Obtención de agua ultrapura para el análisis sensible de PFAS mediante LC-MS
Se analizó el agua ultrapura procedente de un sistema de purificación de agua Milli-Q® para detectar PFAS, incluidos PFOA y PFOS, de acuerdo con el método EPA 1633 preliminar. No se detectó ninguno de los 40 compuestos PFAS analizados en el agua ultrapura producida por un sistema Milli-Q® IQ 7000 equipado con un pulidor LC-Pak® en el punto de dispensación, lo que la hace adecuada para los análisis PFAS más sensibles mediante LC-MS/MS.
Descripción general de la sección
- PFAS, los «químicos eternos»
- Requisitos de calidad del agua para las pruebas de PFAS
- Estudio: ¿Es el agua purificada de un sistema Milli-Q® IQ 7000 adecuada para las pruebas de PFAS?
- Tecnologías de purificación de agua para la eliminación de PFAS
- Agua ultrapura de alta calidad para un análisis fiable de PFAS
- Productos relacionados e información para realizar pedidos
Las sustancias perfluoroalquílicas y polifluoroalquílicas (PFAS), a menudo denominadas «sustancias químicas eternas», son sustancias químicas artificiales compuestas por una cadena de carbono de longitud variable con enlaces carbono-flúor excepcionalmente estables (figura 1). Sus propiedades únicas, entre las que se incluyen la resistencia al agua, la grasa y las manchas, las hacen ideales para una amplia gama de productos, como envases de alimentos, utensilios de cocina antiadherentes, tejidos repelentes al agua y resistentes a las manchas, cosméticos y espumas contra incendios.1 Además, las PFAS desempeñan un papel crucial en la fabricación de productos esenciales, como tecnologías médicas, semiconductores, baterías, teléfonos, automóviles y aviones. A medida que se revela la presencia de PFAS en la naturaleza y en muchos productos de uso cotidiano, cada vez es más importante comprender los impactos medioambientales y sanitarios de estos compuestos.
Figure 1.Chemical structures of two common PFAS compounds: perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctanesulfonic acid (PFOS).
Impactos ambientales y sanitarios de la contaminación por PFAS
Desafortunadamente, las características que hacen que estos compuestos sean útiles también provocan una contaminación generalizada en el medio ambiente. Los PFAS se denominan «sustancias químicas eternas» porque sus fuertes enlaces carbono-flúor les permiten resistir la degradación. Cuantos más átomos de carbono contienen, más persistentes son en el medio ambiente. Dos de los PFAS más conocidos, el ácido perfluorooctanoico (PFOA) y el ácido perfluorooctanosulfónico (PFOS), tienen los niveles más altos de persistencia en el medio ambiente.2
Las investigaciones sugieren que los niveles elevados de ciertos PFAS en la sangre pueden tener un impacto en la salud humana y provocar:
- Aumento de los niveles de colesterol
- Disminución de la respuesta a las vacunas en los niños
- Aumento del riesgo de hipertensión arterial o preeclampsia en mujeres embarazadas
- Aumento del riesgo de cáncer de riñón o testicular.3
Por lo tanto, abordar la contaminación por PFAS en el medio ambiente es fundamental para proteger la salud pública.
Normativa sobre PFAS
Los PFAS son motivo de preocupación en todo el mundo. Muchos países ya han eliminado gradualmente algunos de estos compuestos, o tienen previsto hacerlo o regularlos. El Convenio de Estocolmo, un acuerdo internacional sobre determinados contaminantes orgánicos persistentes (COP), regula varios PFAS a nivel mundial. En Europa, el PFOS está restringido por el reglamento de la UE sobre COP, y varios ácidos carboxílicos perfluorados, sales y precursores están restringidos por el reglamento sobre el registro, la evaluación, la autorización y la restricción de sustancias químicas (REACH).4 En Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) publicó a principios de 2024 un Reglamento Nacional Primario sobre el Agua Potable (NPDWR) para varias sustancias PFAS.5
Pruebas para detectar compuestos PFAS según el método 1633 de la EPA.
