Att identifiera- och Polyfluorinated kemiska arter med en kombinerad riktade och icke-riktade-Screening högupplösande masspektrometri-arbetsflöde

Detta tillvägagångssätt möjliggör kvantifiering av kända PFAS och upptäckten av nya ämnen i samma prover, jämfört med riktade metoder enbart som missar nya föreningar av oro. Detta protokoll riktar sig till ett bredare utbud av PFAS föreningar, som är representativa för de nyaste framväxande kemikalier. Om koncentrationssteget är anpassat för föreningarna, skulle de mätmetoder som används här kunna tillämpas på vilken klass som helst av kemikalier.

För att samla in ett prov från fältet, använd nitrilhandskar och samla 500 till 1, 000 milliliter vatten från fältet plats i en ren, hög densitet polyeten, HDPE, eller polypropylen flaska. Tillsätt fem milliliter av 35%salpetersyra konserveringsmedel till provet flaskan och till ett fält tomt, och transportera proverna tillbaka till labbet. Häll varje prov i enskilda, förrensade, en-liters, högdensitetspolypropylen graderade cylindrar, och registrera den exakta volymen av proverna.

Tillsätt 10 milliliter metanol till varje tömd provflaska innan du cappar och skakar kraftigt för att skölja absorberade per- och polyfluoroalkylämnen, eller PFAS, från flaskinteriörerna. Därefter, returnera det uppmätta vattenprovet till den sköljda flaskan med den metanoliska sköljningen. För att få en standardkurva för kvantitation, fyll åtta tomma, en-liters prov flaskor med PFAS-fritt avjoniserat vatten, och etikett flaskorna med åtta jämnt fördelade koncentrationer som täcker önskat quantitation sortiment.

Därefter lägger du till en kvantitet av infödd PFAS-mix till varje flaska för att ge lämpliga PFAS-koncentrationer, och tillsätt den interna standard-PFAS-blandningen till varje prov vid en koncentration som approximerar kalibreringskurvans mittpunkt. Filtrera sedan proverna genom glasfiber A-filter under skonsamt vakuum till enskilda, förrensade, en-liters högdensitetspolypropylen vakuumkolvar. Om partiklar förblir inom flaskan, skölj det extra avjoniserade vattnet, och filtrera tvätten i kolven.

För utvinningen av fast fas, returnera det filtrerade vattnet till provflaskan, och villkora ett svagt anjonutbyte, eller WAX, patron med 25 milliliter metanol och ytterligare 25 milliliter avjoniserat vatten. Placera pumpen dra slangar inom den filtrerade prov flaskor, och etikett solid-fas extraktion, eller SPE, patroner med lämpliga provnamn. Pumpa 500 milliliter av varje prov genom varje patron med ett stadigt flöde på 10 milliliter per minut, och kasta genomflödet.

Ta bort WAX SPE-patronerna från kolvpumparna, och överför SPE-patronen till ett vakuumgrenrör, utrustat med yttre glasreservoarer. Spola varje SPE-patron med fyra milliliter på 25 millimol, pH fyra natriumacetatbuffert under varsamt vakuum, följt av en neutral metanoltvätt på fyra milliliter. I slutet av tvätten, placera en 15-milliliter polypropylen centrifugera rör under varje SPE patron för att samla eluent, och elute proverna med fyra milliliter på 0,1%ammoniumhydroxid i metanol.

Sedan, ta bort elueringsrör, och minska eluat volymen till 500 till 1, 000 mikroliter genom avdunstning under torr kväve ström i ett vattenbad vid 40 grader Celsius. För riktad vätskekromatografi med tandemmasspektrometri, späd 100 mikroliter provextrakt med 300 mikroliter av två millimolar ammoniumacetatbuffert i en högtrycks vätskekromatografiprovsflaska och förbereda en analytisk arbetslista bestående av standardkurvan, prover och en ytterligare replikat av standardkurvan för att bedöma instrumentell drift över körningen. Analysera proverna med hjälp av standard vätskekromatografi och masspektrometri metoder som fastställts för de riktade föreningar av intresse.

