Characterization of PFAS Chemicals in Anti-Fog Solutions Using Gas Chromatography, and High-Resolution Time-of-Flight Mass Spectrometry

Význam tématu

Anti-fog přípravky se běžně používají k udržení čistého a průzračného zorného pole u laboratorních, sportovních a ochranných brýlí. Zjištění přítomnosti per‐ a polyfluorovaných alkylovaných látek (PFAS) v těchto produktech je zásadní vzhledem k jejich perzistenci v životním prostředí, schopnosti bioakumulace a potenciální toxicitě.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo detailně prozkoumat složení anti-fog roztoků z komerčního trhu a identifikovat známé i dosud neznámé PFAS. Studie využila kombinaci GC-TOFMS pro rychlý screening a GC-HRTOFMS (vysokorozlišovací časově-of-letová hmotnostní spektrometrie) pro přesné stanovení molekulových vzorců.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky anti-fog roztoků byly připraveny ředěním 100 µL vzorku na 1 mL acetonem. Následovalo promíchání (vortex) a přímá injekce do GC-TOFMS a GC-HRTOFMS. Hlavní parametry instrumentace:

• GC-TOFMS: LECO Pegasus® BTX, zdroj EI, 10 spekter/s, rozsah m/z 50–1400
• GC-HRTOFMS: LECO Pegasus® HRT+, zdroje EI a PCI (CH₄), rozlišení až 50 000, 10 spekter/s
• Kolony: Rxi-5ms (20 m × 0,18 mm × 0,18 µm) a Rxi-5ms (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm)
• Teplotní program: 45 °C (1 min) → +8 °C/min do 250 °C (5 min)
• Datové zpracování: Peak find/dekonvoluce, databázové vyhledávání, výpočet RDBE, izotopická věrnost, EPA CompTox

Hlavní výsledky a diskuse

• V pěti testovaných anti-fog přípravcích bylo detekováno pět známých PFAS (6:2 FTOH, 8:2 FTOH, 10:2 FTOH, N-MeFOSA) s koncentracemi v řádu jednotek ppm.
• Netargetovaný screening GC-HRTOFMS odhalil čtrnáct dosud neznámých složek, z nichž řadu tvořila homologická řada fluorotelomerových ethoxylátů (FTEO).
• Komplementární použití EI a PCI ionizace zvýšilo spolehlivost formulace protonovaných molekulových iontů a fragmentačních vzorců.
• Tentativní vzorce byly přiděleny na základě vysoké hmotnostní přesnosti (±1 ppm) a porovnání izotopické distribuce s teoretickou hodnotou.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká citlivost a selektivita GC-HRTOFMS pro perzistentní organické polutanty.
• Rychlý netargetovaný screening PFAS v komplexních matricích bez komerčních standardů.
• Možnost určování neznámých komponent na základě přesné hmotnostní analýzy a databázových vyhledávání.
• Quantifikace i stopových koncentrací PFAS v anti-fog formulacích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšiřování interních a veřejných knihoven HRAM spekter PFAS.
• Integrace dalších ionizačních technik (např. NCI) pro doplnění EI a PCI.
• Automatizace netargetovaných workflow s využitím strojového učení pro rychlejší identifikaci neznámých PFAS.
• Uplatnění ve výzkumu školních metod odběru vzorků a environmentálních monitorovacích sítí.

Závěr

Kombinace GC-TOFMS a GC-HRTOFMS se ukázala jako účinný přístup k detailní charakterizaci PFAS v anti-fog roztocích. Metoda umožnila nejen potvrdit přítomnost známých fluorovaných sloučenin, ale také odhalit dosud neznámé homologické řady a poskytla vodítka pro jejich strukturální určení pomocí vysoké hmotnostní přesnosti a databázových vyhledávání.