Analysis of PFAS Specified in EPA Method 537 and Beyond using Shimadzu UFMS™

Význam tématu

Per- a polyfluorované alkylové látky (PFAS) jsou velmi stabilní organické sloučeniny používané v průmyslu díky svým nehořlavým, olejoodpudivým a vodoodpudivým vlastnostem. Jejich odolnost vůči degradaci však vede k akumulaci v životním prostředí a dlouhodobému šíření do vodních zdrojů, což může ohrozit lidské zdraví. Regulace kvality pitné vody proto vyžaduje spolehlivou a citlivou analýzu řady PFAS metodami LC-MS/MS v souladu s EPA Method 537 a dalšími doporučeními světových agentur.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem studie bylo ověřit výkonnost ultra-rychlé hmotnostní spektrometrie Shimadzu UFMS™ pro stanovení 21 PFAS látek (včetně 14 definovaných v EPA 537 a 7 rozšířených), používané pro monitoring pitné vody. Studie porovnala dvě generace hmotových spektrometrů (LCMS-8045 a LCMS-8050) z hlediska citlivosti, linearity, přesnosti, opakovatelnosti a metodického detekčního limitu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro extrakci PFAS z vodních vzorků byla použita metoda pevné fáze (SPE) na kartricích Biotage-ISOLUTE® 101 SDVB (500 mg/6 mL) podle EPA Method 537. Po kondicionaci kartridže metanolem a vodou byly vzorky obohaceny o internal standards a surrogáty, eluovány 8 mL metanolu a koncentrovány na suchu.
V analytické části bylo použito:

• UHPLC systém Nexera-X2 s kolonkou Shim-pack Velox SP-C18 (150×2,1 mm, 2,7 μm)
• Solventní delay kolonka pro potlačení pozadí PFAS v mobilní fázi
• Hmotové spektrometry LCMS-8045 a LCMS-8050 s ESI rozhraním a ultra-rychlým přepínáním polarity
• MRM akvizice 48 tranzicí (kvantifikující a potvrzující ionty)
• Mobilní fáze: 20 mM acetát amonný / methanol, 0,25 mL·min⁻¹, teplota kolony 40 °C
• Objem injekce: 1 μL

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatografické rozlišení všech PFAS včetně rozvětvených a lineárních izomerů PFHxS a PFOS bylo úspěšné. Kalibrační křivky v rozsahu 1,25–100 ng/mL vykazovaly koeficient determinace R² > 0,99. Continual Calibration Check (CCC) v bodech 20, 50 a 100 ng/mL prokázal stabilitu metody s %RSD do 12 %.
Metodické detekční limity (MDL) stanovené na vzorcích 250 mL vody (škálování 250×) se pohybovaly:

• 0,7–3,3 ng/L pro LCMS-8045
• 0,7–1,7 ng/L pro LCMS-8050

Hodnoty přesnosti a přesnosti (<±20 % recoverie, %RSD <21 %) splnily požadavky EPA. Menší objem injekce (1 μL vs. 10 μL) zlepšuje robustnost a životnost systému.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlé a spolehlivé sledování PFAS v pitných vodách podle platných legislativních limitů (např. 70 ppt pro PFOS + PFOA). Vysoká citlivost a rozšířený panel látek zajišťují komplexní obrázek znečištění a podporují rozhodování v oblasti ochrany veřejného zdraví.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalšími směry jsou automatizované přípravné systémy, rozšíření panelu PFAS o nové prekurzory, real-time monitoring a integrace dat do sítí inteligentního řízení kvality vody. Vývoj podobných platform pro rychlé vyhodnocení environmentálních vzorků bude klíčový pro prevenci rizik spojených s PFAS.

Závěr

Shimadzu UFMS™ systém s hmotovými spektrometry LCMS-8045/8050 úspěšně splnil požadavky EPA Method 537 i při rozšířeném panelu 21 PFAS. LCMS-8050 nabízí vyšší citlivost, stabilitu a možnost nižšího objemu injekce, což vede k efektivnější, spolehlivější a úspornější analýze pitné vody.

Reference

• U.S. EPA (2009). EPA Method 537: Determination of Selected Perfluorinated Alkyl Acids in Drinking Water by SPE and LC/MS/MS. Washington D.C.
• ASTM International (2017). ASTM D7979-17: Standard Test Method for Determination of Perfluorinated Compounds in Water, Sludge, Influent, Effluent and Wastewater by LC/MS/MS. Conshohocken, PA.