Accurate Mass Library for PFAS Analysis in Environmental Samples and Workflow for Identification of Pollutants in Drinking Water Using GC/Q-TOF

Význam tématu

Per- a polyfluoroalkylové látky (PFAS) jsou vysoce perzistentní, toxické a bioakumulativní kontaminanty, které představují významné riziko pro životní prostředí i lidské zdraví. Jejich detekce vyžaduje citlivé a specifické analytické přístupy. Vývoj knihoven přesných hmotností umožňuje spolehlivou cílovou i necílovou identifikaci PFAS v komplexních vzorcích, jako je pitná voda.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo vytvořit a otestovat osobní databázi a knihovnu spojitou s přesnými hmotnostmi (PCDL) obsahující přes 150 spekter PFAS získaných technikou GC/Q-TOF. Dále autoři demonstrovali použití této knihovny v cílovém a necílovém screeningovém režimu a rozšířili workflow o identifikaci dalších kontaminantů v pitné vodě za pomoci knihoven NIST23 a MassBank.us.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků:

• Odběr 2,4 L pitné vody z dvou zdrojů (povrchová, smíšená) v Kalifornii
• SPE extrakce na HLB, WAX, WCS a ENV, eluční směsi MTBE/MeOH/DCM/NH4OH/EtAc/MeOH/malé procento kyseliny mravenčí
• Koncentrace a výměna do EtAc, následné zředění 1 : 10

Analytická instrumentace:

• Agilent 8890 GC s multimode inletem (Ultra Inert liner, 4 mm)
• Kolony Agilent J&W DB-5ms UI (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm) a DB-624 UI (30 m × 0,25 mm × 1,4 µm)
• Agilent 7250 GC/Q-TOF, EI 70 eV, zdroj 200 °C, kvadrupól 150 °C, transfer line 250 °C, heliový nosný plyn (1,0–1,2 mL/min), hmotnostní rozsah 50–1 200 m/z, spektrální rychlost 5 Hz
• Software Agilent MassHunter Unknowns Analysis, Qualitative Analysis, PCDL Manager, ChemVista, Mass Profiler Professional

Hlavní výsledky a diskuse

Knihovna PFAS PCDL shromažďuje přesná hmotnostní EI spektra, retenční časy (RT) a retenční indexy (RI) více než 150 PFAS, z nichž více než 50 % není zastoupeno v NIST23. V necílovém režimu byla například identifikována methyl perfluorooktanát. Cílový screening pomocí GC/Q-TOF Screener dosáhl shody LMS > 99 % pro stejné látky. Při necílovém screening za použití PCDL, NIST23 a MassBank.us bylo v pitné vodě odhaleno přes 100 dalších kontaminantů (disinfekční vedlejší produkty, PAH, pesticidy, ftaláty). Porovnání dvou zdrojů vody ukázalo vyšší počet a koncentrace kontaminantů v urbanizované oblasti (Irvine) než v menším povodí (Weaverville).

Přínosy a praktické využití metody

• Rozšíření spektra detekovaných PFAS díky přesným hmotnostem a necílovému přístupu
• Vyšší citlivost a flexibilita oproti unit mass metodám
• Efektivní eliminace falešně pozitivních hits pomocí accurate mass a RI
• Možnost současného screeningu širokého spektra kontaminantů v pitné vodě

Budoucí trendy a možnosti využití

• Doplňování a rozšiřování PCDL o nové PFAS sloučeniny a transformační produkty
• Využití AI-predikcí retenčních indexů pro knihovny s omezenými daty
• Automatizované workflow pro vysokoobjemové necílové screeny
• Integrace s dalšími nelineárními knihovnami a datovými platformami
• Uplatnění v regulaci PFAS a monitoringu vodních zdrojů

Závěr

Vyvinutá PCDL pro GC/Q-TOF výrazně zlepšuje citlivost a spolehlivost detekce PFAS a dalších kontaminantů v pitné vodě. Kombinace cílového a necílového přístupu s využitím knihoven přesných a jednotkových hmotností umožňuje komplexní a efektivní screening environmentálních vzorků.

Reference

1. Poly- and Perfluoroalkyl Substances (PFAS) Overview and Current Activities, Loudoun Water.
2. Hammer J, Endo S. Volatility and Nonspecific van der Waals Interaction Properties of PFAS: Evaluation Using Hexadecane/Air Partition Coefficients. Environ Sci Technol. 2022;56(22):15737–15745.
3. Liu X. Understanding Semi-volatile Organic Compounds (SVOCs) in Indoor Dust. Indoor Built Environ. 2022;31(2):291–298.
4. Del Vento S, et al. Volatile PFAS in the Remote Atmosphere of the Western Antarctic Peninsula: an Indirect Source of PFAAs? Atmos Pollut Res. 2012;3(4):450–455.
5. Wohlgemuth G, et al. SPLASH, a Hashed Identifier for Mass Spectra. Nat Biotechnol. 2016;34:1099–1101.
6. Agilent ChemVista Library Manager Technical Overview, 2023.
7. Valdiviez L, Fiehn O, Nieto S. Differences in Metabolic Profiles of Individuals with Heart Failure Using High-Resolution GC/Q-TOF. Agilent Application Note. 2023.
8. Van Gansbeke W, et al. Semi-Automated GC/Q-TOF Screening with AssayMAP Bravo for Antidoping Control. Agilent Application Note. 2023.
9. Hanari N, et al. Variation in Concentration of PFOA in Methanol Solutions During Storage. Chemosphere. 2014;94:116–120.