Determination of per- and polyfluorinated alkyl substances (PFAS) in drinking water

Význam tématu

Monitoring PFAS v pitné vodě je klíčový pro ochranu zdraví a životního prostředí, protože tyto látky odolávají běžným procesům rozkladu a mohou se hromadit v organismu. Regulace americké Agentury pro ochranu životního prostředí (EPA) prostřednictvím Metody 533 vyžaduje spolehlivé a citlivé stanovení krátkořetězcových i dlouhořetězcových PFAS v rozsahu jednotek ng/L.

Cíle a přehled studie / článku

Článek popisuje vývoj a validaci automatizovaného postupu pro extrakci per- a polyfluorovaných alkylových látek z pitné vody pomocí systému AutoTrace 280 PFAS v souladu s požadavky Metody 533 EPA. Zaměřuje se na analýzu 25 cílových PFAS sloučenin za použití výkonného spojení SPE–UHPLC–MS/MS.

Použitá metodika

• Příprava vzorku: Do 250 mL vzorku pitné vody se přidá 250 mg uhličitanu amonného pro zneaktivnění volného chloru a předzměření se vzorek obohatí o izotopově značené interní standardy.
• Automatizovaná SPE: Extrakce využívá WAX kartridže (6 mL, 0,5 g) na systému AutoTrace 280 PFAS se sekvencí kondicionace, naložení vzorku, oplachu a eluční fáze (MeOH s 2 % hydroxidu amonného).
• Koncentrace a rekonstituce: Eluát se vysuší dusíkem při 55–60 °C, obnoví v 1 mL 80/20 MeOH/voda a doplní o výkonové standardy pro korekci.
• Chromatografie a hmotnostní spektrometrie: UHPLC gradientní eluce na kolóně Acclaim 120 C18 (2,1 × 150 mm, 2,2 µm) s izolátorem Hypersil BDS C18, detekce SRM režimem na TSQ Fortis QqQ v neg. ESI.
• Kalibrace a kvantifikace: Izotopové ředicí standardy a výkonové standardy umožňují kvantifikaci pomocí vnitřní standardní metody, rozsah kalibrace 0,1–100 ng/L s r2 ≥ 0,99.
• Validace: Stanovení LCMRL (1,6–9,5 ng/L), MDL, přesnost a správnost podle EPA 533.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Dionex AutoTrace 280 PFAS SPE systém
• Thermo Scientific Vanquish Flex UHPLC
• Thermo Scientific TSQ Fortis triple quadrupole MS
• Thermo Scientific PFC-free kit (tubing, filtry, vials)
• Chromatografické kolóny: Acclaim 120 C18 a Hypersil BDS C18 isolátor
• Organomation OA-SYS zahřívací systém

Hlavní výsledky a diskuse

• Systém vykazuje extrémně nízké pozadí PFAS díky inertním materiálům a PFC-free komponentám, což umožňuje spolehlivou detekci na ng/L úrovni.
• LCMRL hodnoty všech 25 analyzovaných PFAS se pohybují od 1,6 do 9,5 ng/L, MDL pod 5 ng/L pro většinu sloučenin.
• Kalibrace je lineární s koeficientem r2 ≥ 0,99 a střední odchylka menší než ±20 %.
• Přesnost a správnost v reagentní i pitné vodě pro spiking 10 a 80 ng/L prokázaly recovery 85–124 % a RSD < 15 %.
• Test carryover neprokázal významný přenos (< 1/3 LCMRL) po extrémním zatížení vzorku.

Přínosy a praktické využití metody

• Automatizovaná SPE šetří čas, snižuje spotřebu rozpouštědel a eliminuje ruční manipulaci, což minimalizuje variabilitu.
• Workflow je vhodný pro rutinní analýzu pitných vod v akreditovaných laboratořích v souladu s EPA 533.
• Možnost rychlé adaptace na další vodné a environmentální matrice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření Metody 533 o další PFAS skupiny a nové perfluorované látky (krátkořetězcové, fluorované etery apod.).
• Integrace s HRMS pro screening neznámých PFAS a metabolitů.
• Zelené chemické postupy: snižování objemu vzorku, spotřeby organiky a optimalizace recyklace kartridží.
• Větší automatizace a robotizace pro zvýšení throughput v komerčních a státních laboratořích.

Závěr

Automatizovaný systém AutoTrace 280 PFAS ve spojení s UHPLC–MS/MS nabízí robustní, citlivou a reprodukovatelnou metodu pro simultánní stanovení 25 PFAS v pitné vodě. Splňuje požadavky EPA Metody 533, včetně nízkého pozadí, nízkých LCMRL, vysoké linearity a vynikající přesnosti i správnosti analýzy.

Reference

1. U.S. EPA. Method 533, Determination of Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Drinking Water by Isotope Dilution Anion Exchange Solid Phase Extraction and Liquid Chromatography/Tandem Mass Spectrometry, 2019.
2. Rahman, M.F.; Peldszus, S.; Anderson, W.B. Behaviour and fate of perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances in drinking water treatment: a review. Water Research, 2014, 50, 318–340.
3. Wilhelm, M.; Bergmann, S.; Dieter, H.H. Occurrence of perfluorinated compounds in drinking water of North Rhine-Westphalia, Germany and new approach to assess drinking water contamination by shorter-chained C4-C7 PFCs. Int. J. Hyg. Environ. Health, 2010, 213(3), 224–232.
4. Ahrens, L.; Taniyasu, S.; Yeung, L.W.Y.; Yamashita, N.; Lam, P.K.S.; Ebinghaus, R. Distribution of polyfluoroalkyl compounds in water, suspended particulate matter and sediment from Tokyo Bay, Japan. Chemosphere, 2010, 79(3), 266–272.
5. Ullah, S.; Alsberg, T.; Berger, U. Simultaneous determination of perfluoroalkyl phosphonates, carboxylates, and sulfonates in drinking water. J. Chromatogr. A, 2011, 1218(37), 6388–6395.
6. U.S. EPA. EPA Press Office, Dec 2019, Announcement of new method to test additional PFAS in drinking water.
7. U.S. EPA. Lowest concentration minimum reporting level (LCMRL) calculator, Method 533 guidance.