Métodos de teste de PFAS e orientações para filtração de amostras

Leia mais sobre

• Tabela de seleção de produtos de filtração para testes de PFAS
• Conjuntos de dados para testes de extraíveis de PFAS
  
• O que são substâncias poli e perfluoroalquiladas (PFAS)?
• Requisito de filtração nos métodos de teste de PFAS
• Preocupações quanto à contaminação por PFAS a partir de materiais de coleta e preparo de amostras
• Filtração de amostras em testes de PFAS
• Filtros de seringa, filtros de membrana e suportes de filtro para filtros de membrana recomendados
• Referências

 

Tabela de seleção de produtos de filtração para testes de PFAS

Tabela 1. Dispositivos de filtro de seringa Millex^® e filtros de membrana de disco cortado adequados para o preparo de amostras e filtração da fase móvel relacionados a testes de PFAS. As recomendações são baseadas em testes de amostras de água usando o EPA 537.1 modificado e amostras de metanol com o EPA 1633 modificado. *O polipropileno hidrofílico pode ser usado para a filtração de amostras/fase móvel de solventes aquosos. O polipropileno hidrofóbico é recomendado para a filtração de amostras/fase móvel de solventes orgânicos

Formato de filtro	Membrana	Tamanho dos poros (µm)	Diâmetro (mm)	Produto
Filtros de seringa Para filtração de amostras	Millipore PES Express®	0,22	33	SLGP033N
		0,45	33	SLHP033N
	Náilon	0,20	33	SLGN033
	Náilon com pré-filtro de fibra de vidro	0,20	25	SLGNM25
Filtro de membrana de disco cortado Para filtração de amostra, fase móvel e tampão	Polipropileno hidrofílico e hidrofóbico*	0,20, 0,45	13, 25, 47, 90	Filtro de membrana de polipropileno
Filtro de membrana de disco cortado Para fração de partículas de fontes estacionárias ou testes de chaminés quanto às emissões atmosféricas	Filtro de fibra de vidro sem resina de ligação	0,7	90	AP4009000

Conjuntos de dados para testes de extraíveis de PFAS

• Detecção de contaminantes PFAS em água após a filtração com dispositivos de PES e náilon Millex^® usando o EPA 537.1 modificado. 
• Detecção de contaminantes PFAS em amostras de metanol após a filtração com dispositivos de PES e náilon Millex^® usando LC-MS/MS de acordo com o EPA 1633 modificado. 
• Detecção de contaminantes PFAS em água após a filtração com filtros de disco de polipropileno hidrofóbico de 0,2 µm e 0,45 µm e filtros de disco de polipropileno hidrofílico de 0,2 µm e 0,45 µm em dispositivos Swinnex^® usando o EPA 537.1 modificado. 
• Detecção de contaminantes PFAS em amostras de metanol após a filtração com três lotes diferentes de filtros de disco de polipropileno hidrofílico de 0,2 µm em dispositivos Swinnex^® em solvente de metanol usando o EPA 1633 modificado. 

O que são substâncias poli e perfluoroalquiladas (PFAS)?

Os PFAS são substâncias poli e perfluoroalquiladas conhecidas como "produtos químicos eternos" e compreendem um grupo de mais de 4000 variedades de compostos perfluorados de cadeia longa e curta.¹ Os PFAS são usados em diversos setores devido às suas excelentes propriedades de resistência a óleo, água, temperatura, produtos químicos e fogo, e são conhecidos por seu uso em reações de polimerização de fluoropolímeros, como o Teflon^® de empresas como a 3M e a Dupont. Os produtos que contêm PFAS e compostos relacionados são onipresentes nos produtos industriais e de consumo, incluindo embalagem de produtos, cosméticos, utensílios de cozinha antiaderentes, repelentes de manchas, polidores, tintas, revestimentos e espumas de combate a incêndios.

