Determination of per- and polyfluorinated alkyl substances (PFAS) in drinking water using automated solid-phase extraction and LC-MS/MS

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) představují třídu vysoce perzistentních chemikálií s rozsáhlým průmyslovým využitím a prokazatelnými negativními dopady na životní prostředí a lidské zdraví.
Jsou vysoce rozpustné ve vodě, bioakumulativní a odolné vůči degradaci, což vyvolává nutnost citlivého, spolehlivého a standardizovaného sledování v pitné vodě.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo ověřit a optimalizovat plně automatizovaný postup extrakce pevnou fází (SPE) pomocí systému Thermo Scientific Dionex AutoTrace 280 PFAS v souladu s US EPA Method 537.1.
Metoda zaměřena na stanovení 18 vybraných PFAS v objemech vzorků 250 mL až 4 L pitné vody, včetně vývoje protokolu pro nízký systémový background.

Použitá metodika a instrumentace

Postup zahrnuje:

• Uchování vzorků: Přidání pufru Trizma a surrogátních standardů před extrakcí.
• Automatizovaná SPE: Tři metody - kondicionace a naložení vzorku, eluční krok v MeOH a čištění cest pro eliminaci zbytkových PFAS.
• Evaporace a rekonstituce: Koncentrace eluátu na sucho, následné doplnění do 1 mL MeOH/Voda (96:4) a přídavek interních standardů.
• Chromatografie: UHPLC Vanquish Flex Duo s PFC-free kitem a izolační kolonkou (Hypersil BDS C18) pro minimalizaci pozadí, analytická kolona Accucore RP-MS.
• Detekce: ESI(-) triple kvadrupólový MS (TSQ Fortis) v režimu SRM s optimalizovanými přechody pro každou sloučeninu.
• Kalibrace: 9 bodů v rozsahu 0,1–100 µg/L, linearita nebo kvadratická regrese s nutností nuceného průchodu nulou, r2 > 0,99.
• Výpočet LCMRL a MDL: LCMRL 0,20–3,5 ng/L, MDL 0,30–2,5 ng/L dle EPA protokolu.

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatografický běh 18 PFAS proběhl za 15 min s asymetrií píků 0,8–1,2.
Systém PFAS-free komponent a pravidelné čištění vzorkovacích cest udržely backgroundní signál pod 1/3 MRL.
Kalibrační křivky vykázaly vysokou linearitu, LCMRL a MDL splnily nebo překročily požadavky EPA 537.1.
Testy přesnosti a opakovatelnosti (16 a 80 ng/L) prokázaly recovery 84–123 % a RSD < 10 % pro všechny analyty.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace SPE snižuje pracovní náročnost a chyby operátora a zlepšuje reprodukovatelnost extrakce.
Metoda je citlivá, robustní a vhodná pro rutinní monitorování kvality pitné vody ve výzkumných i průmyslových laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k on-line SPE, miniaturizaci spotřebního materiálu a integraci s vysoce rozlišovacími hmotovými spektrometry.
Rozšíření aplikace na další matrice (povrchové vody, sedimenty, biologické vzorky) a adaptace na nové regulace PFAS.
Implementace zelených rozpouštědel a optimalizovaných polymerových sorbentů pro udržitelnější analytiku.

Závěr

Automatizovaný systém AutoTrace 280 PFAS v kombinaci s LC-MS/MS uspokojivě splňuje požadavky US EPA Method 537.1.
Metoda nabízí vysokou citlivost, nízký background, vynikající přesnost a opakovatelnost, a je dobře použitelná pro rutinní stanovení PFAS v pitné vodě.

Reference

1. US EPA. Basic Information about Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS).
2. National Institute of Environmental Health Sciences. Polyfluoroalkyl Substances (PFAS).
3. US EPA. Drinking Water Health Advisories for PFOA and PFOS.
4. US EPA. EPA Method 537.1 “Determination of selected per- and polyfluorinated alkyl substances in drinking water by SPE and LC/MS/MS,” November 2018.