Μετρήσεις σε μονοψήφια μέρη ανά τρισεκατομμύριο κάνουν κάθε πηγή επιμόλυνσης κρίσιμο παράγοντα για την αξιοπιστία των αναλύσεων
Τα PFAS (per- και πολυφθοροαλκυλικές ουσίες) αποτελούν μια οικογένεια πάνω από 4.700 συνθετικών χημικών ουσιών που χρησιμοποιούνται ευρέως από τα μέσα του 20ού αιώνα σε αντικολλητικά σκεύη, αδιάβροχα υφάσματα, συσκευασίες τροφίμων και αφρούς κατάσβεσης πυρκαγιών. Ο λόγος της εξαιρετικής τους ανθεκτικότητας είναι ο δεσμός άνθρακα-φθορίου, ένας από τους ισχυρότερους δεσμούς στην οργανική χημεία, που τους καθιστά πρακτικά άφθαρτους στο περιβάλλον. Εντοπίζονται σε ποτάμια, υπόγεια ύδατα, ωκεανούς και ακόμη και σε απομακρυσμένες αρκτικές περιοχές, καθώς η υψηλή υδατοδιαλυτότητα πολλών PFAS τους επιτρέπει να μεταφέρονται παγκοσμίως.
Η ανίχνευση και ποσοτικοποίηση των PFAS στο περιβάλλον, τα τρόφιμα και τα βιολογικά δείγματα αποτελεί ένα από τα πιο απαιτητικά αναλυτικά προβλήματα της σύγχρονης χημείας. Ο λόγος είναι ότι τα PFAS συχνά μετρούνται σε συγκεντρώσεις μονοψήφιων μερών ανά τρισεκατομμύριο (parts per trillion, ppt) ή ακόμη και χαμηλότερες. Σε αυτό το επίπεδο ευαισθησίας, ακόμη και ίχνη PFAS που εισέρχονται στο δείγμα από εξωτερικές πηγές, όπως το νερό που χρησιμοποιείται στην ανάλυση, μπορούν να αλλοιώσουν σημαντικά τα αποτελέσματα ή να οδηγήσουν σε ψευδώς θετικά ευρήματα.
Στις αναλύσεις PFAS με χρωματογραφία υγρής φάσης συνδεδεμένη με φασματομετρία μάζας (LCMS), το νερό χρησιμοποιείται τόσο ως διαλύτης των δειγμάτων όσο και ως κινητή φάση στη χρωματογραφική στήλη. Αν αυτό το νερό περιέχει ίχνη PFAS, ο αναλυτής βλέπει ένα υπόβαθρο μόλυνσης που μπορεί να συγχέεται με τα πραγματικά αναλύματα ή να ανεβάζει το κατώτατο όριο ανίχνευσης.
Για αυτόν τον λόγο, οι αναλύσεις PFAS απαιτούν νερό τύπου ASTM Type I, δηλαδή υπερκαθαρό νερό με εξαιρετικά χαμηλό οργανικό και ιονικό υπόβαθρο. Η παραγωγή τέτοιου νερού απαιτεί πολυεπίπεδη επεξεργασία, καθώς καμία μεμονωμένη τεχνολογία δεν επαρκεί. Η αντίστροφη ώσμωση αποτελεί το πρώτο φράγμα, απορρίπτοντας φυσικά μεγάλο μέρος των μορίων PFAS βάσει μεγέθους και φορτίου. Ο ενεργός άνθρακας προσροφά τα PFAS μέσω υδρόφοβων και ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων και είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικός για μακριές αλυσίδες PFAS. Οι ρητίνες ανταλλαγής ιόντων παρέχουν στοχευμένη αφαίρεση, ιδίως για βραχύτερες αλυσίδες PFAS που δεν συλλαμβάνονται αποτελεσματικά από τον ενεργό άνθρακα.
Για την ολοκληρωμένη αξιολόγηση της παρουσίας PFAS σε ένα δείγμα, συνιστάται ο συνδυασμός δύο τεχνικών. Η LCMS επιτρέπει ανίχνευση και ποσοτικοποίηση μεμονωμένων PFAS ενώσεων σε επίπεδα μονοψήφιων ppt, και είναι απαραίτητη για τη ρυθμιστική συμμόρφωση. Ωστόσο, περιορίζεται στις ενώσεις που περιλαμβάνει η αναλυτική μέθοδος. Η χρωματογραφία καύσης ιόντων για ολικό οργανικό φθόριο (CIC-TOF) λειτουργεί σε χαμηλότερη ευαισθησία επιπέδου ppb αλλά καταγράφει το σύνολο των οργανοφθοριωμένων ενώσεων, συμπεριλαμβανομένων άγνωστων ή αναδυόμενων PFAS που δεν περιλαμβάνονται στις στοχευμένες μεθόδους. Ο συνδυασμός των δύο παρέχει πληρέστερη εικόνα.
Ένα σημείο που συχνά παραβλέπεται είναι ότι η μόλυνση συχνά δεν συμβαίνει κατά την παραγωγή του νερού αλλά κατά την αποθήκευσή του. Πλαστικά δοχεία, σωλήνες, τάπες και στεγανοποιητικά υλικά μπορεί να περιέχουν PFAS που εκλύονται στο νερό κατά την επαφή. Για αυτόν τον λόγο, οι ειδικοί συνιστούν την παραγωγή υπερκαθαρού νερού κατ’ απαίτηση και τη χρήση του αμέσως, αποφεύγοντας την αποθήκευση όποτε αυτό είναι εφικτό.
