Твердофазное извлечение пер- и полифторалкильных веществ (ПФАВ) из питьевой воды. Часть 2

В первой части статьи мы рассказали о ПФАВ и особенностях их анализа в различных продуктах промышленности. Продолжаем серию статей, посвященной этим веществам. В этой части поговорим о выявлении и извлечении ПФАВ из питьевой воды методом твердофазной экстракции. 

Статья описывает методику выявления пер- и полифторалкильных веществ (ПФАВ) в питьевой воде, которая предполагает выявление ПФАВ из проб питьевой воды с использованием колонки CHROMABOND® PFAS, специальной комбинированной фазы SPE, по методике, описанной в EPA 537.1, 533 и DIN 38407-42. При этом, элюаты окончательно анализируются методом ВЭЖХ-МС/МС.

Вступление

Пер — и полифторалкильные вещества (ПФАВ) представляют собой группу стойких и биоаккумулирующих антропогенных загрязнителей, которые имеют линейную алифатическую основу и характеризуются высокой степенью фторирования и (зачастую) — функциональностью карбоновой или сульфокислоты. ПФАВ широко используются в промышленности и для производства потребительских товаров по всему миру. Они попадают в окружающую среду из различных источников, в частности, материалов, которые контактируют с пищевыми продуктами.

Накопление ПФАВ в воде, почве и живых организмах, а также хорошо известные риски для здоровья, которые связаны с воздействием ПФАВ, требует обеспечения надлежащего мониторинга присутствия этих химических веществ.

В различных странах были представлены такие методы выявления ПФАВ как US EPA, ASTM, DIN, а также ряд других стандартных методик. Их список постоянно расширяется, а также принимаются дополнительные правила работы с ними.

Данная работа представляет методику одновременного анализа 32 наименований ПФАВ из питьевой воды, включая метод экстракции твердой фазы. Она сочетает успешное следование механизмов выявления, описанных в нескольких директивах, в частности, EPA 537.1, EPA 533, а также методе DIN 38407-42 с целью максимально эффективного выявления ПФАВ из проб воды с использованием многослойной колонки SPE. Экстракты окончательно анализируются методом ВЭЖХ-МС/МС.

Предварительная обработка образца для твердофазной экстракции (SPE)

• контроль уровня рН в пробе воды (должен быть от 6 до 8);
• добавление 25 мкл стандартного органического раствора* (β = 20 нг/мл в метаноле для каждого соединения) к 150 мл пробы воды.

* Содержит нативные и изотопно меченные пер — и полифторалкильные вещества (ПФАС).

Твердофазная экстракция

• Колонка: CHROMABOND® PFAS, 6 мл, 300 мг;
• Кондиционирование: 10 мл 0,1% NH3 в метаноле, 10 мл метанола, 10 мл воды;
• Применение пробы: 150 мл пробы воды со скоростью потока 5 мл/мин;
• Промывка: 5 мл 25 мм ацетатно-аммониевого буфера (рН 4,0) воды со скоростью потока 3 мл/мин;
• Сушка: 1 мин под вакуумом;
• Элюирование: 10 мл 0,1 % NH3 в метаноле;
• Обмен элюента: Выпарить элюат до сухости при 40°C под струей азота и растворить остаток в 0,5 мл воды/метанола (40:60, в/в).

Последующий анализ методом ВЭЖХ-МС/МС

Хроматографические условия:

• Колонка: EC NUCLEOSHELL® RP 18plus, 100 x 2,0 мм, 2,7 мкм (REF 763234.20)
• Элюент А: 5 мМ ацетата аммония в воде
• Элюент В: 5 мМ ацетат аммония в метаноле
• Градиент: удерживайте 40 % B в течение 1,0 мин, через 8 мин от 40% B до 95% B, удерживайте 95% B в течение 3,0 мин, через 0,1 мин до 40% B, удерживайте 40% B в течение 2,9 мин
• Скорость потока: 0,3 мл/мин
• Объем инъекции: 5 мкл
• Температура: 40 °C
• Условия масс-спектрометрии (МС):
• AB Sciex QTRAP 5500
• Режим сбора данных: SRM
• Интерфейс: ESI
• Полярность: отрицательная
• Газовая завеса: 30 фунтов на квадратный дюйм
• Столкновительный газ: средний
• Напряжение ионного распыления: – 4500 В
• Температура: 400 °C
• Газ источника ионов 1: 50 фунтов на квадратный дюйм
• Газ источника ионов 2: 60 фунтов на квадратный дюйм
• Окно выявления: 60 с

Выводы

Данная работа демонстрирует методику успешного и эффективного выявления пер- и полифторалкильных соединений (ПФАС) в питьевой воде с помощью оптимизированного метода SPE. Использование прибора CHROMABOND® PFAS позволило достичь высоких скоростей извлечения ПФАС из питьевой воды с хорошей воспроизводимостью.

Комбинирование различных сорбентов SPE в многослойной колонне, позволяет использовать различные типы взаимодействия, такие как ионные, гидрофобные, водородные связи и диполь-дипольные взаимодействия для обогащения широкого спектра ПФАС. Таким образом, метод SPE может быть разработан с учетом нескольких директив EPA 537.1, EPA 533 и DIN 38407-42.

Большинство ПФАС демонстрирует скорость восстановления в пределах 80-100%. Что касается различных типов перфторалкильных веществ, то перфтороктансульфонамид (FOSA) и три перфторалкилкарбоновые кислоты с длинной углеродной цепью (PFTrDA, PFTeDA, PFDoA) демонстрируют более низкие показатели извлечения. Этот результат зависит от высокой полярности и в меньшей степени — от ионного взаимодействия FOSA с сорбентом SPE. Более низкие уровни восстановление для PFTrDA, PFTeDA и PFDoA, вероятно, можно объяснить проблемами растворимости и адсорбционными эффектами на поверхностных материалах.

Хроматографическое разделение ПФАС было выполнено с использованием частиц сердцевины-оболочки, которые хорошо известны быстрым и высокоэффективным разделением в сочетании с достаточно низким обратным давлением. В данной работе был разработан последующий анализ с помощью колонки NUCLEOSHELL® RP 18plus. Полученные результаты применения хроматографического метода демонстрируют  хорошую корреляцию для всех соединений ПФАС.

Таким образом, данная работа описывает быстрый и удобный метод выявления различных ПФАС в пробах воды с помощью процедуры SPE, а также использованием механизмов экстракции DIN 30407-42 и методов EPA 537.1 и 533.

Ганна Бакал

Спеціаліст департаменту хроматографії та спектроскопії

Спеціалізація: аналітичне обладнання, хроматографія, мас-спектрометрія.