Comparison of automated gas-assisted dynamic accelerated solvent extraction (GA-dASE) workflow and EPA method 1633A for PFAS analysis in soil, biosolids, and tissues

Význam tématu

PFAS jsou perzistentní organické kontaminanty s významnými environmentálními a zdravotními riziky. Spolehlivá analýza PFAS v pevné a polosladké matrici (půda, sediment, biosolida, tkáně) vyžaduje robustní extrakční a čisticí postupy před LC-MS/MS měřením. Optimalizace a automatizace přípravy vzorků zvyšuje reprodukovatelnost, snižuje pracovní náročnost a umožňuje vyšší průtok laboratoře při zachování analytické kvality požadované metodami, jako je US EPA Method 1633A.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat automatizovaný workflow založený na gas-assisted dynamic accelerated solvent extraction (GA-dASE, komerční systém Extreva od Thermo Fisher) kombinovaný s automatizovaným GCB/WAX SPE a bez kroků odparu, s referenční US EPA Method 1633A. Hodnoceny byly různé matrice (AFFF kontaminované a spikeované půdy, sedimenty včetně NIST SRM 1936, dvě biosolida, rybí tkáně včetně NIST SRM 1947) s ohledem na návratnost interních standardů, matriční vlivy, citlivost na pH extraktu, přesnost a opakovatelnost.

Použitá metodika a instrumentace

• Extrakce: Automatizovaný GA-dASE (Thermo Fisher Extreva) – dynamická ASE s přívodem plynu, bez kroků odparu.
• Čištění: Automatizované GCB/WAX SPE (sorbenty kombinující grafitický uhlík a aniontový výměník pro PFAS).
• Analýza: LC-MS/MS optimalizované pro cílové PFAS sloučeniny podle parametrů komparativních s EPA Method 1633A.
• Referenční postup: US EPA Method 1633A (ruční extrakce, filtrace, odpar a manuální SPE/čištění) pro srovnání dat.
• Standardy a kontrolní materialy: NIST SRM 1936 (sediment) a 1947 (rybí tkáň) a AFFF-kontaminované vzorky pro pole a spike studie.

Hlavní výsledky a diskuse

• Komparativní koncentrace: GA-dASE poskytl výsledky často o 74–91 % oproti hodnotám získaným metodou EPA 1633A u AFFF2 půdy; běžná úroveň zotavení relativně k EPA byla přibližně 78–82 % pro většinu analyzovaných PFAS.
• Opakovatelnost: RSD hodnoty u GA-dASE byly mírně vyšší než u EPA 1633A (častěji jednotky až nízké desítky procent), ale zůstaly v rozumných mezích pro většinu analyzátů; některé stopové analyté vykazovaly vyšší variability.
• Příklady z tabulky: PFOS: EPA 1633A 164 ng/g vs GA-dASE 133 ng/g (~81 %); PFOA: 27,5 vs 21,6 ng/g (~78 %); PFHxS: 51,6 vs 41,2 ng/g (~80 %).
• Citlivost na pH: Úprava pH extraktu do rozmezí 6–7 výrazně zlepšila návratnost kyselých a citlivých PFAS (např. 3:3 FTCA, PFMPA, M4PFBA), což naznačuje důležitost kontrolovaného pH v extrakčním/čisticím postupu.
• Matriční vlivy: Biosolida a vysoce tučné tkáně vyžadovaly pečlivější čištění; u vysokotučných vzorků bylo nutné navýšit režim čištění, aby se minimalizovala matriční interference a zlepšila kvantifikace.
• Praktická provozní zlepšení: Automatizovaný workflow eliminoval kroky odparu a redukoval manuální přesuny vzorků, čímž se snížilo riziko kontaminace a zvýšil throughput laboratoře.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená produktivita: Automatizace extrakce a čištění snižuje pracovní čas a variabilitu způsobenou manuální manipulací.
• Kompatibilita s EPA požadavky: GA-dASE poskytl porovnatelné výsledky vůči EPA Method 1633A a splnil požadavky na přesnost v široké škále analyzátů a matic.
• Flexibilita: Metodu lze uplatnit na různé pevné a polosladké matrice včetně polem zasažených půd, certifikovaných referenčních materiálů, biosolid a různě tučných tkání.
• Úspora času: Eliminací kroku odparu a centralizací extrakce/čištění se zkracuje čas přípravy vzorku a snižuje se spotřeba pracovních kapacit laboratoře.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další optimalizace pH řízení a sorpčních fází SPE pro zvýšení návratnosti specificky problematických PFAS (krátkořetězcové a polyfluorované metabolity).
• Rozšíření validace na širší spektrum matric a nízkoúrovňových koncentrací s cílem splnit stále přísnější regulatorní limity v různých regionech.
• Integrace s vysoko-produtivními LC-MS systémy a datovými platformami pro automatizované zpracování dat a řízení kvality v provozních laboratořích.
• Vývoj rozšířených clean-up kroků pro vysoce tučné tkáně a komplexní biosolida (např. dodatečné lipid-remover fáze nebo sekvenční SPE), aby se snížily matriční interference bez ztráty analyzátů.

Závěr

Automatizovaný GA-dASE (Extreva) workflow s následnou GCB/WAX SPE ukázal srovnatelnou výkonnost vůči US EPA Method 1633A napříč testovanými matricemi. Metoda poskytla u většiny cílových PFAS přijatelné návratnosti (~74–91 % vs EPA), přičemž opakovatelnost byla obecně uspokojivá. Klíčové faktory ovlivňující výsledky zahrnují pH extraktu a složení matrice (zejména obsah tuku). Významnou výhodou je snížení manuální manipulace, vyšší průchodnost a menší riziko kontaminace, což dělá GA-dASE atraktivní volbou pro rutinní laboratoře zabývající se monitoringem PFAS.

Reference

• US EPA Method 1633A. Determination of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Environmental Matrices by LC-MS/MS.
• NIST Standard Reference Material (SRM) 1936, Sediment; NIST SRM 1947, Lake Superior Fish Tissue.
• Thermo Fisher Scientific. Extreva GA-dASE automated extraction system; GCB/WAX SPE cleanup configurations (produktové materiály a aplikační poznámky).