Large Volume Direct Injection Method for the Analysis of Perfluorinated Alkyl Substances (PFAS) in Environmental Water Samples in Accordance with ASTM 7979-17
Aplikace | 2020 | WatersInstrumentace
Perfluorované alkylové látky (PFAS) představují širokou skupinu syntetických organofluorovaných sloučenin s vynikající tepelnou i chemickou stabilitou. Díky své odolnosti a hydrofobně–lipofilním vlastnostem se PFAS využívají v protipožárních pěnách, vodoodpudivých úpravách a textiliích, potravinářských obalech či průmyslových aplikacích. Jejich perzistence v životním prostředí, bioakumulace a toxické účinky vedly k jejich zařazení mezi trvalé organické znečišťující látky. Spolehlivá a citlivá analýza PFAS ve vodách je nezbytná pro monitoring kvality životního prostředí a plnění legislativních požadavků (U.S. EPA, EU WFD, UCMR3).
Hlavním cílem bylo implementovat a ověřit metodu ASTM D7979-17 pro stanovení 39 PFAS sloučenin v různých matrikách nepitných vod (povrchové, podzemní, odpadní) pomocí velkoobjemové přímé injekce (30 µl) do UPLC-MS/MS s detekčními limity v řádu ng/L. Metoda zahrnovala také sledování nových a nástupových PFAS (ADONA, 9Cl-PF3ONS, 11Cl-PF3OUdS).
Vzorky o objemu 5 ml (reagentní voda, povrchová, podzemní, influent, efluent) byly na místě a v laboratoři chráněny před PFAS kontaminací. K 5 ml vzorku se přidalo 160 ng/l izotopově značených surrogátů a 5 ml methanolu, vzorek se vířil, filtroval přes PP a skleněný GHP filtr a okyselil acetikou. Po injekci 30 µl do UPLC probíhala separace gradientem vody/methanolu (2 mM NH4OAc) s PFC isolátorem. Modul QuanOptimize automaticky stanovil optimální rodičovské a produktové ionty, kolébkové napětí (CV) a energii srážek (CE).
Metoda nabízí vysokou citlivost a přesnost bez složitých předúprav, což umožňuje zrychlené vyšetření mnoha vzorků nepitné vody. Díky minimalizaci kontaminace PFAS-free komponentami a přímé injekci se snižuje spotřeba rozpouštědel a riziko ztrát. Postupy lze snadno rozšířit o nové PFAS sloučeniny a přizpůsobit požadavkům různých regulačních rámců.
Implementovaná velkoobjemová přímá injekční UPLC-MS/MS metoda podle ASTM D7979-17 na platformě Xevo TQ-XS prokázala vynikající citlivost, linearitu a reprodukovatelnost pro stanovení 39 PFAS ve vodách. Metoda splňuje a převyšuje legislativní požadavky U.S. EPA i EU, přičemž minimalizuje nutnost předúprav a riziko kontaminace.
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Perfluorované alkylové látky (PFAS) představují širokou skupinu syntetických organofluorovaných sloučenin s vynikající tepelnou i chemickou stabilitou. Díky své odolnosti a hydrofobně–lipofilním vlastnostem se PFAS využívají v protipožárních pěnách, vodoodpudivých úpravách a textiliích, potravinářských obalech či průmyslových aplikacích. Jejich perzistence v životním prostředí, bioakumulace a toxické účinky vedly k jejich zařazení mezi trvalé organické znečišťující látky. Spolehlivá a citlivá analýza PFAS ve vodách je nezbytná pro monitoring kvality životního prostředí a plnění legislativních požadavků (U.S. EPA, EU WFD, UCMR3).
Cíle a přehled studie
Hlavním cílem bylo implementovat a ověřit metodu ASTM D7979-17 pro stanovení 39 PFAS sloučenin v různých matrikách nepitných vod (povrchové, podzemní, odpadní) pomocí velkoobjemové přímé injekce (30 µl) do UPLC-MS/MS s detekčními limity v řádu ng/L. Metoda zahrnovala také sledování nových a nástupových PFAS (ADONA, 9Cl-PF3ONS, 11Cl-PF3OUdS).
