Nachweis von ultrakurzkettenigen Perfluorcarbonsäuren (PFCA) im Wasser, Hochschule für Life Sciences FHNW

Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS), die sogenannten «Ewigkeitschemikalien», werden seit den 1950er-Jahren in grossem Umfang in Haushalts- und Industrieprodukten verwendet. PFAS kommen in Wasser und Boden vor und können ein Risiko für die menschliche Gesundheit und die Umwelt darstellen. Die Vorschriften für die zulässige Menge an PFAS im Trinkwasser werden immer strenger, wobei 2020 durch das EU-Recht neue Grenzwerte festgelegt wurden.

Perfluorcarbonsäuren (PFCA) sind eine Untergruppe der PFAS, zu der ultrakurzkettige Verbindungen wie Trifluoressigsäure (TFA) gehören. Obwohl ultrakurzkettige PFCA im Allgemeinen ein geringeres Bioakkumulationspotenzial aufweisen als langkettige PFCA, geben ihre Persistenz und hohe Mobilität Anlass zur Sorge hinsichtlich der Wasserqualität. Tierversuche haben zudem Bedenken hinsichtlich der potenziellen Reproduktions- und Entwicklungstoxizität von TFA aufkommen lassen. Zusammengenommen unterstreichen diese Bedenken die Notwendigkeit einer zuverlässigen Überwachung ultrakurzkettiger PFCA im Wasser.

Aktuelle GC-MS -Analysemethoden können zum Nachweis ultrakurzkettiger PFAS eingesetzt werden, allerdings besteht dabei das Risiko einer Verschleppung und unzureichende Sensitivität. Wir haben eine automatisierte, zuverlässige GC-MS-Methode zum Nachweis ultrakurzkettiger PFCA in Proben mit kleinem Volumen entwickelt.

Unsere Methode automatisiert sowohl die Vorkonzentration der Wasserproben als auch die Derivatisierung der Proben bevor diese gemessen werden.

Zur Aufkonzentration der Proben haben wir die Mikro-Festphasenextraktion (μSPE) mithilfe eines PAL-Probenvorbereitungssystems mit automatischem Werkzeugwechsel (RTC) eingesetzt.

Ein zweites PAL-RTC-System automatisiert die Synthese, Kühlung und Dosierung von Diphenyldiazomethan (DDM). Das Reagenz wird anschliessend in das Vial gegeben, wo es mit den PFCA reagiert und Diphenylmethylester bildet, die für die GC-MS/MS-Analyse geeignet sind.

Obwohl unsere Methode die empfindlichsten LC-MS/MS-Methoden nicht übertrifft, erzielten wir rauscharme Basislinien und klar definierte Peakformen mit guten Wiederfindungsraten und Präzision.

Unser Dual-PAL-Ansatz zur DDM-Derivatisierung zeigt, wie Automatisierung zuverlässige PFAS-Daten bei reduziertem Arbeitsaufwand, verbesserter Sicherheit und besserer langfristiger Nachhaltigkeit liefern kann – allesamt Vorteile für routinemässige Programme.

• R. Häusler et al., “Automated derivatization and sample preparation protocol for ultrashort-chain PFCAs of water samples for GC-MS/MS detection,” Green Analytical Chemistry, vol. 19, p. 100385, Aug. 2026, doi: 10.1016/j.greeac.2026.100385.