Targeted PFAS Analysis in Industrial Wastewater Using the Agilent 6475 Triple Quadrupole LC/MS System

Význam tématu

Per- a polyfluorované látky (PFAS) tvoří skupinu chemikálií s pevným vazebným charakterem C–F snášejícím degradaci. Jejich průmyslové využití a související emise do odpadních vod představují environmentální a regulační výzvu. Schválené metody pro jejich detekci musí splňovat přísné požadavky na citlivost, přesnost a reprodukovatelnost s ohledem na rostoucí regulaci v rámci EPA, EU POPs i REACH.

Cíle a přehled studie / článku

Studie popisuje cílenou kvantifikaci 71 původních a 37 izotopově značených PFAS v odpadních vodách z průmyslových provozů. Hlavním cílem bylo vyvinout a ověřit analytický pracovní postup, který poskytuje nízké detekční limity, vynikající linearitu a spolehlivou reprodukovatelnost pro široké spektrum PFAS za použití LC/TQ hmotnostní spektrometrie.

Použitá metodika

Vzorky odpadních vod byly připraveny podle modifikovaného postupu EPA Method 1633. Základní kroky zahrnují:

• Odběr 10 mL vzorku, úprava pH na 6–7 a přidání extracních interních standardů (EIS).
• Solid phase extraction (SPE) s využitím Agilent Bond Elut PFAS WAX kazet a následné vyčištění na Carbon S kazetě.
• Sušení eluátu pod dusíkovým proudem a rekonstituce do methanol/voda s neextrahovanými standardy (NIS).
• Chromatografická separace pomocí vysoce výkonného UHPLC s gradientem methanol/ammonium octan v proudu 0,4 mL·min–1.
• Detekce a kvantifikace pomocí Agilent 6475 Triple Quadrupole LC/MS s režimem MRM podle Agilent PFAS databáze.

Použitá instrumentace

• UHPLC Agilent 1290 Infinity II s kolonkou ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18 (2,1×100 mm, 1,8 µm).
• MS Agilent 6475 Triple Quadrupole LC/MS se zdrojem Agilent AJS ESI v negativní ionizaci.
• Polyfluorinované látky neobsahující HPLC kit (Agilent PFC-free kit) pro minimalizaci kontaminací.
• SPE kazety Agilent Bond Elut PFAS WAX (p/n 5610-2152) a Carbon S kazety (p/n 5610-2082).

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala následující analytické parametry:

• Limit kvantifikace (LOQ) ≤ 5 ng·L–1 pro 93 % sledovaných látek, splňující požadavky EPA 1633.
• Linearita s %RSE ≤ 20 % v pracovních koncentracích od jednotek do desítek tisíc ng·L–1.
• Přesnost (spike recovery) v rozsahu 50–130 % pro 99 % analyzovaných PFAS, koeficient varibility ≤ 17 %.
• Identifikace více než 10 původních PFAS (včetně PFOA, PFOS, PFBA, PFBS a dalších) v reálných vzorcích odpadních vod s opakovatelnými výsledky.

Přínosy a praktické využití metody

Vyvinutý postup nabízí robustní řešení pro průmyslové provozy i environmentální laboratoře, které požadují:

• Spolehlivé monitorování emisí PFAS v odpadních vodách.
• Soulad s nejnovějšími požadavky EPA Method 1633, EU POPs a REACH.
• Rychlou a citlivou analýzu širokého spektra sloučenin PFAS v jediné dávce.

Budoucí trendy a možnosti využití

Směřování dalšího výzkumu a implementace:

• Automatizace a miniaturizace přípravy vzorků pro vyšší propustnost.
• Rozvoj vysokorychlostních screeningových metod (HRMS) pro objev nových PFAS.
• Integrace datových platforem a AI pro lepší interpretaci environmentálních dat.
• Zavádění standardizovaných protokolů v průmyslové praxi a regulaci.

Závěr

Analýza cíleného spektra PFAS v průmyslových odpadních vodách s použitím LC/TQ a SPE Bond Elut PFAS WAX prokázala vynikající citlivost, přesnost a reprodukovatelnost. Navržená metoda plně vyhovuje požadavkům EPA 1633 a poskytuje efektivní nástroj pro environmentální monitoring a regulaci.

Reference

• Barisci S., Suri R. Occurrence and Removal of Poly/Perfluoroalkyl Substances (PFAS) in Municipal and Industrial Wastewater Treatment Plants. Water Science & Technology. 2021, 84(12): 3442–3468.
• Jones C., Ciccum E. Water Supply Challenges for the Semiconductor Industry. Semiconductor-Digest. 2022, October 24.
• Kunacheva C. et al. Mass Flows of Perfluorinated Compounds (PFCs) in Central Wastewater Treatment Plants of Industrial Zones in Thailand. Chemosphere. 2011, 83: 737–744.
• Wang S. et al. First Report of a Chinese PFOS Alternative Overlooked for 30 Years: Its Toxicity, Persistence, and Presence in the Environment. Environmental Science and Technology. 2013, 47: 10163–10170.
• OECD. Portal on Per and Poly Fluorinated Chemicals, Country Information.
• EPA Method 1633: Analysis of Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Aqueous, Solid, Biosolids, and Tissue Samples by LC-MS/MS. EPA 821-R-24-001. 2024.
• 40 CFR Appendix B to Part 136. Definition and Procedure for the Determination of the Method Detection Limit. Revision 2. 2023.