Identificazione- e specie chimica di Polyfluorinated con un flusso di lavoro combinato mirati e Screening di mirati spettrometria di massa ad alta risoluzione

Questo approccio consente la quantificazione dei PFAS noti e la scoperta di nuove sostanze negli stessi campioni, rispetto ai soli approcci mirati che mancano di composti emergenti che denominano preoccupazione. Questo protocollo si rivolge a una più ampia varietà di composti PFAS, che sono rappresentativi delle più recenti sostanze chimiche emergenti. Se la fase di concentrazione è adattata ai composti, i metodi di misurazione qui utilizzati potrebbero essere applicati a qualsiasi classe di sostanze chimiche.

Per raccogliere un campione dal campo, indossare guanti di nitrile e raccogliere da 500 a 1.000 millilitri di acqua dalla posizione del campo in una bottiglia di polietilene, HDPE o polipropilene pulita e ad alta densità. Aggiungere cinque millilitri di conservante acido nitrico al 35% alla bottiglia del campione e a un campo vuoto e trasportare i campioni in laboratorio. Versare ogni campione in singoli cilindri graduati in polipropilene pre-puliti, da un litro e ad alta densità e registrare il volume esatto dei campioni.

Aggiungere 10 millilitri di metanolo a ogni bottiglia di campione svuotata prima di tappare e scuotere vigorosamente per risciacquare le sostanze per e polifluoroalchiliche assorbite, o PFAS, dagli interni della bottiglia. Quindi, riportare il campione d'acqua misurato alla bottiglia risciacquata con il risciacquo metanolo. Per ottenere una curva standard per la quantificazione, riempire otto bottiglie campione vuote da un litro con acqua deionizzata priva di PFAS ed etichettare le bottiglie con otto concentrazioni uniformemente distanziate che coprono l'intervallo di quantificazione desiderato.

Aggiungere quindi una quantità di miscela di PFAS nativa a ciascuna bottiglia per produrre le concentrazioni di PFAS appropriate e aggiungere la miscela PFAS standard interna a ciascun campione a una concentrazione che approssima il punto medio della curva di calibrazione. Quindi, filtrare i campioni attraverso la fibra di vetro A filtra sotto vuoto delicato in singoli contenitori per vuoto in polipropilene ad alta densità pre-puliti da un litro. Se il particolato rimane all'interno della bottiglia, sciacquare l'acqua deionizzata aggiuntiva e filtrare il lavaggio nel pallone.

Per l'estrazione in fase solida, restituire l'acqua filtrata alla bottiglia del campione e condizionare uno scambio di anione debole, o WAX, cartuccia con 25 millilitri di metanolo e altri 25 millilitri di acqua deionizzata. Posizionare i tubi di disegno della pompa all'interno delle bottiglie di campione filtrate ed etichettare le cartucce in fase solida, o SPE, con i nomi dei campioni appropriati. Pompare 500 millilitri di ogni campione attraverso ogni cartuccia a una portata costante di 10 millilitri al minuto, scartando il flusso.

Rimuovere le cartucce WAX SPE dalle pompe a pistone e trasferire la cartuccia SPE su un collettore sottovuoto, dotato di serbatoi di vetro esterni. Sciacquare ogni cartuccia SPE con quattro millilitri di tampone di acetato di sodio da 25 millimolare, pH quattro sotto vuoto delicato, seguito da un lavaggio a metanolo neutro da quattro millilitri. Al termine del lavaggio, posizionare un tubo di centrifuga in polipropilene da 15 millilitri sotto ogni cartuccia SPE per raccogliere l'eluente ed eludere i campioni con quattro millilitri di idrossido di ammonio allo 0,1% in metanolo.

Quindi, rimuovere i tubi di eluizione e ridurre il volume dell'eluito a 500-1.000 microlitri per evaporazione sotto flusso di azoto secco in un bagno d'acqua a 40 gradi Celsius. Per la cromatografia liquida mirata con spettrometria di massa tandem, diluire 100 microlitri di estratto campione con 300 microlitri di tampone di acetato di ammonio ammonio due millimolare in una fiala di campione di cromatografia liquida ad alta pressione e preparare un worklist analitico costituito dalla curva standard, campioni e un'ulteriore replica della curva standard per valutare la deriva strumentale durante la corsa. Analizzare i campioni utilizzando la cromatografia liquida standard e i metodi di spettrometria di massa stabiliti per i composti mirati di interesse.