El método 1633 de la EPA es un enfoque validado en laboratorio que emplea LC-MS/MS para analizar PFAS en aguas residuales y otras muestras ambientales.6 Las matrices válidas incluyen muestras acuosas, sólidas (suelo, biosólidos, sedimentos) y de tejidos. El método es adecuado para el análisis de 40 compuestos PFAS objetivo en las matrices especificadas. El método describe los pasos para la recogida, conservación, extracción y análisis de muestras, garantizando que los resultados sean precisos y fiables. En este estudio se eligió el método EPA 1633 por su sensibilidad y alcance, ya que se considera que, en general, iguala o supera la sensibilidad del método EPA 537.1(7) y abarca una gama más amplia de compuestos PFAS y una mayor variedad de matrices.
Requisitos de calidad del agua para los análisis de PFAS
La LC-MS/MS (cromatografía líquida con espectrometría de masas en tándem) es el método más utilizado para los análisis sensibles de PFAS. Uno de los retos de estos análisis reside en el hecho de que muchos reactivos y equipos de laboratorio pueden filtrar algunos PFAS y, potencialmente, interferir en los resultados. La contaminación de fondo puede provenir de componentes de LC que contienen fluoropolímeros (por ejemplo, PTFE) o de disolventes de fase móvil. El uso de una columna de retardo específica para PFAS puede evitar que la contaminación de fondo por PFAS interfiera en los resultados de la muestra (Figura 2).
El agua reactiva desempeña un papel fundamental en los análisis de trazas de PFAS: se utiliza en muchas etapas del flujo de trabajo analítico, desde el enjuague de la cristalería y los cartuchos SPE hasta la preparación de fases móviles, patrones de calibración y blancos. Aunque el uso de una columna de retardo (o trampa) puede aliviar algunos problemas de fondo, el agua también se utiliza en pasos en los que la columna de retardo no ayuda (por ejemplo, la preparación de patrones y muestras), por lo que debe estar libre de PFAS detectables. Para obtener análisis fiables y precisos de PFAS, es importante utilizar agua ultrapura libre de niveles detectables de PFAS.
Figura 2.Instrumento LC-MS/MS que incluye una columna de retardo PFAS.
Estudio: ¿Es el agua purificada de un sistema Milli-Q® IQ 7000 adecuada para las pruebas de PFAS?
Configuración experimental
Los compuestos PFAS son omnipresentes en los laboratorios y pueden estar presentes en muchos plásticos y componentes de instrumentación. Para determinar que los sistemas de agua Milli-Q® (1) pueden eliminar los restos de PFAS del agua del grifo y (2) no liberan PFAS en el agua purificada, se analizaron dos tipos de agua:
- Agua del grifo, obtenida de nuestros laboratorios en Burlington, Massachusetts (EE. UU.), donde se realizaron las pruebas.
- Agua ultrapura producida por un sistema Milli-Q® IQ 7000 con un pulidor diseñado específicamente para análisis orgánicos sensibles (pulidor LC-Pak®) colocado en el punto de suministro de agua. El sistema de agua ultrapura se alimentaba con agua pura procedente de un sistema Milli-Q® HX 7 de alto rendimiento (Figura 3).
Las muestras fueron analizadas por un laboratorio externo siguiendo el método preliminar EPA 1633.6
Figura 3.Esquema que muestra la configuración del sistema de purificación de agua que suministra el agua ultrapura analizada. El agua del grifo se introdujo en un sistema de purificación de agua de alto rendimiento (serie Milli-Q® HX 7), que suministró agua pura Elix® a través de un circuito de distribución a un sistema de agua ultrapura (Milli-Q® IQ 7000) equipado con un cartucho de fase inversa C18 a base de sílice (pulidor LC-Pak®) en el punto de suministro.
Se pudieron detectar algunos compuestos PFAS en el agua del grifo del laboratorio (PFHxA, PFHpA, PFOA, PFNA), aunque en niveles muy bajos (Tabla 1). Sin embargo, no se encontraron niveles detectables de PFAS en el agua ultrapura suministrada por el sistema Milli-Q® IQ 7000 equipado con un pulidor LC-Pak®. Estos resultados muestran que los sistemas de purificación de agua probados eliminaron los restos de PFAS presentes en el agua del grifo y suministraron agua altamente purificada sin cantidades detectables de PFAS.
