Analysis of Legacy and Emerging Perfluorinated Alkyl Substances (PFAS) in Environmental Water Samples Using Solid Phase Extraction (SPE) and LC-MS/MS

Význam tématu

Perfluorované alkylové látky (PFAS) představují perzistentní a bioakumulativní kontaminanty, široce používané v průmyslu i spotřebě. Díky své odolnosti se hromadí ve vodním prostředí a kontaminují povrchové i podzemní vody i odpadní vody. Regulace v USA a Evropě stanovují velmi nízké limity pro PFOS a PFOA (70 ng/L v USA, 0,65 ng/L průměrně v Evropě), což vyžaduje vysoce citlivé analytické metody. Metoda SPE v kombinaci s LC–MS/MS nabízí cestu k dosažení požadované citlivosti a spolehlivosti stanovení jak tradičních, tak nově vznikajících PFAS.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo ověřit aplikaci postupů ISO 25101 pro extracI vody pomocí SPE Oasis WAX s následnou analýzou na UPLC–MS/MS (Xevo TQ-S micro) za účelem kvantifikace legacy a emerging PFAS v různých typech vodních matric (povrchová, podzemní, odpadní voda). Studie podrobně popisuje optimalizovaný protokol extrakce, chromatografické podmínky, parametry MRM a validační parametry metody.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda byla založena na ISO 25101, rozšířené o seznam nových PFAS sloučenin (např. GenX, PFEESA, PFMBA). Extrakce pomocí Oasis WAX SPE (150 mg, 6 cc) z 250 mL vzorku poskytla koncentraci analyzátů 250×. Eluce metanolem/ammóniovou vodou a koncentrační krok na suchu pod dusíkem zajistily nízké detekční limity.

• ACQUITY UPLC I-Class PLUS s PFAS Analysis Kit (PEEK tubing)
• Column ACQUITY UPLC BEH C18, 2.1×100 mm, 1.7 µm
• Xevo TQ-S micro, ESI-, MassLynx Software
• Oasis WAX SPE cartridge (p/n 186009345)
• PFAS Analysis Kit (p/n 176004548)

Chromatografická separace probíhala gradientem vody:methanol (2 mM acetát) na 22 min. Kvantifikační parametry MRM optimalizované v QuanOptimize byly nastaveny pro více než 40 sloučenin.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje detekčních limitů v řádu 0,01–2 ng/L ve vzorku (sub-ng/L až pg/L) pro většinu PFAS. Kalibrace vykazují linearitu R2>0,99 přes rozsah 2–5000 ng/L v koloně. Recoveries bez korekce se pohybují mezi 75–130 %, upravené recoveries po použití izotopových interních standardů zlepšují přesnost. Opakovatelnost (%RSD) pro šestnásobné replikáty je <15 % (většina hodnot <10 %). Robustnost LC–MS/MS byla ověřena 20 opakovanými injekcemi extraktu povrchové vody, kde %RSD plošného signálu PFAS <10 % a stabilní ionové poměry i retenční časy.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda SPLITA robustní, citlivá a splňuje limity EU a US EPA pro PFOS a PFOA. umožňuje rutinní monitoring legacy i emerging PFAS ve vodách různých matric. Vyžaduje standardní laboratoř s UPLC–MS/MS vybavením a prověřenými nízkopozadovými komponentami (PFAS-free).

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozšíření metodiky na širší škálu PFAS, optimalizace SPE pro méně rozpustné dlouhořetězcové karboxyláty, automatizace extrakce a zvyšování citlivosti MS detekce. Zavedení standardizovaných souborů emerging PFAS a validace pro nové environmentální matice.

Závěr

Popsaná SPE–UPLC–MS/MS metoda poskytuje spolehlivou a vysoce citlivou cestu pro kvantifikaci legacy i emerging PFAS v environmentálních vodách. Dosažené detekční limity, linearita, přesnost a robustnost potvrzují vhodnost metody pro regulační i výzkumné účely.

Reference

1. EPA. PFOA and PFOS Drinking Water Health Advisories, 2016.
2. Directive 2013/39/EU of the European Parliament and of the Council, 2013.
3. Organtini K., Cleland G., Rosnack K. Large Volume Direct Injection Method for PFAS Analysis (ASTM 7979), Waters Application Note 720006329en, 2018.
4. ISO 25101:2009 Water Quality – Determination of PFOS and PFOA – SPE and LC/MS, International Standard, 2009.
5. Mullin L., Burgess J. Ultra Low-Level Detection of PFAS Using the PFC Analysis Kit, Waters Technology Brief 720005701en, 2016.