýze.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření interní knihovny o další neznámé PFAS, zavedení kvantitativních analýz, aplikace strojového učení pro automatizovanou interpretaci dat a kombinace s komplementárními technikami (GC-MS, ion mobility) pro komplexnější charakterizaci.

Závěr

Validovaná LC-Q-TOF metoda pro cílený i netargetovaný screening PFAS ve vodě prokázala schopnost identifikovat známé i dosud nezdokumentované sloučeniny. Přináší robustní nástroj pro environmentální analytiku a podporu rozhodování při hodnocení rizik.

Reference

1. Shoemaker J. a D. Tettenhorst Method 537.1 Determination of Selected Per- and Polyfluorinated Alkyl Substances in Drinking Water by Solid Phase Extraction and Liquid Chromatography/Tandem Mass Spectrometry U.S. EPA 2018
2. EPA Researchers Use Innovative Approach to Find PFAS in the Environment EPA.gov 2019
3. Liu Y. et al High-resolution mass spectrometry HRMS methods for non-target discovery and characterization of poly and per-fluoroalkyl substances PFASs in environmental and human samples Trends in Analytical Chemistry 2019