Що потрібно знати про аналіз ПФАР. Твердофазна екстракція пер- і поліфторалкільних речовин (ПФАР) з питної води. Частина 2

У першій частині статті ми розповіли про ПФАР і особливості їх аналізу в різних продуктах промисловості. Продовжуємо серію статей, присвяченій цим речовинам. У цій частині поговоримо про виявлення та вилучення ПФАР з питної води методом твердофазної екстракції.

Стаття описує методику виявлення пер- і поліфторалкільних речовин (ПФАР) у питній воді, яка передбачає виділення ПФАР з проб питної води з використанням колонки CHROMABOND® PFAS, спеціальної комбінованої фази ТФЕ, за методикою, описаною в EPA 537.1, 533 і DIN 38407-42. При цьому, елюати остаточно аналізуються методом ВЕРХ-МС/МС.

Вступ

Пер- і поліфторалкільние речовини (ПФАР) являють собою групу стійких і біоакумулюючих антропогенних забруднювачів, які мають лінійну аліфатичну основу і характеризуються високим ступенем фторування і (найчастіше) – функціональністю карбонової або сульфокислоти. ПФАР широко використовуються в промисловості і для виробництва споживчих товарів по всьому світу. Вони потрапляють в навколишнє середовище з різних джерел, зокрема, матеріалів, які контактують з харчовими продуктами.

Накопичення ПФАР у воді, ґрунті і живих організмах, а також добре відомі ризики для здоров’я, які пов’язані з впливом ПФАР, вимагає забезпечення належного моніторингу присутності цих хімічних речовин.

У різних країнах були представлені такі методи виявлення ПФАР як US EPA, ASTM, DIN, А також ряд інших стандартних методик. Їх список постійно розширюється, а також приймаються додаткові правила роботи з ними.

Дана робота представляє методику одночасного аналізу 32 найменувань ПФАР з питної води, включаючи метод екстракції твердої фази. Вона поєднує успішне дотримання механізмів виявлення, описаних в декількох директивах, зокрема, EPA 537.1, EPA 533, а також методі DIN 38407-42 з метою максимально ефективного виявлення ПФАР з проб води з використанням багатошарової колонки ТФЕ. Екстракти остаточно аналізуються методом ВЕРХ-МС/МС.

Попередня обробка зразка для твердофазної екстракції (SPE)

• контроль рівня рН в пробі води (повинен бути від 6 до 8);
• додавання 25 мкл стандартного органічного розчину* (β = 20 нг/мл у метанолі для кожної сполуки) до 150 мл проби води.

* Містить нативні і ізотопно мічені пер- і поліфторалкільние речовини (ПФАР).

Твердофазна екстракція

• Колонка: CHROMABOND® PFAS, 6 мл, 300 мг;
• Кондиціонування: 10 мл 0,1% NH3 в метанолі, 10 мл метанолу, 10 мл води;
• Застосування проби: 150 мл проби води зі швидкістю потоку 5 мл / хв;
• Промивання: 5 мл 25 мм ацетатно-амонієвого буфера (рН 4,0) води зі швидкістю потоку 3 мл / хв;
• Сушка: 1 хв під вакуумом;
• Елюювання: 10 мл 0,1% NH3 в метанолі;
• Обмін елюента: випарувати елюат до сухості при 40°C під током азоту і розчинити залишок в 0,5 мл води/метанолу (40:60, в/в).

Подальший аналіз методом ВЕРХ-МС/МС

Хроматографічні умови:

• Колонка: EC NUCLEOSHELL® RP 18PLUS, 100 x 2,0 мм, 2,7 мкм (REF 763234.20)
• Елюент А: 5 мМ ацетату амонію у воді
• Елюент В: 5 мМ ацетат амонію в метанолі
• Градієнт: утримуйте 40% B протягом 1,0 хв, через 8 хв від 40% B до 95% B, утримуйте 95% B протягом 3,0 хв, через 0,1 хв до 40% B, утримуйте 40% B протягом 2,9 хв
• Швидкість потоку: 0,3 мл / хв
• Об’єм інжекції: 5 мкл
• Температура: 40 °C
• Умови мас-спектрометрії (МС):
• AB Sciex QTRAP 5500
• Режим збору даних: SRM
• Інтерфейс: ESI
• Полярність: негативна
• Газова завіса: 30 фунтів на квадратний дюйм
• Газ для співударінь: середній
• Напруга іонного розпилення: – 4500 В
• Температура: 400 °C
• Газ джерела іонів 1: 50 фунтів на квадратний дюйм
• Газ джерела іонів 2: 60 фунтів на квадратний дюйм
• Вікно виявлення: 60 с

Висновок

Дана робота демонструє методику успішного та ефективного виявлення пер- та поліфторалкільних речовин (ПФАР) у питній воді за допомогою оптимізованого методу ТФЕ. Використання приладу CHROMABOND® PFAS дозволило досягти високих швидкостей вилучення ПФАР з питної води з хорошою відтворюваністю.

Комбінування різних сорбентів ТФЕ в багатошаровій колоні, дозволяє використовувати різні типи взаємодії, такі як іонні, гідрофобні, водневі зв’язки та диполь-дипольні взаємодії для збагачення широкого спектра ПФАР. Таким чином, метод ТФЕ може бути розроблений з урахуванням декількох директив EPA 537.1, EPA 533 і DIN 38407-42.

Більшість ПФАР демонструє швидкість відновлення в межах 80-100%. Що стосується різних типів перфторалкільних речовин, то перфтороктансульфонамід (FOSA) і три перфторалкілкарбонові кислоти з довгим вуглецевим ланцюгом (PFTrDA, PFTeDA, PFDoA) демонструють нижчі показники вилучення. Цей результат залежить від високої полярності та меншою мірою від іонної взаємодії FOSA з сорбентом ТФЕ. Нижчі рівні відновлення для PFTrDA, PFTeDA і PFDoA, ймовірно, можна пояснити проблемами розчинності і адсорбційними ефектами на поверхневих матеріалах.

Хроматографічне розділення ПФАР було виконано з використанням частинок серцевини-оболонки, які добре відомі швидким і високоефективним поділом в поєднанні з досить низьким зворотним тиском. У даній роботі був розроблений подальший аналіз за допомогою колонки NUCLEOSHELL® RP 18plus. Отримані результати застосування хроматографічного методу демонструють хорошу кореляцію для всіх сполук ПФАР.

Таким чином, дана робота описує швидкий і зручний метод виявлення різних ПФАР в пробах води за допомогою процедури ТФЕ, а також використанням механізмів екстракції DIN 30407-42 і методів EPA 537.1 і 533.

Ганна Бакал

Спеціаліст департаменту хроматографії та спектроскопії

Спеціалізація: аналітичне обладнання, хроматографія, мас-спектрометрія.