One System, Multiple Solutions: Analysis of PFAS & Cyanotoxins in Water Adhering to EPA 537.1, 544, and 545

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) patří mezi perzistentní syntetické kontaminanty s širokým průmyslovým a spotřebitelským využitím, které se rozšířily do vodního prostředí a mohou mít negativní dopady na zdraví a ekosystémy. Cyanotoxiny, jako mikrocytstin, nodularin, cylindrospermopsin a anatoxin-a, jsou nebezpečné metabolity sinic, jež se tvoří ve vodních zdrojích za eutrofních podmínek a ohrožují kvalitu pitné vody a vodních ekosystémů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit možnost simultánního stanovení PFAS a cyanotoxinů v pitné a povrchové vodě na jediném LC-MS/MS systému Shimadzu LCMS-8060RX s automatickým přepínáním metod. Studie navazuje na metody EPA 537.1 pro PFAS a EPA 544 a 545 pro cyanotoxiny a demonstruje efektivitu, spolehlivost a konzistenci výsledků při přepínání mezi analytickými protokoly.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický systém:

• LC-MS/MS Shimadzu LCMS-8060RX s ESI v negativním režimu pro PFAS a v pozitivním režimu pro cyanotoxiny.
• Shim-pack Velox SP-C18 kolona 2.7 µm, 2.1 × 50 mm pro PFAS (EPA 537.1).
• Shim-pack GIST C18 kolona 2.0 µm, 2.1 × 100 mm pro cylindrospermopsin a anatoxin-a (EPA 545) a pro ostatní cyanotoxiny (EPA 544).
• Protokol pro PFAS zahrnoval průtok 0.25 mL/min, 45 °C, doba analýzy 18 minut a odstraňovací kolonu pro eliminaci pozadí.
• Pro cyanotoxiny byl průtok 0.3 mL/min, 40 °C, doba analýzy 8 minut a kolona s objemem injekce 10–20 µL bez odstraňovací kolony.
• Automatické přepínání metod zajišťuje pětiminutové proplachování vhodnou mobilní fází k omezení carry-over.
• Batch obsahoval 294 injekcí (nulové vzorky, blanky, proplachy, standardní kalibrační roztoky) během 54 hodin kontinuálního provozu.

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrace:

• Všechny analytické křivky vykázaly hodnoty R² > 0.99.
• Přesnost v bodech LLOQ, střední a HLOQ zůstala v rozmezí 80–120 %.
• Relativní standardní odchylka (%RSD) pro kalibraci byla pod 15 %.

Stabilita metod:

• Pravidelné kontrolní injekce po trojích opakováních pro každou metodu potvrdily konstantní výkon bez významného vlivu přepínání.
• Chromatogramy PFBS (EPA 537.1) a cylindrospermopsin (EPA 545) ukázaly konzistentní špičkové profile a obnovitelnost LOQ před a po přepnutí protokolů.

Carry-over:

• Pětiminutové proplachování mobilní fází bylo dostatečné k potlačení kontaminace mezi metodami.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Úsporu investic do laboratorního vybavení díky využití jednoho LC-MS/MS přístroje pro různé analytické protokoly.
• Zkrácení celkového času analýzy a snížení pracovní zátěže operátorů.
• Vysokou propustnost vzorků a možnost rychlého nasazení při monitoringu vodních zdrojů a mimořádných ekologických událostech (např. květy sinic).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření protokolů o další skupiny kontaminantů s minimální úpravou přístrojového nastavení.
• Integrace s vysoce rozlišenou hmotnostní spektrometrií (HRMS) pro neznámé metabolity a degradanty.
• Automatizace přípravy vzorků a datové analýzy pro vyšší efektivitu a minimalizaci lidských chyb.
• Vývoj přenosných zařízení pro terénní monitorování PFAS a cyanotoxinů v reálném čase.

Závěr

Studie potvrdila, že jednotný LC-MS/MS systém se spolehlivým přepínáním metod dle EPA 537.1, 544 a 545 umožňuje přesné a reprodukovatelné stanovení PFAS i cyanotoxinů v rámci jedné analytické sekvence. Rychlé proplachování a optimalizovaná nastavení zaručují vysokou kvalitu dat s minimálním rizikem kontaminace, což významně zefektivňuje environmentální monitoring vodních zdrojů.

Reference

• Xia, K., Matsubara, T., Marfil-Vega, R., Wang, E. One System, Multiple Solutions: Analysis of PFAS & Cyanotoxins in Water Adhering to EPA 537.1, 544, and 545. Shimadzu Scientific Instruments, Columbia, Maryland.
• EPA Method 537.1 – Determination of PFAS in Drinking Water.
• EPA Method 544 – Determination of Cyanotoxins in Drinking Water.
• EPA Method 545 – Determination of Cyanotoxin Anatoxin-a.