Analysis of Trace Perfluorinated and Polyfluorinated Organic Vapors in Air

Význam tématu

PFAS (perfluorované a polyfluorované organické látky) jsou velmi odolné kontaminanty šířící se prostřednictvím vzduchu na stopových úrovních, často v rozsahu sub-ppt. Díky širokému využití v průmyslu i spotřebním zboží představují významný environmentální a zdravotní problém, jehož monitorování vyžaduje citlivé a spolehlivé analytické metody.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl ověřit výkon moderní technologie kryogen-volné tepelné desorpce (TD) integrované s plynulou chromatografií a hmotnostní detekcí (GC/MSD) pro analýzu 18 zástupců PFAS ve vzduchu. Rozsah testovaných látek zahrnuje velmi těkavé i semitěkavé PFAS, včetně perfluoralkylkarboxylových kyselin (PFCAs), fluorotelomerních alkoholů (FTOH), akrylátů (FTAcr) a sulfonamidů (FOSA).

Použitá metodika a instrumentace

Pro odběr vzorků byla použita sorpční trubice "material emissions" (Markes C-TBME10). Desorpce probíhala na systému TD100-xr (Markes International) bez potřeby kapalného dusíku. Chromatografické štěpení zajistila kolona Agilent J&W VF-200ms (30 m × 0,25 mm, 1 μm) instalovaná na Agilent 8890 GC, spojeném s detektorem Agilent 5977B MSD pracujícím v režimu elektronové ionizace (EI) a SIM. Klíčové parametry:

• Průtok vzorku: 100 mL/min, objem do 500 L
• Desorpce: 300 °C, 12 min, past na –30 °C
• GC režim: konstantní průtok 1,2 mL/min, program 35 °C → 280 °C
• MSD: EI 70 eV, SIM ionty 95 m/z (FTOH), 131 m/z (PFCAs), 55/93 m/z (FTAcr/FOSA)

Hlavní výsledky a diskuse

Vyhodnocení průraznosti (breakthrough) pro 500 L vzorku neprokázalo významné úniky (<5 %) žádného PFAS. Testy stability ukázaly zachování >90 % spikovacího standardu po 7 dnech při pokojové teplotě i po 15 dnech při 5 °C. Systém a trubice vykazovaly nulové pozadí cílových PFAS. Kvantitativní zpětná re-kolekce prokázala konstantní obnova celé dávky během čtyř destripsí, čímž se potvrdila úplnost desorpce a možnost opakovaných analýz. Limity detekce ležely v rozmezí 0,9–4,6 pg/m3 (1–3 ppq), linearita R2 > 0,99 a opakovatelnost (RSD) <5 % pro všechny analyty. Reálné vzorky ze vzduchu parkovacích garáží vykázaly průměrnou obnovu 80–150 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Citlivou analýzu PFAS ve vzduchu na úrovních sub-ppt
• Opakované použití vzorků díky kvantitativní re-kolekci
• Eliminaci kapalného dusíku a souvisejících provozních nákladů
• Zajištění robustnosti pomocí kryogen-volného systému a optimalizovaných sorbentů

Budoucí trendy a možnosti využití

Perspektivy rozvoje zahrnují kombinaci TD s pokročilými hmotovými analyzátory (triple quadrupole, TOF atd.), rozšíření škály monitorovaných PFAS a integraci do online monitorovacích platforem pro kontinuální sledování kvality ovzduší.

Závěr

Ověřená metoda kryogen-volné TD–GC/MSD předvedla vynikající citlivost, přesnost i opakovatelnost pro analýzu širokého spektra PFAS ve vzduchu. Nabízí univerzální a provozně ekonomické řešení pro environmentální monitoring stopových kontaminantů.

Reference

• EN ISO 16017: Sampling and Analysis of VOCs by Sorbent Tube/TD/GC-MS
• US EPA TO-17: Determination of VOCs in Ambient Air Using Active Sampling on Sorbent Tubes
• ISO 16000-6: Indoor Air – VOCs by Active Sampling
• ASTM D6196: Sorbents, Sampling Parameters, TD for VOCs in Air
• HJ 759: Ambient Air – VOCs by Special Canisters and GC-MS
• Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants