PFAS vizsgálati módszerek és iránymutatás a mintaszűréshez

Bővebben

• Szűrési termékválasztási táblázat a PFAS-vizsgálatokhoz
• Adatkészletek a PFAS extrahálható anyagok vizsgálatához
  
• Mi a poli- és perfluoralkil anyagok (PFAS)?
• A szűrés követelménye a PFAS vizsgálati módszereknél
• A PFAS-ok mintagyűjtésből és előkészítő anyagokból származó szennyeződésével kapcsolatos aggályok
• Mintaszűrés a PFAS-vizsgálatokban
• Az ajánlott syringe szűrők, membránszűrők és szűrőtartók membránszűrőkhöz
• <>Referenciák

 

Szűrési termékválasztási táblázat PFAS-vizsgálatokhoz

.

1. táblázat. Millex^® fecskendőszűrő eszközök és vágott korongos membránszűrők, amelyek alkalmasak a PFAS-vizsgálatokkal kapcsolatos mintaelőkészítésre és mobilfázis-szűrésre. Az ajánlások vízmintáknak a módosított EPA 537.1, metanolmintáknak pedig a módosított EPA 1633 használatával történő vizsgálatán alapulnak. *Vizes oldószerek minta/mobilfázis szűrésére hidrofil polipropilén használható. Hidrofób polipropilén ajánlott szerves oldószerek minta/mobil fázis szűrésére.

Szűrőformátum	Membrán	Pórus mérete (µm)	Pórus mérete (µm)	Átmérő (mm)	Termék
Folyadékszűrő Minta szűréséhez	Millipore PES Express®	0.22	33	SLGP033N
	0.45	33	SLHP033N
Nylon	0.20	33	SLGN033
Nylon üvegszálas előszűrővel	0.20	25	SLGNM25
Vágott tárcsás membránszűrő Minta, mobilfázis és puffer szűrésére /li>	Hidrofil és hidrofób polipropilén*	0.20, 0.45	13, 25, 47, 90	Polipropilén membránszűrők
Vágott tárcsás membránszűrő A helyhez kötött forrásokból származó részecskefrakcióhoz vagy a levegőbe történő kibocsátások kéményvizsgálatához	Üvegszálas szűrő kötőanyag nélkül	0.7	90	AP4009000

Adatkészletek a PFAS extrahálható anyagok vizsgálatához

•  PFAS-szennyezőanyagok kimutatása vízben a Millex^® PES és nejlon eszközökkel történő szűrést követően, módosított EPA 537-es szabvány alkalmazásával.1. 
• A PFAS-szennyezőanyagok kimutatása metanolmintákban Millex^® PES és nejlon eszközökkel történő szűrést követően LC-MS/MS segítségével a módosított EPA 1633 szabvány szerint. 
• A PFAS-szennyezőanyagok kimutatása vízben hidrofób 0,2 µm-es és 0,45 µm-es polipropilén korongszűrőkkel és hidrofil 0.2 µm-es és 0,45 µm-es polipropilén korongszűrők Swinnex<^® eszközök a módosított EPA 537.1 alkalmazásával. 
• A PFAS-szennyezőanyagok kimutatása metanolmintákban három különböző tételű, 0,2 µm-es hidrofil polipropilén korongszűrővel végzett szűrést követően Swinnex^® eszközökben metanolos oldószerben, módosított EPA 1633 alkalmazásával. 

Mi a poli- és perfluoralkil anyagok (PFAS)?

A PFAS-ok az "örökké vegyi anyagoknak" nevezett poli- és perfluoralkil anyagok, amelyek a hosszú és rövid láncú perfluorozott vegyületek több mint 4000 féle fajtájából álló csoportot alkotnak.¹ A PFAS-okat számos iparágban használják kiváló olaj-, víz-, hőmérséklet-, vegyszer- és tűzálló tulajdonságaik miatt, és a fluorpolimerek, például a Teflon^® polimerizációs reakcióiban való felhasználásuk miatt olyan cégek, mint a 3M és a Dupont által használt fluoropolimerek, nevezetesek. A PFAS-t és rokon vegyületeket tartalmazó termékek mindenütt jelen vannak az ipari és fogyasztói termékekben, beleértve a termékcsomagolásokat, kozmetikumokat, tapadásmentes edényeket, folteltávolítókat, fényesítőket, festékeket, bevonatokat és tűzoltóhabokat.

