Analysis of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Accordance With EPA 1633 Part 1: Establishing and Assessing the Method

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) představují širokou skupinu ekologicky perzistentních kontaminantů, které se akumulují v životním prostředí a biologických matricích. Vzhledem k jejich toxicitě a odolnosti vůči degradačním procesům je spolehlivá a citlivá analýza nezbytná pro monitorování vod, půd, biosolí a tkání a pro plnění legislativních požadavků (Clean Water Act, DoD monitoring).

Cíle a přehled studie

Cílem této studie je představit první část komplexního pracovního postupu pro aplikaci EPA Method 1633 na analýzu PFAS v nepitných vodách. Konkrétně se zaměřuje na:

• stanovení LC-MS/MS metody na systému ACQUITY Premier BSM FTN LC spojeném s Xevo TQ Absolute;
• ověření výkonnosti metody (retence, citlivost, kalibrace, iontové poměry) s využitím waters_connect pro kvantifikaci.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky (povrchové a podzemní vody, odpadní vody) byly připraveny dle EPA 1633 SPE protokolu s Oasis WAX a GCB čištěním, přičemž u vod byly objemy redukovány na 250 mL (koncentrační faktor 50×).

Instrumentace:

• LC systém: ACQUITY Premier BSM FTN s filtračním modulem FTN;
• Column set: ACQUITY Premier BEH C18 2.1×50 mm, 1.7 µm + isolátor Atlantis Premier BEH C18 AX 2.1×50 mm, 5 µm;
• Mobilní fáze: 2 mM NH₄OAc ve vodě (A) a v acetonitrilu (B); gradient 11 min;
• MS: Xevo TQ Absolute, ESI–, MRM metoda pro 40 cílových PFAS a 31 izotopově značených interních standardů;
• Softwarové zpracování: waters_connect for Quantitation.

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace LC gradientu s acetonitrilem zajistila alespoň 1 min odstup retence mezi PFOS a rušivými žlučovými kyselinami (TDCA, TCDCA, TUDCA).

Kalibrační křivky (průměrný RF) vykázaly linearitu s %RSD < 15 % pro všech 40 analyzovaných PFAS v rozsahu koncentrací až 20× nižších než v původní metodě. Minimální hladina kvantifikace (ML) byla potvrzena S : N ≥ 3.

Kalibrační verifikace (CV) injekce během osmidenní série batchů ukázaly stabilitu odpovědi v rámci ±30 % limitu, průměrná odchylka 3,75 %.

Retenční časy byly v průběhu 53 injekcí stabilní s maximální odchylkou 2,7 % (0,02 min) a iontové poměry v rozmezí ±50 % od referenční hodnoty (průměrná odchylka 3,28 %).

Zpracování izomerů (lineárních a rozvětvených) bylo automatizováno v waters_connect a vykazováno jako souhrnná hodnota.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá 11minutová analýza 40 PFAS minimalizuje čas na LC-MS/MS.
• Vyšší citlivost systému Xevo TQ Absolute umožňuje snížit objem vzorku, zrychlit přípravu a snížit náklady na přepravu a skladování.
• Robustní retence a stabilita kalibrace podporují dlouhodobé monitorovací programy.
• Integrované softwarové řešení waters_connect usnadňuje splnění metodologických požadavků a reporting.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se zveřejnění finální verze EPA 1633 (konec 2023) s multilaboratorní validací pro různé matrice. Další části série se budou věnovat optimalizaci výtěžnosti SPE, ověřování metody na půdách, biosolích a tkáních, a analýze reálných environmentálních vzorků. Případné rozšíření na nové PFAS a vysokodenní LC sloupce může zvýšit rozlišení složitých směsí.

Závěr

Prezentovaný LC-MS/MS protokol na platformě Waters splňuje všechny požadavky draftu EPA 1633: citlivost, rychlost, stabilitu a spolehlivost. Systém umožňuje efektivní sledování PFAS v různých objemech vzorku a širokém rozsahu matic, a nabízí uživatelsky přívětivé zpracování dat.

Reference

1. US EPA, Draft 4: Analysis of PFAS in Aqueous, Solid, Biosolids, and Tissue Samples by LC-MS/MS, červenec 2023
2. Organtini K. et al., Application Note 720006471: SPE a LC-MS/MS analýza PFAS ve vodách, Waters, 11 2022
3. Organtini K. et al., Application Note 720007855: Ultra-trace detekce PFAS v pitných vodách, Waters, 02 2023