Solving Analytical Challenges in PFAS Testing: Robust Calibration Data, Low Mass Confirmation and Isomer Quantification

Řešení analytických výzev v testování PFAS: robustní kalibrace, potvrzení nízké hmotnosti a kvantifikace izomerů

Význam tématu

Per- a polyfluoroalkylové látky (PFAS) představují v laboratorní praxi a environmentálním monitoringu zásadní výzvu kvůli své perzistenci, různorodosti izomerů a rostoucím regulačním požadavkům. Spolehlivá identifikace, kvantifikace a potvrzení v náročných matricích (např. odpadní vody, biosolida, výluhy skládek) je klíčová pro dodržování limitů, hodnocení rizik a rozhodování v oblasti ochrany životního prostředí. Metody, které prodlužují platnost kalibrací, zvyšují možnost potvrzení krátkořetězných PFAS a umožňují rozlišení lineárních a větvených izomerů, přímo zvyšují efektivitu laboratoří a snižují provozní náklady.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit robustnost a analytický výkon kvantitativního pracovního postupu pro PFAS založeného na hmotnostním spektrometru Xevo TQ Absolute XR v kombinaci s softwarem waters_connect for Quantitation. Studie se zaměřila na:

• odolnost kalibrací při dlouhodobém provozu a vysokém throughputu,
• schopnost kvantifikace a reportování lineárních, větvených a celkových izomerů (zejména PFHxS a PFOS),
• možnosti potvrzení krátkořetězných PFAS, které tradičně postrádají vhodné produktové ionty (např. PFBA, PFPeA),
• přesnost a opakovatelnost měření v komplikovaných matricích (povrchové vody, biosolida, výluhy skládek).

Použitá metodika a instrumentace

Metoda zahrnovala multi-responzní kvantifikaci 42 PFAS sloučenin s lineárními, 1/x váženými kalibračními křivkami. Kalibrace byly hodnoceny pomocí relativní standardní chyby (%RSE) s limitem přijatelnosti <20 % při počátečním stanovení. Během dlouhých analytických sekvencí byly vloženy QC standardy každých 10 vzorků a hodnoceny proti původní kalibraci s tolerancí ±30 %. Studie využila:

• Xevo TQ Absolute XR Mass Spectrometer (Waters) jako analytickou platformu,
• software waters_connect for Quantitation pro řízení přenosu fragmentů, integraci a automatické výpočty koncentrací izomerů a celkových hodnot,
• MRM tranziční sledování jak kvantifikačních tak potvrzovacích přechodů (včetně nízkohmotnostního fragmentu m/z 19 pro krátkořetěnné PFAS).

Specifické praktické kroky zahrnovaly přípravu extraktů z povrchové vody, biosolid a výluhů skládek, opakované injekce v dlouhých sekvencích a průběžné vyhodnocování trueness a preciznosti.

Hlavní výsledky a diskuse

Hlavní závěry experimentů jsou následující:

• Kalibrace 42 PFAS byly na počátku v dobrém stavu (%RSE <20 %) a při kontinuálním provozu si metoda udržela integritu kalibrací až do 5 týdnů podle kriterií ±30 % pro QC.
• Software waters_connect umožnil oddělenou kvantifikaci lineárních a větvených izomerů PFHxS a PFOS a současně automaticky vypočítal jejich součtové koncentrace, přičemž celkové hodnoty zůstaly stabilní v průběhu studie.
• Krátkořetěnné PFAS, které se běžně považují za problematické pro potvrzení, produkovaly nízkomolekulární fragment m/z 19 odpovídající ztrátě fluoru. Zvýšený přenos fragmentů <50 amu ve waters_connect umožnil detekci tohoto iontu napříč celým kalibračním rozsahem, čímž byla možná potvrzovací tranzice v rámci jednoho LC–MS/MS běhu (příklad PFPeA: kvantifikační 262.90 > 219.00 a potvrzovací 262.90 > 19.00).
• Metoda vykázala vysokou provozní stabilitu i při náročných maticích (biosolida, výluhy skládek) a po desetitisících injekcí bez nutnosti častých rekalibrací nebo sekundárních HRMS potvrzení.

Diskuse zdůrazňuje, že kombinace citlivého TQ přístroje a softwarových optimalizací rozšiřuje možnosti konfirmace u kratších PFAS a snižuje potřebu nákladných doplňkových metod. Nicméně přetrvávají obecné omezení spojené s maticovými efekty a nutností validace postupu v konkrétních laboratořích a pro specifické regulační požadavky.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické výhody implementace popsáné kombinace hardwaru a softwaru jsou:

• prodloužená platnost kalibrací (až 5 týdnů) snižuje čas a náklady spojené s častou rekalibrací,
• možnost simultánního hlášení lineárních, větvených a celkových koncentrací izomerů zjednodušuje reportování a soulad s regulačními požadavky,
• schopnost potvrdit krátkořetěnné PFAS v jednom běhu eliminuje nutnost sekundárních HRMS analýz,
• stabilní výkon v náročných matricích zvyšuje throughput a snižuje neplanované servisní zásahy.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metoda otevírá několik směrů dalšího rozvoje:

1. rozšíření validace na další PFAS analogie a metody přípravy vzorků pro zvýšení univerzálnosti,
2. další optimalizace softwarové detekce nízkomolekulárních fragmentů a jejich integrace do standardních validačních protokolů pro regulované testování,
3. kombinace s izotopově značenými interními standardy a rozšířené matrix-matched kalibrace pro minimalizaci maticových efektů,
4. implementace do rutinních laboratoří s vysokým throughputem a regulovaným monitorováním, včetně adaptace na nové regulatorní limity a požadavky na izomerické reportování.

Závěr

Studie prokázala, že platforma Xevo TQ Absolute XR v kombinaci se softwarem waters_connect poskytuje robustní, citlivé a provozně efektivní řešení pro kvantifikaci a potvrzení širokého spektra PFAS v komplikovaných matricích. Dosažená dlouhodobá stabilita kalibrací, schopnost rozlišovat a reportovat izomery a možnost konfirmace přes nízkohmotnostní fragmenty významně snižují potřebu dodatečných analýz a časté kalibrace, což zvyšuje laboratorní efektivitu a podporuje shodu s regulatorními požadavky.

Reference

Shah D., Meruva N., Gould D., Solving Analytical Challenges in PFAS Testing: Robust Calibration Data, Low Mass Confirmation and Isomer Quantification, Waters Corporation, Milford, MA, 2026. Produktové označení a poznámky: Xevo TQ Absolute XR, waters_connect for Quantitation, dokument 720009405EN.