Direct Injection Screening Method for Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Drinking Water Using the High Resolution Time of Flight Mass Spectrometer, the Xevo™ G3 QTof

Význam tématu

Per- a polyfluoroalkylové látky (PFAS) představují skupinu vysoko perzistentních organofluorovaných sloučenin používaných v průmyslu pro jejich hydrofobní a termostabilní vlastnosti. Díky trvalé akumulaci v životním prostředí a spojení se zdravotními riziky je nutné vyvíjet citlivé a spolehlivé metody sledování jejich výskytu v pitné vodě.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této studie bylo demonstrovat provozuschopnost workflow pro screening známých i neznámých PFAS pomocí přímé injekce vzorku pitné vody do vysoce přesného QTof hmotového spektrometru Xevo G3 a softwaru UNIFI v waters_connect. Studie hodnotila citlivost, dynamický rozsah a schopnost rozlišit lineární a větvené izomery.

Použitá instrumentace

• ACQUITY Premier UPLC system vybaven PFAS izolátorem a PFAS kitem (p/n 205000588, 205000589).
• Analytické kolony: ACQUITY Premier BEH C18 (1,7 µm, 2,1 × 100 mm) a Atlantis Premier BEH C18 AX isolator (5 µm, 2,1 × 50 mm).
• Xevo G3 QTof hmotový spektrometr s elektronegativní ESI (m/z 50–1200, 4 Hz) a lockmass leucine enkephalin (m/z 554,2620).

Metodika

• Přímá injekce 10 µL vzorku pitné vody (tap, filtrovaná, MilliQ) bez předúpravy.
• Mobilní fáze A: 95:5 voda:methanol + 2 mM amonný acetát; fáze B: 100 % methanol + 2 mM amonný acetát.
• Gradientní eluce od 2 % do 95 % fáze B během 10 min při průtoku 0,3 mL/min; teplota kolony 35 °C, autosampler 6 °C.
• Analýza standardní směsi 46 PFAS v rozsahu 0,5–5000 ng/L (triplikáty); akvizice v režimu MSE.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekce 30 z 46 PFAS při LOD ≤ 5 ng/L, dynamický rozsah přes 3 řády velikosti koncentrace.
• Hmotová přesnost ≤ 3 ppm, linearita kalibračních křivek R2 > 0,99 (1/X zátěžení).
• Chromatografické rozlišení lineárních a větvených izomerů (např. PFOS, N-MeFOSAA) potvrzené fragmentačními daty.
• Ve vzorcích pitné vody byla zjištěna PFHxA na úrovni 5 ng/L (hmotová přesnost –0,3 ppm).

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlý a nevyčerpávající screening PFAS bez nutnosti SPE – úspora času i materiálu.
• Možnost souběžné kvalitativní i kvantitativní analýzy známých i neznámých látek díky HRMS a knihovnám UNIFI.
• Retrospektivní vyhledávání nových PFAS ve stávajících datových souborech.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření databází PFAS a implementace pokročilých de novo identifikačních workflow.
• Optimalizace zdrojových parametrů, zvýšení injekčního objemu pro nižší LOD.
• Spojení HRMS s NMR pro potvrzení struktur nově objevených fluorovaných sloučenin.

Závěr

Workflow přímé injekce do UPLC-QTof Xevo G3 v kombinaci s HRMS screeningem v aplikaci UNIFI nabízí robustní a citlivý přístup pro monitoring PFAS v pitné vodě. Metoda umožňuje kvalitativní i kvantitativní analýzu s minimem předúprav vzorku a poskytuje platformu pro budoucí rozvoj neznámých PFAS screeningových strategií.

Reference

1. Giesy JP, Kannan K. Global Distribution of Perfluorooctane Sulfonate in Wildlife. Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 1339–1342.
2. Pan CG et al. PFAS in Waste Water Treatment Plants and Drinking Water Treatment Plants. Water Res. 2016, 106, 562–570.
3. Podder A et al. PFAS as Contaminant of Emerging Concern in Surface Water. J. Hazard. Mater. 2021, 419, 126361.
4. Travis DR. Evidence that There are Two Forms of Fluoride in Human Serum. Nature 1968, 27, 1050–1051.
5. Hansen KJ et al. Compound-specific Quantitative Characterisation of Organic Fluorochemicals. Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 766–770.
6. Dickman RA, Aga DS. Review of Toxicity, Sequestration, and Degradation of PFAS. J. Hazard. Mater. 2022, 436, 129120.
7. EU Reference Laboratory. Guidance Document on PFAS Analysis in Food and Feed. May 2022.
8. Stockholm Convention on POPs. Text of the Convention. 2019.
9. US EPA Method 1633 (4th Draft). Analysis of PFAS in Aqueous and Solid Samples. July 2023.
10. Adams S et al. Analysis of PFAS in Animal Products by LC-MS/MS. Waters App. Note 2023, 720008108.
11. Organtini K et al. Analysis of PFAS According to EPA 1633 Part 1. Waters App. Note 2023, 720008117.
12. US EPA CompTox Chemicals Dashboard. PFASMaster List. 2023.
13. Charbonnet JA et al. Communicating Confidence of PFAS Identification via HRMS. Environ. Sci. Technol. Lett. 2022, 9, 473–481.
14. US EPA Method 533. PFAS in Drinking Water by LC-MS/MS. Nov 2019.
15. NIST Public Data Repository. Suspect List of PFAS. 2023.
16. Camdzic D et al. Quantitation of Total PFAS by Fluorine NMR. Anal. Chem. 2023, 95, 5484–5488.
17. Schymanski EL et al. Non-target Screening with HRMS: Collaborative Trial. Anal. Bioanal. Chem. 2015, 407, 6237–6255.
18. Towhig M et al. Non-targeted Analyses of PFAS in Environmental Samples. Waters App. Note 2021, 720007184.
19. Khoury-Hollins H et al. Optimization of PFAS Source Parameters on Xevo G3 QTof. Waters App. Note 2024, 720008118.