Alkohole fluorotelomerowe (FTOH) są jedną zgłównych klas substancji perfluoroalkilowych i polifluoroalkilowych (PFAS). Są również jednymi z najlepiej znanych prekursorów kwasów perfluorokarboksylowych (PFCA), w tym kwasu perfluorooktanowego (PFOA) i kwasu perfluoroheksylowego (PFHxA). Ich obecność w wodach powierzchniowych, gruntowych oraz wodach pitnych stanowi potencjalne zagrożenie dla zdrowia ludzi i środowiska. Zespół badawczo-rozwojowy ALS opracował i zwalidował czułą, niezawodną i selektywną metodę analityczną do ilościowego oznaczania FTOH za pomocą chromatografii gazowej z tandemową spektrometrią mas typu potrójny kwadrupol (GC-MS/MS). Metoda jest w trakcie procesu akredytacyjnego w Wielkiej Brytanii (UKAS).

Wstęp

Szerokie zastosowanie substancji bazujących na fluorotelomerach spowodowało rozległą obecność FTOH w środowisku. Ostatnie badania skupiały się na źródłach pochodzenia, transporcie i dystrybucji FTOH w środowisku oraz wpływie ich obecności na ludzi i ich zdrowie.

Zastosowanie FTOH

Alkohole fluorotelomerowe (FTOH) znajdują zastosowanie w syntezie różnych środków powierzchniowo czynnych oraz jako półprodukty w produkcji wielu wyrobów o szerokim spektrum zastosowań, takich jak tekstylia, polimery, farby, kleje, woski i środki czyszczące. FTOH zachowują się jak detergenty, smary i produkty pośrednie w procesach produkcyjnych. Mogą być emitowane do atmosfery podczas produkcji fluoropolimerów. Ze względu na wysoką lotność, FTOH mogą być transportowane na znaczące odległości i w efekcie zanieczyszczać środowisko na ogromnych powierzchniach.

Potencjalnymi źródłami FTOH są odcieki z wysypisk odpadów (Titaley et al., 2023) oraz oczyszczalnie ścieków (Wang et al., 2020).

FTOH są również składnikami pianotwórczych środków gaśniczych (AFFF) oraz są produktem ubocznym w pianach gaśniczych, produkowanych na bazie fluorotelomerów. Stężenia 8:2 FTOH w AFFF wahały się od 8 do 26,5 mg/L (dane z 2017 - Favreau, 2017). Wykrywalność FTOH w miejscach skażonych pianami AFFF prawdopodobnie wzrośnie wraz z rozwojem technik analitycznych. Musimy mieć świadomość, że skażenie, z którym mamy do czynienia jest zdecydowanie większe.

Dalsze losy i transport

Badania wykazały obecność FTOH w wodzie (Ayala-Cabrera et al., 2020; Dimzon et al., 2017). Wykazały one również, iż w wyniku mechanizmów biotransformacji FTOH mogą ulegać rozkładowi w wodzie na inne trwałe i kumulujące się w organizmach żywych kwasy perfluorokarboksylowe (PFCA) (Dinglasan et al., 2004; Ellis et al., 2004; Wang et al., 2009; Yu et al., 2018; Zhao et al., 2013). Z tego względu FTOH można uznać za pośrednie źródło PFOA w środowisku.

Ekspozycja i narażenie

FTOH jako główny prekursor powszechnie wykrywanych kwasów perfluorokarboksylowych (PFCA), mogą wywoływać niekorzystne skutki dla zdrowia ludzkiego i środowiska. Narażenie człowieka na FTOH następuje głównie drogą pokarmową, taką jak dieta i woda pitna (Bach i in., 2016). Ze względu na ich szerokie zastosowanie FTOH można znaleźć w różnych typach źródeł wody, w tym w wodzie pitnej (Ayala-Cabrera i in., 2020; Bach i in., 2016), ściekach (Dimzon i in., 2017; Ma i in. , 2022), dopływach i odpływach ścieków przemysłowych (Ayala-Cabrera i in., 2020; Dauchy i in., 2017; Ma i in., 2022), wodach powierzchniowych (Bach i in., 2016; Portolés i in., 2015 ) oraz wodzie deszczowej (Kongpran i in., 2014; Mahmoud i in., 2009).

Wymagania dotyczące pobierania próbek

Próbki powinny być pobierane do szklanych wial o pojemności 40ml wyposażonych w teflonową septę. Środkiem utrwalającym próbkę jest metanol (2ml).Należy zachować ostrożność podczas napełniania wial, aby nie wypłukać metanolu. Wiale zakręcić w taki sposób, aby w pobieranej próbce nie było powietrza.

