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PFAS en muestras de agua: métodos de análisis y control de contaminación

Qué son las PFAS, qué límites existen para agua potable y cómo analizarlas según US EPA 1633, con SPE, limpieza con carbón, LC-MS/MS y un flujo sin contaminación.

Las PFAS se regulan en agua a niveles de ng/L (ppt), por lo que su análisis exige un método sensible y un laboratorio sin fuentes de contaminación. Esta guía resume qué son las PFAS, los límites para agua potable que cita Rocker, el procedimiento de análisis basado en el método US EPA 1633 y las medidas para mantener un flujo de trabajo sin contaminación.

Qué son las PFAS

Las PFAS (sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas) son compuestos alifáticos fluorados de síntesis. Incluyen más de 10 000 compuestos; entre los más regulados están el ácido perfluorooctanoico (PFOA), el ácido perfluorooctanosulfónico (PFOS), el ácido perfluorononanoico (PFNA) y el ácido perfluorohexanosulfónico (PFHxS).

Su estabilidad térmica y química extrema les permite resistir agua, lípidos, altas temperaturas, luz y degradación microbiana. Por eso se usan desde 1950 en productos de consumo e industriales. Esa misma persistencia hace que se degraden poco en el ambiente y se bioacumulen; de ahí el nombre de "químicos eternos". Forman parte de los contaminantes orgánicos persistentes (COP) regulados internacionalmente.

Usos y fuentes. Por sus propiedades hidrófobas, oleófobas y tensoactivas, las PFAS se usan en:

  • Industria: espumas contra incendios, fabricación de semiconductores y materiales químicos especiales.
  • Productos de consumo: repelentes de manchas para alfombras, ropa impermeable, envases de alimentos, utensilios antiadherentes, cosméticos y pinturas.

Estos productos, las plantas de fabricación, los residuos (como rellenos sanitarios) y las liberaciones durante el uso son fuentes potenciales de PFAS en agua, suelo y sedimentos.

Riesgos para la salud y foco regulatorio

Según la fuente, la principal vía de exposición humana es la ingesta de alimentos. La exposición excesiva puede asociarse con:

  • Metabolismo y órganos: colesterol elevado, aumento de enzimas hepáticas y enfermedades tiroideas.
  • Sistemas inmunitario y reproductivo: supresión inmunitaria, menor fertilidad y problemas de desarrollo neurológico y reproductivo en recién nacidos.
  • Cáncer: la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) clasificó el PFOA en el Grupo 1, "carcinógeno para los humanos", y el PFOS en el Grupo 2B, "posiblemente carcinógeno para los humanos".

Rocker indica que, desde 2009, el Convenio de Estocolmo ha ido incorporando PFAS y compuestos relacionados para controlar y eliminar la contaminación por COP. Algunos subgrupos de PFAS concentran la atención regulatoria por su potencial de bioacumulación, su alta movilidad en agua, suelo y aire, su transporte a larga distancia (se han encontrado trazas en regiones polares) y sus efectos ecotoxicológicos.

Límites de PFAS en agua potable

Rocker presenta estos límites y valores guía:

Institución Norma Límite o valor guía
Taiwán, MOENV Normas de calidad del agua potable PFOA + PFOS ≤ 50 ng/L; PFOS + PFHxS ≤ 70 ng/L
US EPA National Primary Drinking Water Regulations (NPDWR) PFOA ≤ 4 ppt (ng/L); PFOS ≤ 4 ppt; PFHxS ≤ 10 ppt; PFNA ≤ 10 ppt; HFPO-DA ≤ 10 ppt; mezcla de 2 o más*: índice de peligro ≤ 1
Unión Europea Directiva de agua potable (DWD) PFAS totales ≤ 0,5 µg/L (500 ng/L); suma de 20 PFAS ≤ 0,1 µg/L (100 ng/L)
Organización Mundial de la Salud (OMS) Versión preliminar de la OMS (draft) PFOA ≤ 100 ppt (ng/L); PFOS ≤ 100 ppt

* Definición de mezcla de la US EPA: para mezclas que contengan dos o más de PFHxS, PFNA, HFPO-DA y PFBS, se debe usar el índice de peligro (HI).

Las normas de PFAS cambian con frecuencia. Antes de fijar un límite de reporte, confirme la versión vigente de la norma que aplica a su laboratorio.

