A Large Volume Injection Technique Using Simplified Sample Preparation for Perfluorinated Alkyl Substance (PFAS) in Soils in Accordance with ASTM 7968

Význam tématu

Perfluorované alkylové látky (PFAS) patří k perzistentním organickým polutantům, které se hromadí v životním prostředí a v organismech. Jejich chemické vlastnosti zaručují extrémní odolnost vůči degradaci a potenciál bioakumulace. Kontaminace půd PFAS se týká zejména lokality s dlouhodobým antropogenním vlivem: průmyslovými emisemi, použitím protipožárních pěn nebo odpady z výrobků. Kvantitativní stanovení PFAS v půdách je klíčové pro hodnocení expozice člověka skrze potraviny pěstované na znečištěných půdách, plánování sanací a monitorování účinnosti opatření.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace metody ASTM 7968 je zavedení zjednodušené přípravy vzorku půdy a využití velkoobjemové injekční techniky pro citlivou analýzu PFAS metodou LC-MS/MS. Studie demonstruje použití systému Waters ACQUITY UPLC I-Class PLUS se soupravou PFAS Kit a detektorem Xevo TQ-XS pro dosažení analytické citlivosti v řádu ng/kg (ppt), minimalizaci časových a finančních nároků a zvýšení průchodnosti vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Postup přípravy vzorků:

• Odběr a manipulace: použití HDPE nádob, vyloučení Teflon® či PTFE materiálů, zákaz kosmetiky a voděodolných oděvů.
• Vzorek: 2 g půdy (pískové, jílové i mastné typy).
• Extrahent: 10 mL směsi 1:1 voda : metanol, úprava pH na 9–10 amoniakem.
• Ekstrakce: mechanický třepač (1 h), centrifugace (1 900 rpm, 10 min), filtrace GHP membránou.
• Finalizace: 50 µL octové kyseliny, transfer do autosampleru, injekční objem 30 µL.

Instrumentace:

• UPLC: Waters ACQUITY UPLC I-Class PLUS s PFAS Analysis Kit a kolona CSH Phenyl-Hexyl 2,1 × 100 mm, 1,7 µm.
• Genetika mobilní fáze: A 95:5 voda : methanol + 2 mM acetát amonný; B methanol + 2 mM acetát amonný; gradient 0–22 min.
• MS/MS: Waters Xevo TQ-XS, ESI- režim, kapilární napětí 0,5 kV, teplota zdroje 100 °C, desolvační 350 °C, plyn 1 100 L/h, MRM optimalizované v nástroji QuanOptimize.
• Software: MassLynx v4.2, QuanOptimize App Manager, TargetLynx App Manager.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda splnila všechny požadavky kontrol:

• Reagentní blank, metodický blank: hladiny < ½ mezní hloubky detekce.
• LLOQ check: úroveň LLOQ 5–25 ng/kg, recovery 77–135 % (požadavek 50–150 %).
• Lab control samples: recovery 70–130 %.

Detekční limity stanovené na systému Xevo TQ-XS jsou až 5× nižší než šířka kalibračního rozsahu ASTM 7968. Všechny 24 standardních PFAS i sedm emergentních sloučenin (GenX, ADONA, 9Cl-PF3ONS, 11Cl-PF3OUdS, PFMBA, PFEESA, NFDHA) byly kvantifikovány s lineární odezvou R² > 0,995. Recoveries internalních standardů v půdách (n = 15 pro každý matrice) se pohybují v přijatelné oblasti s mírně zvýšenou variabilitou pro 6:2 a 8:2 FTS. Robustnost prokázala stabilitu CCV injekcí (po každých 10 vzorcích) v průběhu 36hodinového pořadu 90 injekcí.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimalizovaná příprava šetří čas a náklady laboratoře.
• Vysoká průchodnost vzorků díky velkoobjemové injekci a zjednodušenému extrakčnímu postupu.
• Citlivá a přesná kvantifikace PFAS v široké škále půdních matric.
• Jednoduchá implementace do rutinní práce díky komerčně dostupným soupravám a softwarovým nástrojům.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metoda lze dále rozšířit:

• Inkluze dalších emergentních PFAS a transformativních metabolitů.
• Automatizace extrakce a online SPE pro další zvýšení průchodnosti.
• Adaptace na jiné složité matrice (sedimenty, biosolids).
• Využití high-resolution MS pro neznámé PFAS screening a neomylnou identifikaci isomerů.

Závěr

Popsané řešení využívající Waters ACQUITY UPLC I-Class PLUS s PFAS Kit a Xevo TQ-XS poskytuje robustní, citlivou a průchozí metodu pro analýzu PFAS v půdách podle ASTM 7968. Metoda splňuje požadavky na detekční limity, recoveries a linearitu, přičemž minimalizuje čas a náklady spojené s přípravou vzorků.

Reference

1. Organtini K., Cleland G., Rosnack K. Large Volume Direct Injection Method for the Analysis of Perfluorinated Alkyl Substances (PFAS) in Environmental Water Samples in Accordance with ASTM 7979-17. Waters Application Note 720006329EN, 2018.
2. Organtini K., Rosnack K., Stevens D., Ross D. Analysis of Legacy and Emerging Perfluorinated Alkyl Substances (PFAS) in Environmental Water Samples Using SPE and LC-MS/MS. Waters Application Note 720006471EN, 2019.
3. Organtini K., Brinster K., Rosnack K. Perfluorinated Alkyl Substances (PFAS) in Drinking Water: Extraction Using PS2 Cartridge According to EPA 537.1. Waters Application Note 720006695EN, 2019.
4. Mullin L., Burgess J. Ultra Low-Level Detection of PFAS Using the PFAS Analysis Kit. Waters Technology Brief 720005701EN, 2016.
5. ASTM D7968-17 Standard Test Method for Determination of Polyfluorinated Compounds in Soil by LC-MS/MS, ASTM International, 2017.