A PFAS kiváló tulajdonságai és széles körű felhasználása oda vezetett, hogy ezek a mesterséges vegyi anyagok tartósan felhalmozódtak a környezeti és biológiai mátrixokban, és a közelmúltban összefüggésbe hozták őket a májkárosodással, a rákos megbetegedésekkel, az immunrendszer gyengülésével és az emberek magas koleszterinszintjével.^1-3

A PFAS-módszerek szűrési követelménye

Az USA és Európa hatóságai válaszul szabályozási intézkedéseket hoztak. A Stockholmi Egyezmény a két leggyakoribb PFAS-vegyületre - perfluoroktánsav (PFOA) és perfluoroktánszulfonsav (PFOS) - vonatkozóan javasolt szabályozást, bizonyos kivételekkel, 2020-tól kezdődően. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) 2019-ben cselekvési tervet tett közzé, majd 2020 elején ajánlásokat tett közzé a vízmátrixok PFAS-vegyületek vizsgálatára a biztonságos ivóvízről szóló törvény értelmében, az ivóvízben ajánlott koncentráció 70 trillió részecske (ppt). 2021 októberében az EPA közzétette a PFAS stratégiai ütemtervét, amely felvázolja a PFAS-ok kezelésére vonatkozó átfogó megközelítésüket 2021-től 2024-ig. Legutóbb az EPA négy PFAS-vegyületre (PFOA, PFOS, hexafluor-propilén-oxid (HFPO) dimersav és ammóniumsója, valamint PFBS és káliumsója) vonatkozóan adott ki ivóvíz-tanácsokat. Az Európai Unió (EU) ivóvíz-irányelve, amely 0,5 µg/L-es határértéket tartalmaz valamennyi PFAS-ra vonatkozóan, 2021 januárjában lépett hatályba. Emellett az Európai Vegyianyag-ügynökség (ECHA) 2022 januárjában korlátozási javaslatot nyújtott be a tűzoltóhabokban lévő PFAS-okra vonatkozóan, és 2023-ig számos további javaslat várható. További PFAS-anyagok szerepelnek a REACH (vegyi anyagok regisztrálása, értékelése, engedélyezése és korlátozása) szerinti értékelésre váró anyagok listáján. A gyorsan fejlődő szabályozási javaslatokra és intézkedésekre válaszul az egyetemi és ipari vizsgáló laboratóriumok analitikai módszereket dolgoztak ki a PFAS-ok vizsgálatára és nyomon követésére különböző mátrixokban, mint például a 2. táblázatban felsoroltak. Ezek a szabályozások fontosak az emberi expozíció és a környezetszennyezés mértékének megértéséhez a jövőbeli helyreállítási erőfeszítésekhez.

2. táblázat. Kiválasztott analitikai módszerek a PFAS-vegyületek kimutatására különböző mátrixokban.

Módszer	Frissítés/Változat	Mátrix/Mátrixok	Minta előkészítés	Analitikai módszer
EPA 537.1	Jún. 2020	Iható víz	SPE	LC-MS/MS
EPA 533	Dec. 2019	Iható víz	SPE		LC-MS/MS
SW-846 módszer 8327*	Júl. 2021	Nem iható felszín alatti vizek, felszíni vizek, szennyvíz	SPE, szűrés	LC-MS/MS
ASTM D7968-17a	Sep. 2017	Környezeti szilárd anyagok	Olajszűrés, szűrés	LC-MS/MS
ASTM D7979-19	Sep. 2021	Vízmátrix (nem ivóvíz)	Leválasztószeres extrakció, szűrés	LC-MS/MS
ISO 21675	Okt. 2019	ivóvíz, természetes és szennyvíz	SPE, szűrés szükség szerint	LC-MS/MS
FDA C-010.02	Dec. 2021	Élelmiszerek	QuEChERS, SPE, szűrés	LC-MS/MS
OTM-45	Jan. 2021	Légköri kibocsátások (helyhez kötött források)	Mintázó vonat:	LC-MS/MS
EPA 1633	Febr. 2022	Vizes, talaj, bioszilárd anyagok, üledék, szövet	SPE, szűrés	LC-MS/MS
EPA Draft 1621*	Apr. 2022	Vizes mátrixok	TSS, GAC oszlopok tisztítása	CIC
* Szűrési módszer Abrövidítések: SPE = szilárd fázisú extrakció; TSS = az összes lebegő szilárd anyag meghatározása; GAC = szemcsés aktív szén; CIC = égéses ionkromatográfia