Procedimiento de análisis según US EPA 1633

Por la necesidad de detectar concentraciones de nivel ppt, los métodos se basan en cromatografía líquida con espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS). Para lograr límites de cuantificación (LOQ) bajos, normalmente se usa primero extracción en fase sólida (SPE), que concentra la muestra y elimina interferencias de la matriz. Los métodos de referencia que cita la fuente son US EPA 1633 y EPA 533/537.1.

Tomando como ejemplo el método US EPA 1633, "Analysis of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Aqueous, Solid, Biosolids, and Tissue Samples by LC-MS/MS", el análisis tiene cuatro pasos:

Flujo de Rocker para PFAS en agua según US EPA 1633: toma y preparación de muestra, extracción y concentración, limpieza, y análisis y cuantificación.

  1. Toma y preparación de muestra: use botellas de polietileno de alta densidad (HDPE) o polipropileno (PP) con tapas sin revestimiento interior (liner). Evite botellas y pipetas de vidrio, porque las PFAS se adsorben en el vidrio. EPA 1633 exige agregar los estándares internos extraídos (EIS) antes de la extracción y la limpieza.
  2. Extracción y concentración: cuando las concentraciones son muy bajas, la SPE concentra las PFAS desde un gran volumen de agua; la fuente da como ejemplo un factor de enriquecimiento de 1:100. El eluato se lleva a sequedad o casi sequedad con un evaporador de nitrógeno (o un sistema equivalente de evaporación de solvente) y se reconstituye con metanol. Cartucho recomendado por la fuente: Waters Oasis WAX 150 mg o equivalente.
  3. Limpieza: el extracto se limpia con carbón para retirar interferencias. Por ejemplo, EPA 1633 agrega el adsorbente Supelclean™ ENVI-Carb™ después de la elución de la SPE, como limpieza dispersiva.
  4. Análisis y cuantificación: el análisis se hace por LC-MS/MS con cuantificación por dilución isotópica. Los analitos se comparan con los estándares internos extraídos (EIS) y no extraídos (NIS) para corregir pérdidas y efecto matriz. Columna recomendada por la fuente: Waters Acquity UPLC® BEH C18, 1,7 µm, 50 × 2,1 mm o equivalente.

Prevención de contaminación

Por la persistencia y ubicuidad de las PFAS, el laboratorio debe trabajar con un flujo sin contaminación de fondo ni cruzada:

  • Recipientes y equipos: use recipientes de PP o HDPE enjuagados con metanol y secados al aire. Evite recipientes y pipetas de vidrio. Para el análisis en el instrumento, use viales de PP o PE.
  • Solventes y agua: use sólo solventes de alta pureza grado LC-MS verificados para PFAS, y agua ultrapura (por ejemplo, de un sistema Milli-Q®) sin PFAS detectables.
  • Materiales fluorados: evite estrictamente consumibles y equipos con fluoropolímeros, como PTFE y FEP.
  • Sistema instrumental: las bombas y tuberías del sistema LC pueden aportar PFAS de fondo. Cuando sea necesario, instale una columna de retardo de PFAS.

Las normas de ensayo indican que la contaminación puede venir de solventes, reactivos, material de vidrio, piezas usadas en el procesamiento de muestras y componentes del sistema LC. Para la SPE, la fuente recomienda un manifold de vacío sin PTFE y una columna de retardo en el sistema LC.

Bombas de vacío para la SPE

Para esta aplicación, Rocker recomienda las bombas Rocker 300C, Rocker 400C y Chemker 300. La fuente no indica en qué etapa se usa cada una ni cómo se conectan al manifold. Rocker clasifica las bombas 300C y 400C como recubiertas de PTFE; antes de incorporarlas, confirme que ningún componente fluorado de la bomba o de sus conexiones quede en contacto con la muestra o el extracto, y valide el blanco del método.

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Consulte la configuración y variante en cada ficha antes de seleccionar el equipo.

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Fuentes

  • Rocker, PFAS in Water Samples
  • Documentos citados por la fuente: US EPA, Final PFAS National Primary Drinking Water Regulation; EEA, PFAS pollution in European waters; OMS, PFOS and PFOA in Drinking-water; US EPA Method 1633A; NIEA W542.52B (Taiwán).
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