Analysis of Volatile PFAS in Water Using Head-Space Solid Phase Microextraction- Gas Chromatography/Mass Spectrometry (HS-SPME GC/MS)

Význam tématu

Per- a polyfluorované látky (PFAS) jsou persistentní environmentální kontaminanty s prokázanými negativními dopady na zdraví a životní prostředí. Tradiční LC/MS metody nedokáží pokrýt všechny třídy PFAS kvůli potlačení ionizace a omezením v elektrosprayovém režimu. HS-SPME GC/MS představuje doplňkovou techniku, která minimalizuje přípravu vzorku, eliminuje potřebu extrakčních rozpouštědel a snižuje riziko kontaminace a chyb.

Cíle a přehled studie / článku

Vyvinout a validovat automatizovanou metodu HS-SPME GC/MS pro vybrané těkavé PFAS ve vodných vzorcích. Studie zahrnovala PFIs, FTIs, FTACs, FTMACs, FTOHs a FASAs. Cílem bylo dosáhnout nízkých detekčních limitů (ng/L) bez nutnosti koncentrace vzorku a prokázat linearitu, opakovatelnost a nízkou kontaminaci.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda HS-SPME využívá 50/30 µm DVB/CAR/PDMS vlákno. Vzorky (10 mL vody se 2 % NaCl) se inkubovaly 5 min při 50 °C, extrahovaly 30 min za míchání (300 rpm) a desorbovaly 7 min při 240 °C v splitless portu.
Pro kvantifikaci byl použit SIM režim se stabilními interními standardy (13C/2H značené), kalibrační řady 2,5–2000 ng/L. GC podmínky: kolona SH-I-624Sil MS (30 m × 0,25 mm, film 1,40 µm), program od 40 °C do 300 °C, nosný plyn helium.

Použitá instrumentace

• Shimadzu GCMS-QP2020 NX (single quadrupole)
• Autosampler AOC-6000 Plus se SPME modulem a split/splitless inlet
• SPME fiber 50/30 µm DVB/CAR/PDMS

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda úspěšně chromatograficky separovala 13 PFAS; v SIM režimu došlo k úplné rozlišení i komolovaných párů. Kalibrační křivky pro všechny analyty vykázaly R2 ≥ 0,993 a RF %RSD < 20 %. Laboratorní blanky neobsahovaly kvantifikovatelné PFAS a carryover byl < 0,2 %. Metoda dokáže přímo měřit koncentrace až na úrovni ng/L bez dodatečného soustřeďování či zpětných výpočtů.

Přínosy a praktické využití metody

• Simplifikovaná příprava vzorku bez organických extrakcí
• Automatizace procesu snižuje operátorské chyby
• Nákladově efektivní alternativa k HRMS a TQ GC/MS
• Vysoká selektivita a citlivost pro těkavé PFAS ve vodách

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření metody na složitější matrice (povrchové a odpadní vody), optimalizace nových SPME vláken pro širší spektrum PFAS, integrace s vysokorozlišovacím MS pro neznámé PFAS, a implementace v rutinní QA/QC praxi. Dále vývoj standardizovaných protokolů a validace podle mezinárodních norem.

Závěr

HS-SPME GC/MS na platformě Shimadzu GCMS-QP2020 NX s AOC-6000 Plus nabízí robustní, citlivou a automatizovanou metodu pro analýzu těkavých PFAS ve vodě. Metoda vykazuje vynikající linearitu, minimální kontaminaci a možnost přímého měření v nízkých ng/L bez složité přípravy.

Reference

1. Bach C., Boiteux V., Hemard J., Colin A., Rosin C., Munoz J., Dauchy X. Simultaneous determination of perfluoroalkyl iodides, perfluoroalkane sulfonamides, fluorotelomer alcohols, fluorotelomer iodides and fluorotelomer acrylates and methacrylates in water and sediments using solid-phase microextraction–gas chromatography/mass spectrometry. Journal of Chromatography A. 2016;1448:98–106.
2. Shimadzu. C146-E424A Smart SPME Fibers and Arrow Selection Guide. 2024.