As excelentes propriedades e o uso generalizado dos PFAS levaram ao acúmulo persistente desses produtos químicos artificiais em matrizes ambientais e biológicas, recentemente associados a lesões hepáticas, câncer, enfraquecimento do sistema imunológico e colesterol alto em humanos.^1-3

 

Requisito de filtração nos métodos de PFAS

Em resposta, os órgãos competentes dos EUA e da Europa tomaram medidas regulatórias. A Convenção de Estocolmo propôs regulamentações para dois dos compostos de PFAS mais comuns, o ácido perfluorooctanoico (PFOA) e o ácido perfluorooctano sulfônico (PFOS), com algumas isenções, que entraram em vigor em 2020. A Agência de Proteção Ambiental (EPA) dos EUA publicou um Plano de Ação em 2019, seguido de recomendações para testar matrizes de água quanto a compostos de PFAS de acordo com a Lei de Água Potável Segura no início de 2020, com uma concentração recomendada em água potável de 70 partes por trilhão (ppt). Em outubro de 2021, a EPA publicou seu Roteiro Estratégico de PFAS, que descreve sua ampla abordagem para lidar com PFAS de 2021 a 2024. Mais recentemente, a EPA publicou recomendações de água potável para quatro compostos de PFAS (PFOA, PFOS, ácido dímero de óxido de hexafluoropropileno [HFPO] e seu sal de amônio e PFBS e seu sal de potássio). A diretiva de água potável da União Europeia (UE), que inclui um limite de 0,5 µg/l para todos os PFAS, entrou em vigor em janeiro de 2021. Além disso, a Agência Europeia de Produtos Químicos (ECHA) apresentou em janeiro de 2022 uma proposta de restrição do uso de PFAS em espumas de combate a incêndios, com várias outras propostas previstas até 2023. Outras substâncias PFAS estão na lista para avaliação de acordo com o regulamento REACH (Registro, avaliação, autorização e restrição de produtos químicos). Em resposta às propostas e medidas regulatórias em rápida evolução, os laboratórios de testes acadêmicos e industriais desenvolveram métodos analíticos para testar e monitorar os PFAS em uma variedade de matrizes, como as listadas na Tabela 2. Essas regulamentações são importantes para compreender a extensão da exposição humana e da contaminação ambiental a fim de informar futuras iniciativas de remediação.

Tabela 2. Métodos analíticos selecionados para a detecção de compostos de PFAS em várias matrizes.

Método	Atualização/Revisão	Matriz/Matrizes	Preparo de amostras	Método analítico
EPA 537.1	Jun. 2020	Água potável	SPE	LC-MS/MS
EPA 533	Dec. 2019	Água potável	SPE	LC-MS/MS
SW-846 Método 8327*	Jul. 2021	Águas subterrâneas não potáveis, águas superficiais, águas residuais	SPE, filtração	LC-MS/MS
ASTM D7968-17a	Set. 2017	Sólidos ambientais	Extração de solvente, filtração	LC-MS/MS
ASTM D7979-19	Set. 2021	Matriz de água (sem água potável)	Extração de solvente, filtração	LC-MS/MS
ISO 21675	Out. 2019	Águas potáveis, naturais e residuais	SPE, filtração conforme necessário	LC-MS/MS
FDA C-010.02	Dec. 2021	Alimentos	QuEChERS, SPE, filtração	LC-MS/MS
OTM-45	Jan. 2021	Emissões atmosféricas (fontes estacionárias)	Trem de amostragem: filtração, impactadores	LC-MS/MS
EPA 1633	Fev. 2022	Aquosa, solo, biossólidos, sedimento, tecido	SPE, filtração	LC-MS/MS
Versão preliminar do EPA 1621*	Abr. 2022	Matrizes aquosas	TSS, limpeza da coluna GAC	CIC
* Método de triagem Abreviaturas: SPE = extração em fase sólida; TSS = determinação do total de sólidos suspensos; GAC = carbono ativado granular; CIC = cromatografia iônica de combustão

Preocupações quanto à contaminação por PFAS a partir de materiais de coleta e preparo de amostras

Em estudos recentes, existe uma preocupação relacionada à introdução de contaminação por PFAS nas amostras a partir de diversas fontes, incluindo frascos de coleta, solventes, frascos de armazenamento, componentes de tubos e qualquer outro plástico que entre em contato com a amostra. Isso inclui os filtros de membrana, os suportes de filtro e as carcaças para filtro de seringa usados para remover as partículas das matrizes de amostras. Alguns filtros podem apresentar traços de contaminação que podem interferir na detecção do PFAS por LC-MS/MS e nos dados resultantes, principalmente em meio a requisitos de sensibilidade cada vez maiores.⁶ Outra preocupação especificamente relacionada aos consumíveis é a adsorção dos compostos de PFAS, como nos meios de filtração ou no sorvente SPE. Para dispositivos de filtro, isso depende de muitos atributos, sendo os mais importantes o tipo de filtro, o solvente a ser filtrado e o tipo de molécula de PFAS.^4-5 Por exemplo, em alguns casos, tanto a contaminação quanto a adsorção nos meios de filtração podem ser reduzidas por meio da lavagem com metanol.^6-7

