Menez à bien les analyses des PFAS, substances per- et polyfluoroalkylées, grâce aux colonnes Halo®

Introduction

Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) sont des composés fluorés créés par synthèse qui contiennent des liaisons carbone-fluor. Dotés de propriétés exceptionnelles telles que la résistance à la chaleur, aux taches et à l’eau, ils étaient et continuent d’être utilisés pour des produits de consommation comme les emballages alimentaires, les batteries de cuisine antiadhésives, les équipements de transformation des aliments, les produits de nettoyage, les mousses anti-incendie, les peintures, les tissus et tapis résistants aux taches et à l’eau. Ces composés ne se décomposent que très difficilement, ce qui leur a valu le surnom de « polluants chimiques éternels ». Il existe près de 5000 PFAS mais seuls certains composés ont fait l’objet d’études approfondies quant à leur impact sur la santé humaine. La présence de ces substances dans l’environnement suscite des inquiétudes dans le monde entier.

Aux États-Unis, l’Agence de protection de l’environnement (EPA) a mis au point des méthodes d’analyse de l’eau potable (533 et 537.1) et une autre méthode pour l’analyse des échantillons des eaux souterraines, des eaux de surface et des eaux usées (8327). L’EPA a fixé une limite de 70 ppt pour les niveaux d’acide perfluorooctanoïque (PFOA) et de perfluorooctanesulfonate (PFOS), combinés ou individuels, mais cette limite n’est ni applicable ni réglementaire. Il appartient donc à chaque État de déterminer lui-même les teneurs maximales. En Europe, le règlement REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals) limite le PFOA et ses précurseurs, tandis que le PFOS est limité par le règlement européen sur les polluants organiques persistants (POP). Des réglementations plus complètes sont en cours d’élaboration dans l’UE. Les aliments peuvent être contaminés par le sol et l’eau utilisés pour les cultiver, par l’emballage qui les contient ou par les équipements contaminés par les PFAS qui ont traité les aliments. L’eau potable peut être contaminée par ces substances à proximité d’usines de production de PFAS ou d’installations qui fabriquent des produits contenant des PFAS, de raffineries de pétrole, d’aéroports ou de bases militaires où des formulations de mousse aqueuse formant un film (AFFF) ont été utilisées pour éteindre des incendies principalement lors d’exercices d’entraînement.

Les PFAS s’accumulent dans l’organisme et peuvent avoir des effets sur la santé. L’exposition au PFOA et au PFOS peut entraîner une augmentation du cholestérol, un faible poids à la naissance, des effets sur le système immunitaire, le cancer (PFOA) et la perturbation des hormones thyroïdiennes (PFOS). Si les effets sur la santé du PFOA et du PFOS ont été étudiés, il n’en va pas de même pour les milliers de composés PFAS. Par conséquent, la recherche continue de découvrir l’impact du PFAS sur la santé humaine. Il a récemment été signalé que l’alcool fluorotélomère 6:2 (FTOH 6:2) est plus toxique que l’acide perfluorohexanoïque (PFHxA), qui avait été utilisé pour évaluer la toxicité du FTOH 6:2. Cela a incité les fabricants d’emballages alimentaires contenant du FTOH 6:2  à cesser volontairement la vente de ces produits aux États-Unis sur une période de trois ans à partir de janvier 2021.

Les colonnes HALO® PFAS et HALO® PFAS Delay ont été développées spécifiquement pour l’analyse des PFAS. La phase stationnaire ODS fortement greffée et postsilanisée des colonnes HALO® PFAS Delay assure une rétention élevée des composés PFAS dans différentes conditions de phase mobile. Elle permet de retarder les contaminants intrinsèques à l’instrument et d’éviter leur coélution avec les composés de l’échantillon à analyser.

La figure 1 montre les structures des colonnes HALO® PFAS et HALO® PFAS Delay.

