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Perfluorierte Tenside automatisiert in Wasser nachweisen

| Autor / Redakteur: Guido Deußing* / Dr. Ilka Ottleben

1 Perfluorierte Tenside (PFT) werden weder aerob noch anaerob abgebaut und reichern sich in der Umwelt an. Aufgrund ihres gesundheitsschädigenden Potenzials sind sie daher wichtiges Ziel der Wasseranalytik.
1 Perfluorierte Tenside (PFT) werden weder aerob noch anaerob abgebaut und reichern sich in der Umwelt an. Aufgrund ihres gesundheitsschädigenden Potenzials sind sie daher wichtiges Ziel der Wasseranalytik. (Bild: © Countrypixel; psdesign 1 / Fotolia.com [M] Alban)

Ein Baustein auf dem Weg zu mehr Produktivität in GC und HPLC ist die Automatisierung manueller Arbeitsschritte, v.a. bei der Probenvorbereitung. Doch auch die Automatisierung kann Optimierungspotenzial bergen, wie Applikationsexperten am Beispiel des Nachweises von perfluorierten Tensiden (PFT) in Wasser zeigen.

Trinkwasser gehört zu den am strengsten und bestuntersuchten Lebensmitteln überhaupt und zwar zu Recht, geht man einmal davon aus, dass ein Erwachsener täglich 1,5 bis zwei Liter Wasser zu sich nehmen sollte. Wasser spielt ebenso eine große Rolle bei der Herstellung, Zubereitung und Verarbeitung von Lebensmitteln. Auch bei einer nur geringfügigen Schadstoffbelastung des Wassers pro Volumeneinheit können, bei der oben beschriebenen Aufnahmeweise, Schadstoffe in bedenklichen Mengen in den Organismus aufgenommen werden. Umso gravierender, wenn es sich dabei um Verbindungen handelt, die sich einerseits nicht oder nur schwer ausscheiden lassen und denen andererseits ein erhebliches gesundheitsschädliches Potenzial attestiert wird – wie es bei perfluorierten Tensiden (PFT) der Fall ist.

Die Vorzüge von Härte und Stabilität

PFTs lassen sich in zwei Stoffgruppen unterteilen, namentlich in perfluorierte Alkylsulfonate (PFAS) mit Perfluoroctansulfonat (PFOS) als bekanntestem Vertreter, und in perfluorierte Carbonsäuren (PFCA), deren namhaftester Repräsentant die Perfluoroctansäure (PFOA) ist. Sie alle sind Mutter Natur völlig fremd. Der Mensch hat PFTs im Labor geschaffen und mit aus chemischer Sicht außergewöhnlichen diplomatischen Fähigkeiten versehen: Während die Kohlenstoffkette der PFTs hydrophob ist, weist die Kopfgruppe hydrophile Eigenschaften auf; der amphiphile Charakter erklärt die Verwendung dieser Verbindungsklasse als Tensid.

Im Gegensatz zu klassischen Tensiden besitzt die PFT-Kohlenstoffkette obendrein noch einen ausgesprochen lipophilen Charakter. Werden PFTs auf Oberflächen aufgetragen, weisen sie nicht nur Wasser ab, sondern auch Öle, Fette und Schmutz. Das macht PFTs für die Textil- und Papierindustrie interessant, die sie zur Modifizierung und Veredelung von Oberflächen nutzen. Und aufgrund der polaren Kohlenstoff-Fluor-Bindung, die zu den festesten Bindungen in der organischen Chemie überhaupt zählen, sind PFTs thermisch und chemisch extrem stabil. Ihrer Eigenschaft und Beständigkeit wegen werden sie daher auch in der Galvanik eingesetzt, als Emulgator bei der Herstellung von Fluorpolymeren (Teflon) oder als Additiv bei Feuerlösch-, Schutz-, Schmier- und Imprägnierungsmitteln. [1]

Perfluorierte Tenside – Die andere Seite der Medaille

PFTs weisen Wasser ab, sind aber selbst wasserlöslich. Über Industrieabfälle und -abwässer gelangen sie in die Umwelt und breiten sich rund um den Globus aus. Man findet Vertreter dieser Verbindungsklasse in Oberflächen-, Fließ- und Grundwässern und in der Nahrungskette, ebenso im Menschen. PFTs unterliegen weder einer photolytischen, hydrolytischen, oxidativen oder reduktiven Transformation, noch können UV-Strahlen oder Verwitterungsbegünstigende Umstände ihnen etwas anhaben; PFTs werden weder aerob noch anaerob abgebaut mit der Folge, dass sie sich in der Umwelt anreichern. PFTs sind folgerichtig ubiquitär – und stehen zu allem Übel auch im Verdacht leberschädigend, reproduktionstoxisch und krebserregend zu sein. Das macht sie zu einem Problem und zum Ziel der Wasseranalytik.

SPE als Extraktionsverfahren der Wahl

Zum Nachweis von PFT aus Wasser und anderen wässrigen Matrices kommt normkonform [2,3] die Hochleistungsflüssigchromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie (HPLC-MS/MS) nach vorangegangener Festphasenextraktion (SPE) zum Einsatz. Bereits vor einigen Jahren hat die Tela, ein Auftragslabor mit Schwerpunkt Lebensmittel- und Umweltanalytik, eine interessante automatisierte Bestimmungsmethode [2] entwickelt und vorgestellt [1]. Den Fokus legte die Tela darauf, insbesondere die klassische manuelle SPE-Vorgehensweise gemäß ISO 25101:2009 eins-zu-eins zu automatisieren.

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