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PFAS 검사 방법 및 시료 여과에 대한 지침

PFAS 추출물 검사를 위한 데이터세트

과불화화합물(PFAS)이란 무엇입니까?

PFAS는 "영구 화학물질"로 알려진 과불화화합물이며, 긴 사슬 및 짧은 사슬을 가진 4,000종이 넘는 퍼플루오르화 화합물 다양체의 그룹으로 구성됩니다.1 PFAS는 오일, 물, 온도, 화학물질, 불에 대한 저항 특성이 뛰어나 여러 산업에 사용되며, 3M과 Dupont 같은 회사가 Teflon® 같은 불소수지의 중합반응에 PFAS를 사용하는 것으로 잘 알려져 있습니다. PFAS 및 관련 화합물을 함유하고 있는 제품은 제품 포장, 화장품, 붙지 않는 조리도구, 얼룩 방지제, 폴리시, 페인트, 코팅, 소방용 폼을 포함하여 산업 및 소비자 제품 어디서나 존재합니다.

PFAS의 뛰어난 특성 및 폭넓은 사용으로 인해 인간이 만든 이러한 화학물질이 지속적으로 환경 및 생물학적 매트릭스에 축적되는 결과로 이어졌으며, 최근에는 인간의 간 손상, 암, 면역 체계 약화, 고콜레스테롤과 연관이 있습니다.1-3

 

PFAS 방법에서 여과 요구조건

이에 대응하여, 미국 및 유럽의 기관에서는 규제 조치를 취했습니다. 스톡홀름 협약에서 가장 흔한 2개의 PFAS 화합물인 perfluorooctanoic acid(PFOA) 및 perfluorooctanesulfonic acid(PFOS)에 대해 특정 면제사항이 포함된 규정이 제안되었고 2020년에 발효되었습니다. 미국 환경보호청(EPA)은 2019년에 실행 계획을 발표했으며, 이후 2020년 초에 식수안전법에 따라 음용수 권고 농도 1조분의 70(ppt)을 포함하여 PFAS 화합물에 대한 물 매트릭스 검사의 권고사항을 발표했습니다. 2021년 10월, EPA는 2021년부터 2024년까지 PFAS를 해결하기 위한 광범위한 접근법의 개요를 밝히는 PFAS 전략 로드맵을 발표했습니다. 가장 최근에 EPA는 PFAS 화합물 4종(PFOA, PFOS, Hexafluoropropylene Oxide(HFPO) 이합체 산 및 그 암모늄 염, PFAS 및 그 칼륨 염)에 대한 음용수 권고사항을 발표했습니다. 유럽 연합(EU) 음용수 지침에는 모든 PFAS에 대해 0.5 µg/L 한계가 포함되며 2021년 1월부터 발효되었습니다. 또한, 유럽화학물질청(ECHA)은 2022년 1월에 PFAS를 소방용 폼에서 제한하는 제안을 제출했으며, 2023년까지 다른 여러 제안의 제출이 예상됩니다. 추가적인 PFAS 물질이 REACH(Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals: 화학물질의 등록, 평가, 인가 및 제한)에 따라 평가 목록에 올라 있습니다. 빠르게 발전하는 규제 제안 및 조치에 대응하여 학계 및 산업 검사 실험실은 표 2에 열거된 것과 같은 다양한 매트릭스 내 PFAS 검사 및 모니터링을 위한 분석법을 개발해 왔습니다. 이러한 규정은 인간 노출 및 환경 오염의 범위를 이해하여 앞으로의 복원 노력에 영향을 미치는 데 있어 중요합니다.

시료 수집 및 준비 재료에서 PFAS 오염에 대한 문제

최근 연구에서 수집 병, 용매, 보관 바이알, 배관 구성품 및 시료에 접촉하는 기타 다른 플라스틱을 포함하여 다양한 공급원으로부터 시료에 첨가되는 PFAS 오염물질에 대한 우려가 있었습니다. 여기에는 시료 매트릭스로부터 입자를 제거하는 데 사용되는 멤브레인 필터, 필터 홀더, 시린지 필터 하우징이 포함됩니다. 일부 필터에서는 특히 증가하는 민감도 요구조건에서 PFAS의 LC-MS/MS 검출 및 결과 데이터를 방해하는 미량의 오염물질이 나타날 수 있습니다.6 특히 소모품에 대한 또다른 문제로는 여재 또는 SPE 용매 등에 대한 PFAS의 흡착입니다. 필터 장치의 경우, 많은 속성에 따라 달라집니다. 가장 중요한 것은 필터 유형, 여과되는 용매, PFAS 분자 유형입니다.4-5 예를 들어, 어떤 경우에는 여재에 대한 오염 및 흡착 둘 다 메탄올 세척으로 제거될 수 있습니다.6-7

 

PFAS 검사에서 시료 여과

모든 분석법에서 시료 조제는 주의 깊게 고려되어야 합니다. 하지만 PFAS 작업 흐름에서 추가적인 요인으로 인해 PFAS 분석 다운스트림이 복잡해질 수 있습니다. 여기에는 시료에 접촉하는 필터 또는 다른 소모품 그리고 PFAS 화합물의 소모품 흡착에서 기인한 잠재적인 PFAS 오염이 포함되며, 회수율 감소로 이어집니다. 그러므로 당사는 멤브레인 추출물로 인한 오염 수준을 측정하기 위해 PFAS 검출 작업 흐름 EPA 537.1 및 EPA 1633 내 PES, 나일론, 나일론-HPF 시린지 필터 장치를 검사했습니다. 폴리프로필렌 컷 디스크 멤브레인 필터(EPA 537.1을 위한 0.2 µm 및 0.45 µm의 친수성 및 소수성 폴리프로필렌 그리고 EPA 1633을 위한 0.2 µm 친수성 폴리프로필렌)도 검사했습니다. 당사는 그 어떤 필터에서도 PFAS 오염물질의 검출 수준이 보고 한계(RL)를 초과하지 않았다는 것을 알았습니다. 주로 나일론 및 소수성 폴리프로필렌 멤브레인 소재에서 발생하며 회수율의 일부 소실로 이어지는 내부 표준 물질의 흡착은 PFAS 유형, 사슬 길이, 여과액 재료(메탄올이냐 물이냐)에 따라 다양합니다. 메탄올 내 여과는 나일론을 위한 동일한 표준 물질에 대해 더 나은 회수율을 입증했습니다. 이는 메탄올 린싱이 PFAS 화합물의 필터 소재에 대한 부착을 감소시킨다는 의견을 뒷받침합니다. 친수성 폴리프로필렌은 메탄올 및 물에서 유사한 성능을 보입니다.

따라서 PFAS 작업 흐름에서 고농도 입자 시료의 여과가 필요한 경우 PES, 나일론, 나일론-HPF Millex® 시린지 필터와 더불어 폴리프로필렌 컷 디스크 멤브레인 필터는 적합한 옵션을 제공합니다. 

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참고문헌

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
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