Použitá instrumentace
- ACQUITY UPLC I-Class vybavená PFAS Analysis Kit (PEEK rozvody, PFC isolátor column)
- ACQUITY UPLC CSH Phenyl Hexyl kolona (1,7 µm, 2,1 × 100 mm)
- Xevo TQ-XS tandemový kvadrupól (ESI-, detekce MRM)
- Softwarový balík MassLynx s modulem QuanOptimize pro optimalizaci MRM podmínek
Použitá metodika
Vzorky o objemu 5 ml (reagentní voda, povrchová, podzemní, influent, efluent) byly na místě a v laboratoři chráněny před PFAS kontaminací. K 5 ml vzorku se přidalo 160 ng/l izotopově značených surrogátů a 5 ml methanolu, vzorek se vířil, filtroval přes PP a skleněný GHP filtr a okyselil acetikou. Po injekci 30 µl do UPLC probíhala separace gradientem vody/methanolu (2 mM NH4OAc) s PFC isolátorem. Modul QuanOptimize automaticky stanovil optimální rodičovské a produktové ionty, kolébkové napětí (CV) a energii srážek (CE).
Hlavní výsledky a diskuse
- Metodní detekční limity (MDL) většiny PFAS < 2 ng/l, výrazně pod legislativními reporting limity (30–200 ng/l).
- Lineární kalibrace 10–400 ng/l (většina PFAS) s r² ≥ 0,98. Změna gradientu na metanol/zředěný NH4OAc zvýšila robustnost.
- Obnova analyty v matrikách 70–130 %, vyjma dlouhořetězcových PFTriDA, PFTreDA a FDEA, kde došlo k matričnímu posílení.
- Reprodukovatelnost metody (%RSD) většinou < 10 %, instrumentální opakovatelnost (n=20) < 8 %.
- Všech 39 PFAS bylo v nasycených i nízkých spikech detekováno v povrchové, podzemní i odpadní vodě na požadovaných úrovních.
- Kontrolní vzorky (blanks, RL check, LCS) vyhověly kritériím ASTM D7979-17 kromě 6:2 FTS kvůli kontaminaci ve výchozích rozpouštědlech.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda nabízí vysokou citlivost a přesnost bez složitých předúprav, což umožňuje zrychlené vyšetření mnoha vzorků nepitné vody. Díky minimalizaci kontaminace PFAS-free komponentami a přímé injekci se snižuje spotřeba rozpouštědel a riziko ztrát. Postupy lze snadno rozšířit o nové PFAS sloučeniny a přizpůsobit požadavkům různých regulačních rámců.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Zařazení dalších nových chemických variant PFAS a transformovaných produktů.
- Integrace vysokorozlišovací MS pro selektivní stanovení izomerů.
- Automatizace přípravy vzorků a on-line SPE pro vyšší throughput.
- Rozvoj bioumělé inteligence pro zpracování velikých dat a predikci matričních vlivů.
- Rozšíření monitoringu na půdní a biologické matrice.
Závěr
Implementovaná velkoobjemová přímá injekční UPLC-MS/MS metoda podle ASTM D7979-17 na platformě Xevo TQ-XS prokázala vynikající citlivost, linearitu a reprodukovatelnost pro stanovení 39 PFAS ve vodách. Metoda splňuje a převyšuje legislativní požadavky U.S. EPA i EU, přičemž minimalizuje nutnost předúprav a riziko kontaminace.
Reference
- Secretariat of the Stockholm Convention. Stockholm Convention. https://chm.pops.int, 2009.
- U.S. EPA. Third Unregulated Contaminant Monitoring Rule (UCMR3). https://www.epa.gov/dwucmr, 2018.
