Globální webové stránky
Klientský portál
EnviroMail™
13 Evropa
13 Evropa
Pasivní vzorkování pro monitoring PFAS ve vodě
Laboratoře ALS rozšířily své portfolio metod pro monitoring PFAS ve vodním prostředí pomocí analýzy pasivních vzorkovačů DGT.
Per- a polyfluoroalkylované sloučeniny (PFAS) jsou syntetické látky se silnou vazbou C−F. Vzhledem k jejich tepelné stabilitě, hydrofobním i oleofobním vlastnostem a vysoké povrchové aktivitě mají široké využití v průmyslových produktech.
Kvůli jejich perzistenci, bioakumulačnímu potenciálu a schopnosti dálkového přenosu jsou PFOS, PFOA a další PFAS ve vodním ekosystému monitorovány s cílem identifikovat zdroje a zhodnotit časové trendy. Pro tyto účely lze využít techniku založenou na vzorkování pomocí difúzního gradientu v tenké vrstvě (DGT), která poskytuje spolehlivou, časově váženou průměrnou koncentraci analytů, a je tak ideálním nástrojem pro monitoring povodí a identifikaci zdrojů kontaminace.
Pasivní vzorkování
Pasivní vzorkování je založeno na samovolné difúzi molekul analytů skrze difúzní vrstvu do sorbentu. Oproti aktivnímu vzorkování (pod tlakem) pasivní vzorkovače nevyžadují dodávku elektrické energie, neobsahují žádné mechanické pohyblivé části a jsou jednoduché na používání – není nutná manipulace s pumpou ani kalibrace zařízení.
Po vzorkování jsou sorbované analyty uvolněny ze sorbentu a kvantifikovány s využitím široké škály analytických technik. Pasivní vzorkovače naakumulují množství cílových látek odrážející časově váženou průměrnou koncentraci za danou dobu vzorkování.
S ohledem na postup přípravy vzorku dané laboratoře umožňuje tzv. bodové vzorkování analýzu jak celkově rozpuštěných látek (volných i koloidně vázaných látek schopných průchodu přes filtr), tak celkových koncentrací (volné i koloidně vázané látky a látky vázané na částice). Oproti bodovému vzorkování umožňuje pasivní vzorkování měřit pouze koncentrace volně rozpuštěných látek.
DGT vzorkovače
DGT vzorkovače se skládají ze tří hlavních komponent: hydrogelové vrstvy, difúzní gelové vrstvy a filtrační membrány (viz obrázek 2). Zatímco hydrogelová vrstva tvoří vazebné místo pro cílové analyty, difúzní gelová vrstva zprostředkovává kontrolovanou difúzi analytů k tomuto vazebnému místu, kde analyty zůstávají imobilizovány po celou dobu vzorkování.
Obrázek 2: Schéma DGT vzorkovače.
Způsoby vzorkování
| Pasivní vzorkování | Aktivní/bodové vzorkování |
|---|---|
|
|
Vzorkování a analýza vzorků
DGT vzorkovače jsou vhodné pro všechny typy vodných vzorků, například sladkovodní, mořskou či odpadní vodu. Při vzorkování jsou DGT vzorkovače upevněny pomocí rybářského vlasce a ponořeny do tekoucí nebo pohyblivé vody. Po vyjmutí ze vzorkovacího prostředí a omytí ultračistou vodou jsou DGT vzorkovače převezeny do laboratoře v plastovém sáčku pro zachování vlhkého prostředí.
V laboratoři jsou exponované vzorkovače vyjmuty z plastových sáčků, rozebrány a vazebná hydrogelová vrstva je oddělena od zbývajících částí. Tato vrstva je následně extrahována po dobu 24 hodin plně ponořená do metanolu obsahujícího 0,5 % NH4OH.
Extrakt je zkoncentrován pomocí dusíku, zfiltrován a analyzován pomocí UHPLC-MS/MS – ultraúčinné kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií. Identifikace a kvantifikace cílových PFAS je založena na kalibraci s využitím vnitřního standardu.
Validovaná metoda obsahuje celkem 14 PFAS analytů, pro které jsou výrobcem specifikovány difúzní koeficienty (D), viz tabulka 2.
Tabulka 1: Parametry DGT vzorkovače pro stanovení PFAS.
| Charakteristika produktu: | |
| Typ: | LSNW-AP |
| Filtr, membrána: | PES membrána (tloušťka: 0,14 mm) |
| Difúzní gel: | 0,8 mm agarózový difúzní gel |
Obrázek 3: Vzorkovač LSNW-AP pro vzorkování PFAS ve vodách a ukázka laboratorní extrakce.
Závěr
Pasivní vzorkování, především s využitím DGT vzorkovačů, zajišťuje užitečný přístup pro dynamické posouzení kvality vody v čase. Překonáním některých limitací konvenčního bodového vzorkování přispívají DGT vzorkovače k mnohem obsáhlejšímu a přesnějšímu zhodnocení kvality vody.
Získaná data lze použít pro efektivní rozhodování při ochraně životního prostředí. Navazující výzkum a integrace metod pasivního vzorkování do monitoringu budou bezpochyby hrát důležitou roli v ochraně vodního ekosystému.
Tabulka 2: Seznam PFAS analytů, difúzních koeficientů (D) a limitů kvantifikace (LOQ) validovaných pro DGT vzorkovače.
| Analyty | D (E−6 cm2/sec) (25 °C) | LOQ (ng/l, 25 °C)* | |
|---|---|---|---|
| 7 dní | 21 dní | ||
| 6:2 FTS | 4.96 | 2.00 | 0.66 |
| HFPO-DA (GenX) | 5 | 0.99 | 0.33 |
| PFBA | 6.46 | 1.53 | 0.51 |
| PFBS | 6.22 | 0.80 | 0.26 |
| PFDA | 3.46 | 4.29 | 1.43 |
| PFHpA | 5.87 | 0.89 | 0.89 |
| PFHpS | 5.62 | 0.93 | 0.31 |
| PFHxA | 5.33 | 0.93 | 0.31 |
| PFHxS | 5.04 | 1.03 | 0.34 |
| PFNA | 4.12 | 15.62 | 5.21 |
| PFOA | 4.75 | 10.42 | 3.47 |
| PFOS | 4.55 | 1.15 | 0.38 |
| PFPeA | 6.06 | 0.82 | 0.27 |
| PFPeS | 5.87 | 0.89 | 0.30 |
* Limity kvantifikace jsou závislé na době vzorkování. Optimální doba vzorkování je 3–21 dní. Pro přesnou kalkulaci výsledku je potřebná průměrná teplota vypočtená z teplotního záznamu vody získaného v průběhu celého vzorkování s využitím integrovaného teplotního čidla (data logger).
Literatura
- DGT Research – Organic analytes
- Fang, Zhou et al.: Development and Applications of Novel DGT Passive Samplers for Measuring 12 Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Natural Waters and Wastewaters. Environmental Science & Technology 2021, 55 (14), 9548–9556.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.0c08092 - Booij, Kees et al.: Passive Sampling in Regulatory Chemical Monitoring of Nonpolar Organic Compounds in the Aquatic Environment. Environmental Science & Technology 2016, 50 (1), 3–17 (Critical Review).
https://pubs.acs.org/esthag/article/50/1/3/782474/Passive-Sampling-in-Regulatory-Chemical-Monitoring
Článek je k dispozici také ve formátu PDF.