A mintagyűjtő és előkészítő anyagokból származó PFAS-szennyezéssel kapcsolatos aggályok

A közelmúltbeli tanulmányokban aggodalomra ad okot a PFAS-szennyezés hozzáadása a mintákhoz, amely számos forrásból származik, beleértve a gyűjtőpalackokat, oldószereket, tároló fiolákat, csőalkatrészeket és minden más műanyagot, amely érintkezik a mintával. Ide tartoznak a mintamátrixokból a részecskék tisztítására használt membránszűrők, szűrőtartók és fecskendőszűrőházak is. Egyes szűrők nyomokban szennyeződést mutathatnak, ami zavarhatja a PFAS-ok LC-MS/MS detektálását és az ebből származó adatokat, különösen a növekvő érzékenységi követelmények között.⁶ Egy másik, kifejezetten a fogyóeszközökkel kapcsolatos aggodalom a PFAS-vegyületek adszorpciója, például a szűrőközegeken vagy az SPE-szorbenseken. A szűrőeszközök esetében ez számos jellemzőtől függ - leginkább a szűrő típusától, a szűrendő oldószertől és a PFAS molekula típusától.^4-5 Például bizonyos esetekben mind a szennyeződés, mind a szűrőközegre történő szorpció csökkenthető metanolos mosással.^6-7

 

Mintaszűrés a PFAS-vizsgálatokban

Minden analitikai módszer esetében gondosan meg kell fontolni a minta előkészítését. A PFAS-munkafolyamatokban azonban további tényezők is megnehezíthetik a PFAS-elemzéseket a feldolgozási folyamat későbbi szakaszában. Ezek közé tartozik a szűrőkből vagy más, a mintával érintkező fogyóeszközökből származó potenciális PFAS-szennyeződés, valamint a PFAS-vegyületek adszorpciója a fogyóeszközökön, ami a visszanyerés elvesztéséhez vezet. Ezért a PFAS kimutatási munkafolyamatokban EPA 537.1 és EPA 1633 a membránból kivonható anyagokból származó szennyezettségi szintek meghatározására. Vizsgáltuk továbbá a polipropilén vágott korongos membránszűrőket (0,2 µm és 0.45 µm-es hidrofil és hidrofób polipropilént a EPA 537.1 és 0.2 µm hidrofil polipropilén a EPA 1633). Megállapítottuk, hogy egyik szűrőben sem volt kimutatható, a jelentési határértéket (RL) meghaladó PFAS-szennyezettség. A belső standardok adszorpciója, amely a visszanyerés némi csökkenéséhez vezetett, elsősorban a nejlon és a hidrofób polipropilén membránanyagok esetében fordult elő, ami a PFAS típusától, a lánc hosszától és a szűrőanyagtól (metanol vs. víz) függően változott. A metanolban történő szűrés a nylon esetében ugyanezen standardok jobb visszanyerését mutatta. Ez alátámasztja azt a feltételezést, hogy a metanollal történő öblítés csökkentheti a PFAS-vegyületek kötődését a szűrőanyagokhoz. A hidrofil polipropilén mind metanolban, mind vízben hasonlóan teljesített.

Ezért, ha a PFAS munkafolyamatban nagyobb részecske tartalmú minták szűrésére van szükség, a PES, a nylon és a nylon-HPF Millex^® fecskendőszűrők, valamint a polipropilén vágott korongos membránszűrők megfelelő választást jelentenek. 

Alternatív átmérőjű PES Millex^® fecskendőszűrők. és Millipore^® vágott lemezes membránok is kaphatók.

Hivatkozások

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