 

Filtração de amostras em testes de PFAS

Em todos os métodos analíticos, é necessário considerar cuidadosamente o preparo de amostras. No entanto, nos fluxos de trabalho de PFAS, outros fatores podem complicar as análises de PFAS a jusante. Eles incluem a potencial contaminação por PFAS a partir de filtros ou outros consumíveis que entrem em contato com as amostras e a adsorção de compostos de PFAS em consumíveis, levando à perda de recuperação. Assim, testamos dispositivos de filtro de seringa de PES, náilon, e náilon-HPF com os fluxos de trabalho de detecção de PFAS EPA 537.1 e EPA 1633 para determinar os níveis de contaminação resultantes dos extraíveis das membranas. Também testamos filtros de membrana de disco cortado de polipropileno (polipropileno hidrofílico e hidrofóbico de 0,2 µm e 0,45 µm para o EPA 537.1 e polipropileno hidrofílico de 0,2 µm para o EPA 1633). Constatamos que nenhum dos filtros apresentou níveis detectáveis de contaminação por PFAS acima dos limites de relato (RL). Houve adsorção dos padrões internos levando a uma perda de recuperação primariamente para materiais de membranas de náilon e polipropileno hidrofóbico, que variou de acordo com o tipo de PFAS, comprimento da cadeia e material do filtrado (metanol vs. água). A filtração em metanol apresentou melhores recuperações dos mesmos padrões para o náilon. Isso corrobora a sugestão de que o enxágue com metanol pode reduzir a ligação dos compostos de PFAS aos materiais do filtro. O polipropileno hidrofílico apresentou resultados semelhantes em metanol e água.

Portanto, quando a filtração de amostras com graus mais altos de partículas é necessária em um fluxo de trabalho de PFAS, os filtros de seringa de PES, náilon e náilon-HPF Millex^®, bem como os filtros de membrana de disco cortado de polipropileno, são uma opção adequada. 

Também estão disponíveis filtros de seringa de PES Millex^® e membranas de disco cortado Millipore^® com diâmetros alternativos.

Referências

1. Kwiatkowski CF, Andrews DQ, Birnbaum LS, Bruton TA, DeWitt JC, Knappe DRU, Maffini MV, Miller MF, Pelch KE, Reade A, et al. 2020. Scientific Basis for Managing PFAS as a Chemical Class. Environ. Sci. Technol. Lett.. 7(8):532-543. https://doi.org/10.1021/acs.estlett.0c00255

2. Winchell LJ, Wells MJ, Ross JJ, Fonoll X, Norton JW, Kuplicki S, Khan M, Bell KY. 2021. Analyses of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) through the urban water cycle: Toward achieving an integrated analytical workflow across aqueous, solid, and gaseous matrices in water and wastewater treatment. Science of The Total Environment. 774145257. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145257

3. Pérez F, Nadal M, Navarro-Ortega A, Fàbrega F, Domingo JL, Barceló D, Farré M. 2013. Accumulation of perfluoroalkyl substances in human tissues. Environment International. 59354-362. https://doi.org/10.1016/j.envint.2013.06.004

4. Lath S, Knight ER, Navarro DA, Kookana RS, McLaughlin MJ. 2019. Sorption of PFOA onto different laboratory materials: Filter membranes and centrifuge tubes. Chemosphere. 222671-678. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.01.096

5. Labadie P, Chevreuil M. 2011. Biogeochemical dynamics of perfluorinated alkyl acids and sulfonates in the River Seine (Paris, France) under contrasting hydrological conditions. Environmental Pollution. 159(12):3634-3639. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2011.07.028

6. So MK, Taniyasu S, Lam PKS, Zheng GJ, Giesy JP, Yamashita N. 2006. Alkaline Digestion and Solid Phase Extraction Method for Perfluorinated Compounds in Mussels and Oysters from South China and Japan. Arch Environ Contam Toxicol. 50(2):240-248. https://doi.org/10.1007/s00244-005-7058-x

7. Yamashita N, Kannan K, Taniyasu S, Horii Y, Petrick G, Gamo T. 2005. A global survey of perfluorinated acids in oceans. Marine Pollution Bulletin. 51(8-12):658-668. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2005.04.026