I slutet av analysen, generera en standardkurva från standardproverna med hjälp av toppområdet förhållandet mellan analyten till den interna standarden kontra koncentrationen av analyt, och generera en kvadratisk regression formel med en över x viktning för koncentration förutsägelse. Kvantifiera de riktade analyterna i varje prov med hjälp av de beredda standardkurvorna och areatal för varje mätning. Om koncentrationen överstiger kalibreringsområdet, späd det ursprungliga provet med avjoniserat vatten spetsat med lämplig intern standardkoncentration, och åter extrakt för att få koncentrationen i lämpligt intervall.

För icke-riktad vätskekromatografi med tandemmasspektrometri späds 100 mikroliter provextrakt med 300 mikroliter av två millimolar ammoniumacetatbuffert till en högtryckssvätskan kromatografiprov injektionsflaska. Efter att ha satt en arbetslista som visat, använd instrumentprogramvaran för att samla in flytande kromatografi-masspektrometridata med en bred genomsökning i databeroende läge. För icke-riktade databearbetning, öppna lämplig molekylär funktion extrahering programpaket, och välj Lägg till/ta bort exempelfiler och Lägg till filer, och välj rådata från icke-riktade experiment.

Klicka på OK och välj Batch rekursiv funktionsutsug och Öppna metod för att läsa in en på förhand etablerad metod eller för att manuellt redigera programinställningarna. För varje funktion som återstår efter filtrering, generera förutsagda kemiska formler från den exakta massan och komposit massspektrum, och öppna naturvårdsverket CompTox Chemicals Dashboard Batch Search verktyg. Om du vill söka i de förutsagda kemiska formler eller neutrala massorna mot, för att returnera potentiella kemiska strukturer, välj identifierartyp och klistra in listan med identifierare i identifierarrutan.

Välj Hämta kemiska data och alla fysiska, kemiska eller toxikologiska data som önskas för potentiella matchningar från rullgardinsmenyn. Bekräfta sedan strukturerna med hjälp av tillgängliga standarder och/eller riktade högupplösta tandemmasspektrometrimatchning av fragmenten mot spektra från databaserna, in silico-teoretiska spektra eller manuell kurering. Kvantitativa flytande kromatografi med tandem massa spektrometri resultat presenteras i form av jonkromatografi för den totala jonkromatogram och de extraherade jonkromatografi av specifika kemiska övergångar för uppmätta kemikalier.

Den integrerade toppområdet för en kemisk övergång är relaterad till den sammansatta förekomsten och kan användas för att beräkna den exakta koncentrationen med hjälp av en kalibreringskurva normaliserad till en intern standard. Icke-riktad analys med hjälp av en fullständig MS-skanning ger ett totalt jonkromatogram för prover, vilket möjliggör ad hoc-generering av extraherade jonkromatogram för enskilda joner. PFAS-föreningar har negativa massdefekter på grund av deras övervikt av fluoratomer, och polyfluorinerade föreningar har positiva men väsentligt mindre massdefekter än homologa organiska material.

En andra metod filtrering steg är att identifiera homologa serier som innehåller upprepande enheter som är gemensamma för PFAS arter med hjälp av en lämplig programpaket. Från högupplösta MS-data kan en eller flera förmodade kemiska formler matchas mot det isotopiska fingeravtrycket av massspektrumet och poängsättas. Kemiska formler kan bekräftas ytterligare, och viss strukturell information kan samlas in från tandem masspektrometri data.

Ytterligare masspektrometriexperiment kan användas för att bekräfta identiteten hos nya föreningar, och provjämförelser kan ge information om prevalensen och den relativa mängden kemikalier. Det är mycket viktigt att ha lämpliga ämnen och kvalitetskontrollprover för matrisen för att validera de kvantitativa och icke-riktade mätningarna. De strategier som visas har blivit den nya metoden för miljöscreening för PFAS genom att tillåta upptäckten av okända och förutsägelse av deras identiteter.