Determination of Per and Polyfluoroalkyl Substances in Soils Using Carbon S SPE by LC/MS/MS

Význam tématu

Per- a polyfluoroalkylové látky (PFAS) patří mezi perzistentní organické kontaminanty s širokým průmyslovým i spotřebitelským využitím. Jejich vysoká stabilita a toxikologické riziko vedou k prioritnímu monitoringu v životním prostředí. Půda představuje důležité rezervoárové médium, odkud se PFAS mohou dostávat do podzemních vod či potravního řetězce. Efektivní a spolehlivá analytická metoda s dostatečnou citlivostí a selektivitou je proto nezbytná pro environmentální hodnocení a kvalitativně-kvantitativní kontrolu kontaminace.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl navrhnout a ověřit multikomponentní analytický postup pro stanovení 59 PFAS v různých půdních matricích (písčitá hlína, rašelina, ornice). Pro extrakci byl použit základní metanolový postup s 1 % amoniaku, následovaný pasážním čištěním pomocí SPE sorbentu Agilent Bond Elut Carbon S. Kvantifikace probíhala pomocí LC/MS/MS s využitím stabilně izotopově značených standardů (isotope dilution).

Použitá metodika a instrumentace

Postup extrakce:

• Odebrání 2 g půdy do centrifugační zkumavky.
• Spiking s cílovou PFAS směsí a izotopově značenými analogy.
• Extrahování 10 mL 1 % NH₃ v methanolu za rotace 1 h.
• Centrifugace (1 900 rpm, 10 min), sběr supernatantu.
• Předeprání SPE kazety Carbon S dvěma 5 mL objemy methanolu.
• Pasážní SPE čištění pod gravitací, eluát neutralizace 50 µL octové kyseliny.
• Dopočítání objemu vodou, přidání vnitřního standardu.

Instrumentace:

• LC systém: Agilent 1290 Infinity II s PFC-free HPLC konverzní sadou (Agilent InfinityLab PFC-free kit).
• Kolona: ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18, 2,1×100 mm, 1,8 µm; InfinityLab PFC delay column 4,6×30 mm.
• MS/MS: Agilent 6470B triple quadrupole s Jet Stream ESI zdrojem.
• Řídicí a vyhodnocovací software: Agilent MassHunter, PFAS MRM databáze.

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrační křivky (6 úrovní, 0,25–2,5 ng/mL) vykázaly váženou regresi 1/x s výraznou linearitou, průměrná přesnost 89,5–99,9 % a RSD < 15 %. Kontrolní vzorek při 2 ng/mL potvrdil přesnost 74,7–99,7 %. Metodické meze (MRL) byly stanoveny na 0,625 ng/g (většina PFAS), včetně odhadu blanků (Cartridge rinsate, extrakční blanky). U písčité hlíny byly průměrné recovery 99,9 % (RSD 13,5 %) při nízkém spiku a 99,2 % (RSD 8,5 %) při vysokém spiku. U rašeliny a ornice bylo zjištěno, že pasážní SPE výrazně redukuje barevné zabarvení extraktů a eliminuje matriční efekty, zejména u časně elutujících PFBA, kde docházelo ke zkreslení tvaru píku a posunu retence bez čištění.

Přínosy a praktické využití metody

Navržená metoda nabízí:

• Vysokou přesnost a reprodukovatelnost stanovení širokého spektra PFAS v půdách.
• Nízké detekční a kvantifikační limity vhodné pro monitoring environmentálních reziduí.
• Efektivní odstranění barevných a organických interferencí pomocí SPE Carbon S.
• Široké uplatnění v environmentálních laboratořích, QA/QC v průmyslu i v akademickém výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metody o další per- a polyfluorované prekurzory, aplikace na sedimenty a sloučeniny s vyšší molekulární hmotností, optimalizace pro automatizované high-throughput platformy a integrace s HRMS pro nekcízené screeningy. Dále je perspektivní miniaturizace extrakčních kroků a implementace zelených rozpouštědel.

Závěr

Použití Agilent Bond Elut Carbon S SPE kazet v kombinaci s LC/MS/MS přináší robustní, citlivou a odborně validovanou metodu pro kvantitativní stanovení 59 PFAS v různých půdních matricích. Přesnost, reprodukovatelnost a efektivní matriční čištění umožňují spolehlivé vyhodnocení environmentálních vzorků.

Reference

1. Weil R.R., Brady N.C. Soil Architecture and Physical Properties. In The Nature and Properties of Soils, 15th ed.; Pearson: Harlow, 2017; p. 122.
2. Zhao L., Wei T. Determination of Multiclass, Multiresidue Pesticides in Spring Leaf Mix by Captiva EMR–HCF Cleanup and LC/MS/MS. Agilent Technologies Application Note 5994-4765EN, 2022.
3. Giardina M. Analysis of Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Soil Extracts. Agilent Technologies Application Note 5994-2999EN, 2021.
4. Giardina M., Sun N.L. Analysis of Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Drinking Water using SampliQ Weak Anion Exchange SPE. Agilent Technologies Application Note 5994-3616EN, 2021.
5. EPA Method 533: Determination of Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Drinking Water by Isotope Dilution Anion Exchange SPE and LC-MS/MS. U.S. Environmental Protection Agency, 2019.