Resultados
Tecnologías de purificación del agua para la eliminación de PFAS
Se ha demostrado que la mayoría de las moléculas de PFAS son lo suficientemente grandes como para ser retenidas por membranas de ósmosis inversa (RO) y también son retenidas eficazmente por carbón activado.8 Además, dado que los PFAS son moléculas cargadas, pueden eliminarse mediante resinas de intercambio iónico y por electrodeionización (EDI). Por lo tanto, se espera que un sistema de purificación de agua Milli-Q® que combine RO, carbón activado y electrodesionización Elix® proporcione de forma fiable agua pura (tipo 2) con un bajo contenido en PFAS.
El análisis LC-MS requiere agua ultrapura con un contenido muy bajo de compuestos orgánicos e iones. Estos contaminantes traza que interfieren se eliminan del agua pura de buena calidad mediante carbón activado, fotooxidación y resinas de intercambio iónico. Estas tecnologías de purificación también ayudan a eliminar aún más los PFAS.
Cuando se realiza LC-MS o LC-MS/MS, también se recomienda utilizar un pulidor en el punto de uso que contenga sílice de fase inversa C18. Este pulidor garantiza que ningún rastro de compuestos orgánicos (PFAS u otros) pueda interferir en estos análisis tan sensibles.
Agua ultrapura de alta calidad para un análisis fiable de PFAS
En conclusión, este estudio demuestra que, aunque puedan estar presentes algunas moléculas de PFAS en el agua que alimenta un sistema de purificación de agua, una selección cuidadosa del sistema puede garantizar que no haya cantidades detectables de PFAS en el agua ultrapura producida.
Un sistema todo en uno de la serie Milli-Q® IQ 7, o una combinación de un sistema de pretratamiento de buena calidad, como la serie Milli-Q® HX o IX, y un sistema de pulido como el sistema ultrapuro Milli-Q® IQ 7000, proporciona agua ultrapura muy adecuada para análisis sensibles de PFAS, cuando se utiliza con un pulidor LC-Pak®.
Hay disponible una gama de soluciones de purificación de agua adaptadas a las necesidades de los científicos que realizan pruebas de PFAS.
Materiales y métodos
Los sistemas de purificación de agua Milli-Q® HX 7150 y Milli-Q® IQ 7000 se encontraban en Burlington, Massachusetts (EE. UU.). Se recogieron simultáneamente y por duplicado muestras de agua del grifo y agua ultrapura procedente de un sistema Milli-Q® IQ 7000 equipado con un pulidor LC-Pak®.
Uno de los retos a la hora de analizar los PFAS es que pueden estar presentes en muchos de los suministros utilizados en el laboratorio, por lo que se tuvo mucho cuidado para evitar cualquier posible contaminación de las muestras con compuestos PFAS. Las muestras acuosas nunca entraron en contacto con ningún recipiente de vidrio o pipeta, ya que los compuestos PFAS pueden adsorberse a las superficies de vidrio. Para la recogida de muestras se utilizaron recipientes de copolímero de polipropileno.
Las muestras de agua fueron analizadas por un laboratorio de pruebas externo (Eurofins Lancaster Laboratories Environment Testing, Lancaster, PA, EE. UU.) de acuerdo con el método preliminar EPA 1633.6 Todas las pruebas se realizaron por duplicado.
El análisis de PFAS requiere precisión en cada paso. Confíe en sus resultados con nuestros productos y servicios de confianza para todo su flujo de trabajo con PFAS Sigma-Aldrich.com/PFAS
Soluciones para la purificación del agua
Suministros para pruebas de PFAS
Agradecimientos
Los autores agradecen a Vivek Joshi, Ph.D., y Lindsay Lozeau, Ph.D., con sede en Burlington, Massachusetts, por su experiencia técnica y su apoyo.
Referencias
Para seguir leyendo, inicie sesión o cree una cuenta.
¿No tiene una cuenta?