Figure 1 : Structures des phases stationnaires HALO® PFAS et HALO® PFAS Delay

Applications

Chaque lot de phase HALO® PFAS est soumis à un contrôle d’assurance qualité par analyse LC-MS/MS d’un mélange de 17 PFAS comprenant une large gamme de composés à chaîne courte et longue. Les spécifications établies garantissent des résultats reproductibles sur plusieurs lots. Un exemple de séparation LC-MS/MS MRM QA est présenté dans Figure 2.

Figure 2 : Analyse LC/MS ( mode RMN) de 17 PFAS sur colonnes HALO PFAS

Pour ceux qui commencent tout juste à s’aventurer dans l’analyse des PFAS, le concept d’une colonne de retard (Delay column) est peu familier. La contamination par les PFAS se retrouve couramment dans l’équipement HPLC utilisé pour mener les expériences. Cette contamination provient des bouchons des bouteilles de solvant, des tubes en PTFE, des filtres, des consommables de préparation des échantillons, des solvants, et même l’environnement du laboratoire lui-même. S’il existe des substituts sans fluorocarbone, il y a peut-être encore une contamination du système, ce qui est préjudiciable à l’analyse des traces. La colonne HALO® PFAS Delay a pour but de piéger et de retarder tous les PFAS qui ne sont pas liés à l’échantillon d’intérêt. La figure 3 montre un blanc (un gradient a été fait, mais aucun échantillon n’a été injecté) et du PFOA provenant du système est clairement visible. La prévalence du PFOA est généralement observée comme un contaminant des matériaux d’instruments.

Figure 3 : PFOA provenant du système HPLC sans injection (quantification sur colonnes HALO® PFAS Delay et HALO PFAS)

Figure 4 : Quantification de PFAO provenant d’un échantillon injecté et du système LC (réalisé sur colonnes HALO® PFAS et HALO® PFAS Delay)

Lorsqu’un échantillon est analysé, le PFOA provenant de la chaine HPLC est élué ultérieurement par rapport à au PFOA de l’échantillon. Voir la figure 4.

L’un des aspects les plus difficiles de l’analyse PFAS est la présence d’isomères linéaires et ramifiés. Les isomères ramifiés sont des sous-produits du processus de fluoration électrochimique (ECF) utilisé pour fabriquer des PFAS. Inversement, lorsque la télomérisation est utilisée, seuls des isomères linéaires sont formés. Les isomères ramifiés du PFAS, qui sont plus polaires, sont moins retenus que les isomères linéaires du PFAS. Cela explique pourquoi les isomères ramifiés se trouvent dans l’eau alors que les isomères linéaires se retrouvent dans le sol et les sédiments. Dans la figure 5, un échantillon d’eau de puits est analysé sur une colonne HALO® PFAS et montre l’excellente résolution des isomères ramifiés et linéaires des PFHxS.

Figure 5 : Séparation de PFAS et d’isomères ramifiés et linéaires de PFHxS sur HALO® PFAS (échantillon d’eau de puits)

Compte tenu de l’ensemble des recherches menées sur les PFAS, une méthode haute performance est essentielle pour gagner en temps d’analyse et faire des économies de solvants. HALO® PFAS qui utilise la technologie Fused-Core® est recommandée pour des analyses rapides de PFAS.

La figure 6 montre une analyse efficace de 33 PFAS en moins de 5 minutes. Ces composés comprennent tous les analytes cibles des méthodes EPA 533, 537.1 et 8327.

Figure 6 : Séparation rapide (<5 minutes) de 33 PFAS sur colonnes HALO® PFAS

Conclusion

La combinaison des colonnes HALO® PFAS Delay et HALO® PFAS offre une solution complète pour l’analyse des PFAS. Les lots de phase HALO® PFAS sont testés sous assurance qualité, spécifiquement avec un mélange de 17 composés PFAS. HALO® PFAS Delay piège et retarde efficacement les PFAS du système LC. Que l’objectif soit d’avoir une haute résolution ou une séparation rapide, les colonnes HALO® PFAS offrent des performances robustes et reproductibles pour les matrices d’échantillons environnementaux les plus difficiles.

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