Simultaneous Quantification of Multiclass PFAS in Biosolids Using a Single Extraction Method and the Agilent 6495 Triple Quadrupole LC/MS

Význam tématu

Biosludě z odpadních vod často obsahují per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS), které díky své perzistenci a toxicitě představují environmentální a zdravotní riziko. Aplikace biosolí na zemědělské či rekultivační pozemky může vést k uvolňování PFAS do půdy, podzemních i povrchových vod a jejich akumulaci v potravním řetězci.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo navrhnout a ověřit jednoduchou, robustní metodu pro simultánní extrakci a kvantifikaci 44 různých PFAS ze vzorků biosolí pomocí jediné extrakční procedury a LC/MS/MS systému Agilent 1290 Infinity II spojeného s triple kvadrupólem 6495. Metoda byla validována na 19 reálných vzorcích odebraných z čistíren odpadních vod v Austrálii.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly homogenizovány, lyofilizovány, mleté a 0,5–1 g suché hmoty bylo extrahováno 10 mM NaOH v metanolu s vnitřními standardy (25 ng). Po sonikaci a přes noc proběhlo čištění disperzní SPE sorbenty C18 a PSA. Extrakty byly neutralizovány octovou kyselinou, filtrovány pomocí polyethersulfone PES stříkačkového filtru a injektovány do LC/MS.

Instrumentace:

• Agilent 1290 Infinity II LC s kolónou ZORBAX Eclipse Plus RRHD C18 (3,0 × 50 mm, 1,8 μm)
• Agilent 6495 Triple Quadrupole LC/MS s ESI v záporném režimu
• Gradientní eluční fáze: 5 mM uhličitan amonný ve vodě (A) a v metanolu (B), průtok 400 μL/min, doba analýzy 15 min
• MRM detekce dvou přechodů na každou sloučeninu, kvantifikace izotopovou ředicí metodou

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala průměrné zotavení PFAS v kontrolních vzorcích (2 ng/g) v rozmezí 70–130 % (výjimky 6:8 PFPiA 67 %, 8:8 PFPiA 69 %, FOSAA 44 %, 3:3 FTCA 172 %), přičemž analýza slepých vzorků neprokázala významné pozadí. Ve všech 19 biosolidech bylo detekováno celkem 44 PFAS s průměrným součtem 260 ng/g (rozpětí 4,2–910 ng/g). Nejčastěji a v nejvyšších hladinách se vyskytly perfluorokarboxyláty (PFCAs) a perfluorosulfonáty (PFSAs), diPAPs byly detekovány v 94 % vzorků. Ostatní podtřídy, jako PFPiAs, FOSAs nebo PFEC/SAs, se objevily vzácně a v nízkých koncentracích (<3 ng/g).

Přínosy a praktické využití metody

Navržená metoda umožňuje rychlou a efektivní analýzu širokého spektra PFAS v komplexních matricích biosolí jedním extrakčním postupem a krátkým chromatografickým během. Díky dobré návratnosti, nízkým detekčním limitům a vysoké opakovatelnosti je vhodná pro monitoring environmentálních i potravinářských rizik spojených s PFAS.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodu lze rozšířit o další emergentní PFAS a jejich metabolity a adaptovat na jiné složité matrice (půdy, sedimenty, potraviny). Vývoj nanočásticových extrakčních postupů, online SPE či vysokorozlišovací MS by mohl dále zlepšit citlivost a selektivitu. Integrace do rutinních workflow v laboratořích a sledování trendů v legislativě PFAS posílí prevenci environmentální kontaminace.

Závěr

Použití LC/MS/MS systému Agilent 1290 Infinity II a 6495 triple kvadrupólu spolu s jednoduchou extrakcí umožňuje spolehlivou, rychlou a simultánní analýzu 44 multic přesných PFAS v biosolích. Metoda byla úspěšně validována na reálných vzorcích a nabízí praktické řešení pro environmentální monitoring a hodnocení rizik PFAS.

Reference

1. United States Environmental Protection Agency. Research on Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS).
2. Washington J. W. et al. Concentrations, Distribution, and Persistence of Perfluoroalkylates in Sludge-Applied Soils near Decatur, Alabama, USA. Environ. Sci. Technol. 2010.
3. Yoo H. et al. Quantitative determination of perfluorochemicals and fluorotelomer alcohols in plants from biosolid-amended fields. Environ. Sci. Technol. 2011.
4. Moodie D. et al. Legacy and emerging PFAS in Australian biosolids. Chemosphere. 2021.
5. Wang Z. et al. A never-ending story of PFASs? Environ. Sci. Technol. 2017.
6. Wellington Laboratories. Reference and Handling Guide: Perfluoroalkyl Compounds. 2018.
7. Houde M. et al. Biomagnification of PFAS in the Bottlenose Dolphin Food Web. Environ. Sci. Technol. 2006.
8. Coggan T. L. et al. Analysis of >50 Legacy and Emerging PFAS in Water Using the Agilent 6495B Triple Quadrupole LC/MS. Agilent application note. 2019.
9. Coggan T. L. et al. A Single Analytical Method for 53 PFAS in Aqueous Matrices. Anal. Bioanal. Chem. 2019.