LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, Software
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
PFAS představují třídu vysoce perzistentních a bioakumulativních látek, které jsou široce rozšířeny v životním prostředí a vyvolávají značné toxikologické obavy. Tradiční cílené metody analýzy PFAS jsou omezené na látky s dostupnými standardy, zatímco stovky až tisíce jejich nových derivátů a transformačních produktů zůstávají neznámé. Netradiční neřízené workflow pro jejich detekci a spolehlivou identifikaci je proto klíčové pro posouzení skutečného znečištění a pro účinné řízení remediace.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo představit komplexní neřízené workflow pro analýzu PFAS, kombinující vysoce přesné a vysoce rozlišené HRAM data získaná na Orbitrap Exploris 240 s automatizovanou analýzou a vizualizací v Compound Discoverer 3.4.
Testované vzorky:
- Vzorek A – směs referenčních PFAS standardů ve vodném methanolu.
- Vzorek B – směs dvou AFFF formulací (elektrochemická a fluorotelomerizační) v methanolu.
- Vzorek C – extrakt z AFFF kontaminované půdy připravený ultrazvukovou extrakcí a koncentrováním.
Použitá metodika a instrumentace
Chromatografie: UHPLC Vanquish Flex s PEEK komponentami a delay column k redukci pozadí PFAS.
Mass spectrometrie: Thermo Scientific Orbitrap Exploris 240 s EASY-IC interním kalibrátorem, režim Full Scan + data-dependent ddMS2, rozlišení MS1 240 000 FWHM při m/z 200, HCD fragmentace.
Software: Compound Discoverer 3.4; využité databáze:
- mzCloud advanced MSn pro PFAS spektra
- NIST 2023 Tandem Mass Spectral Library
- Suspect List NIST, EPA PFAS Structure List
- Duke University in silico PFAS spectral library
- FluoroMatch PFAS fragment database
Hlavní výsledky a diskuse
Workflow umožnilo detekovat více než 250 PFAS v analyzovaných vzorcích a automaticky přiřadit Schymanskiho konfidenční úrovně 1–4. Díky HRAM datům a kompletnímu souboru knihoven bylo dosaženo:
- Úroveň 2 (spektrální knihovny) pro více než 120 PFAS v mzCloud a NIST.
- Úroveň 3 rozšířením o in silico spektra a fragmenty z FluoroMatch.
- Přesné určení empirických sumárních vzorců díky jemným izotopovým vzorcům (15N, 33S).
Přínosy a praktické využití metody
Navržené neřízené workflow nabízí:
- Rychlou a konzistentní identifikaci stovek PFAS bez potřeby referenčních standardů.
- Jasné přiřazení konfidenčních úrovní pro regulatorní i výzkumné účely.
- Nástroje pro fingerprinting zdrojů kontaminace a podporu rozhodování o remediaci.
- Přenositelnost do dalších oblastí (potravinářská analýza, toxikologie, QA/QC).
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření knihoven a in silico spekter, integrace strojového učení pro prioritizaci neznámých PFAS, real-time screening a širší adopce v regulacích. Metoda lze aplikovat na další matice (potraviny, farmaceutika, biologické vzorky) pro komplexní sledování per- a polyfunkčních sloučenin.
Závěr
Popsané spojení HRAM Orbitrap Exploris 240 a automatizace v Compound Discoverer 3.4 poskytuje robustní a ucelený rámec pro neřízenou identifikaci PFAS. Workflow zvyšuje konzistenci a důvěryhodnost výsledků, umožňuje široký přehled nad stovkami známých i nových PFAS a podporuje praktickou aplikaci v environmentální i průmyslové analytice.
Reference
- Schymanski EL et al. Identifying Small Molecules via High Resolution Mass Spectrometry: Communicating Confidence. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 2097–2098.
- Wang Z et al. A new OECD Definition of Per- and Polyfluoroalkyl Substances. Environ. Sci. Technol. 2021, 55(23), 15575–15578.
- BP4NTA Best Practices for Non-Targeted Analysis. 2025.
- Charbonnet JA et al. Communicating Confidence of Per- and Polyfluoroalkyl Substance Identification via High-Resolution Mass Spectrometry. Environ. Sci. Technol. Lett. 2022, 9, 473–481.
- Place BJ et al. Per- and Polyfluoroalkyl Substances – Non-Targeted Analysis Interlaboratory Study Final Report. NIST IR 8544. 2024.
- Kaufman A et al. Simplifying Nontargeted Analysis of PFAS in Complex Food Matrixes. J. AOAC Int. 2022, 105(5), 1280–1287.
- Getzinger GJ et al. Structure Database and In Silico Spectral Library for Comprehensive Suspect Screening of PFASs in Environmental Media. Anal. Chem. 2021, 93(5), 2820–2827.
- Innovative Omics. FluoroMatch – Covers entire non-targeted PFAS workflow. 2025.
- Zweigle J et al. Efficient PFAS prioritization in non-target HRMS data: systematic evaluation of the novel MD/C-m/C approach. Anal Bioanal Chem. 2023, 415(10), 1791–1801.
- Houtz EF et al. Persistence of perfluoroalkyl acid precursors in AFFF-impacted groundwater and soil. Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 8187–8195.
- Hu J et al. Comprehensive Screening of PFAS in Food Contact Materials: Combustion Ion Chromatography for Total Organic Fluorine Analysis. J AOAC Int. 2025.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.