- U.S. EPA. PFOA & PFOS Drinking Water Health Advisories. https://www.epa.gov/sites/production/files/2016-06/documents/drinkingwaterhealthadvisories_pfoa_pfos_updated_5.31.16.pdf, 2016.
- Directive 2013/39/EU of the European Parliament and of the Council. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32013L0039, 2013.
- ASTM D7979-17. Standard Test Method for Determination of PFAS in Water by LC-MS/MS, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017.
- Mullin L., Burgess J. Ultra Low-Level Detection of PFAS Using the PFC Analysis Kit. Waters Technology Brief 720005701EN, 2016.
Podobná PDF
Analysis of Legacy and Emerging Perfluorinated Alkyl Substances (PFAS) in Environmental Water Samples Using Solid Phase Extraction (SPE) and LC-MS/MS
2020|Waters|Aplikace
[ APPLICATION NOTE ] Analysis of Legacy and Emerging Perfluorinated Alkyl Substances (PFAS) in Environmental Water Samples Using Solid Phase Extraction (SPE) and LC-MS/MS Kari Organtini, 1 Ken Rosnack, 1 Douglas Stevens,1 and Euan Ross 2 1 Waters Corporation, Milford,…
Klíčová slova
legacy, legacypfas, pfascarboxylate, carboxylateemerging, emergingtelomer, telomerperfluorinated, perfluorinatedsulfonate, sulfonatewater, wateralkyl, alkylsubstances, substancesenvironmental, environmentalpftrida, pftridasamples, samplespftreda, pftredapfos
A DIRECT INJECT APPROACH FOR ANALYSIS OF LEGACY AND EMERGING PERFLUOROALKYL SUBSTANCES (PFAS) IN ENVIRONMENTAL WATER AND SOIL SAMPLES
2019|Waters|Postery
A DIRECT INJECT APPROACH FOR ANALYSIS OF LEGACY AND EMERGING PERFLUOROALKYL SUBSTANCES (PFAS) IN ENVIRONMENTAL WATER AND SOIL SAMPLES Kari Organtini, Ken Rosnack, and Douglas Stevens Waters Corporation, Milford, MA INTRODUCTION RESULTS AND DISCUSSION Soil Samples • Soil samples were…
Klíčová slova
fts, ftstelomer, telomersulfonates, sulfonatespfas, pfaspftreda, pftredawater, watersoil, soilclay, clayfosa, fosasamples, samplespftrida, pftridacarboxylates, carboxylatespfos, pfosfdea, fdeapfoa
DETERMINATION OF LEGACY AND EMERGING PERFLUOROALKYL SUBSTANCES IN GROUND AND SURFACE WATERS USING LC-MS/MS WITH DIRECT INJECTION
2019|Waters|Postery
DETERMINATION OF LEGACY AND EMERGING PERFLUOROALKYL SUBSTANCES IN GROUND AND SURFACE WATERS USING LC-MS/MS WITH DIRECT INJECTION Kari Organtini1, Ken Rosnack1, Douglas Stevens1, Jeremy Shia1 and Simon Hird2 1 Waters Corporation, 34 Maple Street, Milford MA 2 Waters Corporation, Altrincham…
Klíčová slova
pfas, pfasfts, ftstelomer, telomerfdea, fdeasulfonates, sulfonatestrueness, truenessfosa, fosaperfluoroalkyl, perfluoroalkylmethod, methodacids, acidsestime, estimewater, watersample, sampledetection, detectionbioaccumulative
Waters Application Notes - Environmental
2019|Waters|Příručky
Waters Application Notes Environmental Industrial growth. Agricultural processes. Municipal waste. Each poses a very real threat to the environment and human health. It is critical that governments and businesses seek out the most effective analytical innovations to detect and identify…
Klíčová slova
cobr, cobrwater, watermicrocystin, microcystinesi, esiapgc, apgclegacy, legacypfas, pfascarboxylate, carboxylatemicrocystins, microcystinscocl, coclpfass, pfasssulfonate, sulfonatexevo, xevousing, usingwaters