Alla fine dell'analisi, generare una curva standard dai campioni standard usando il rapporto di area di picco dell'alita con lo standard interno rispetto alla concentrazione di a analitico, e generare una formula di regressione quadratica con una ponderazione su x per la previsione della concentrazione. Quantitare gli aliti mirati in ogni campione utilizzando le curve standard preparate e il rapporto di area per ogni misurazione. Se la concentrazione supera l'intervallo di taratura, diluire il campione originale con acqua deionizzata chiodata con l'appropriata concentrazione standard interna ed estrarre per portare la concentrazione nell'intervallo appropriato.

Per la cromatografia liquida non mirata con spettrometria di massa tandem, diluire 100 microlitri di estratto campione con 300 microlitri di tampone di acetato di ammonio ammonio bimolare in una fiala a base di cromatografia liquida ad alta pressione. Dopo aver installato un worklist come dimostrato, utilizzare il software dello strumento per raccogliere dati di spettrometria liquidocromatografica-massa con un'ampia scansione in modalità dipendente dai dati. Per l'elaborazione dei dati non mirata, aprire il pacchetto software di estrazione delle funzionalità molecolari appropriato e selezionare Aggiungi/Rimuovi file di esempio e Aggiungi file e selezionare i dati non elaborati dall'esperimento non mirato.

Fare clic su OK e selezionare Estrazione feature ricorsiva batch e Metodo aperto per caricare un metodo prestabilito o per modificare manualmente le impostazioni software. Per ogni funzionalità rimanente dopo il filtraggio, generare formule chimiche previste dall'esatto spettro di massa e di massa composita e aprire lo strumento di ricerca batch CompTox Chemicals Dashboard dell'Agenzia per la protezione ambientale. Per cercare le formule chimiche previste o le masse neutre, per restituire potenziali strutture chimiche, selezionare il tipo di identificatore e incollare l'elenco di identificatori nella casella dell'identificatore.

Selezionare Scarica dati chimici e tutti i dati fisici, chimici o tossicologici desiderati per potenziali corrispondenze dal menu a discesa. Quindi, confermare le strutture utilizzando gli standard disponibili e/o la corrispondenza mirata della spettrometria di massa tandem ad alta risoluzione dei frammenti con gli spettri dei database, negli spettri teorici silico o nella cura manuale. La cromatografia liquida quantitativa con risultati di spettrometria di massa tandem sono presentati sotto forma di cromatogrammi ionici per il cromatogramma ionico totale e i cromatogrammi di ioni estratti di transizioni chimiche specifiche per le sostanze chimiche misurate.

L'area di picco integrata di una transizione chimica è correlata all'abbondanza composta e può essere utilizzata per calcolare la concentrazione esatta utilizzando una curva di calibrazione normalizzata secondo uno standard interno. L'analisi non mirata utilizzando una scansione MS completa produce un cromatogramma ionica totale per campioni, che consente la generazione ad hoc di cromatogrammi di ioni estratti per i singoli ioni. I composti PFAS hanno difetti di massa negativi a causa della loro preponderanza di atomi di fluoro, e i composti polifluorurati hanno difetti di massa positivi ma sostanzialmente più piccoli rispetto ai materiali organici omologhi.

Un secondo passaggio di filtraggio del metodo consiste nell'identificare le serie omologhe contenenti unità ripetute comuni alle specie PFAS utilizzando un pacchetto software appropriato. Dai dati MS ad alta risoluzione, una o più formule chimiche putative possono essere abbinate all'impronta isotopica dello spettro di massa e valutate. Le formule chimiche possono essere ulteriormente confermate e alcune informazioni strutturali possono essere raccolte da dati di spettrometria di massa tandem.

Ulteriori esperimenti di spettrometria di massa possono essere utilizzati per confermare l'identità di nuovi composti e i confronti dei campioni possono fornire informazioni sulla prevalenza e sulla quantità relativa di sostanze chimiche. È molto importante avere spazi vuoti appropriati e campioni di controllo della qualità per la matrice per convalidare le misurazioni quantitative e non mirate. Le strategie mostrate sono diventate il nuovo approccio allo screening ambientale per i PFAS consentendo la scoperta di incognite e la previsione delle loro identità.