Uwaga:
Próbki należy jak najszybciej dostarczyć do laboratorium ze względu na krótki czas przechowywania.

Analizy laboratoryjne

Do oznaczania FTOH stosuje się chromatografię gazową sprzężoną z tandemową spektrometrią mas (GC-MS/MS) z zastosowaniem jonizacji chemicznej o dodatnim ładunku (PCI). Metoda ta zapewnia wysoką czułość, selektywność i niezawodność analizy. Limity wykrywalności dla poszczególnych związków przedstawiono w Tabeli nr 2.

Referencje:

• Ayala-Cabrera J.F., Contreras L., Moyano E., Santos F.J. (2020) A novel methodology for the determination of neutral perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances in water by gas chromatography-atmospheric pressure photoionisation-high resolution mass spectrometry. Anal. Chim. Acta DOI: 10.1016/j.aca.2019.12.004.
• Dauchy, X. Bioteux V., Back C., Colin A., Hemard J., Rosin C., Munox J., (2017) Mass flows and fate of per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) in the wastewater treatment plant of a fluorochemical manufacturing facility Sci. Total Environ. 576 549-558.
• Dimzon I.K., Wsterveld J., Gremmel C., Fromel T., Knepper T.P., de Voogt P. (2017) Sampling and simultaneous determination of volatile per- and polyfluoroalkyl substances in wastewater treatment plant air and water Anal Bioanal Chem 409: 1395-1404.
• Favreau, P.; Poncioni-Rothlisberger, C.; Place, B. J.; Bouchex- Bellomie, H.; Weber, A.; Tremp, J.; Field, J. A.; Kohler, M. Multianalyte Profiling of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFASs) in Liquid Commercial Products. Chemosphere 2017, 171, 491−501.
• Higgins, C.; Field, J.; Deeb, R.; Conder, J. FAQs Regarding PFASs Associated with AFFF Use at U.S. Military Sites; Environmental Security Technology Certification Program Alexandria United States, 2017.
• Herzke, D.; Olsson, E.; Posner, S. Perfluoroalkyl and Polyfluoroalkyl Substances (PFASs) in Consumer Products in Norway − A Pilot Study. Chemosphere 2012, 88, 980−987.
• Kim, M. H.; Wang, N.; McDonald, T.; Chu, K.-H. Biodefluorination and Biotransformation of Fluorotelomer Alcohols by Two Alkane-Degrading Pseudomonas Strains. Biotechnol. Bioeng. 2012, 109, 3041−3048.
• Ma H., Peng H., Chen H., Shang W., Zheng X., Yang M., Zhang Y., (2022) Long-term trends of fluorotelomer alcohols in a wastewater treatment plant impacted by textile manufacturing industry, Chemosphere, Volume 299.
• Portolés T., Rosales L.E., Sancho J.V., Santos J., Moyano E., (2015) Gas chromatography–tandem mass spectrometry with atmospheric pressure chemical ionization for fluorotelomer alcohols and perfluorinated sulfonamides determination, Journal of Chromatography A, Volume 1413, 2015, 107-116.
• Titaley I.A., Florentino B., Cruz D., Barlaz M., Field J.A. (2023) Neutral Per- and Polyfluoroalkyl Substances in In-situ Landfill Gas by Thermal Desorption-Gas Chromatography-Mass Spectrometry Environ. Sci. Technol. Lett. 2023, 10, 3, 214–22.
• Wang, N.; Szostek, B.; Buck, R. C.; Folsom, P. W.; Sulecki, L. M.; Capka, V.; Berti, W. R.; Gannon, J. T. Fluorotelomer Alcohol Biodegradation Direct Evidence That Perfluorinated Carbon Chains Breakdown. Environ. Sci. Technol. 2005, 39, 7516−7528.
• Yan P.F., Dong S, Manz K.E., Liu C., Woodcock M.J., Mezzari M.P., Abriola L.M., Pennell K.D., Cápiro N.L. Biotransformation of 8:2 Fluorotelomer Alcohol in Soil from Aqueous Film-Forming Foams (AFFFs)-Impacted Sites under Nitrate-, Sulfate-, and Iron-Reducing Conditions. Environ Sci Technol. 2022 Oct 4;56(19):13728-13739. doi: 10.1021/acs.est.2c03669.