Metodeutvikling for kvantitative analyse av perfluorerte alkylerte stoffer i vann med høyoppløselig væske kromatografi og tandem massepektrometri (HPLC-MS/MS) (2014)

#### **Forord**

Denne masteroppgaven er på 30 studiepoeng og er utført på Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU) på Ås. Oppgaven en del av forskningsrådet, finansiert prosjekt i samarbeid mellom NMBU, norsk institutt for luftforskning (NILU) og Kina: Polyfluorinated compunds (Are point sources contaminating the environment-consequences for human exposure in China and Norway).

Først og fremst vil jeg takke min mor Shoket Palani og min far Ahsan Nazari for den støtten de har gitt meg gjennom studiet. Jeg vil deretter takke min veileder professor Roland Kallenborn for en god og lærerikt veiledning ikke minst for hans støtte og gode humor. En takk til de som har vært med og diskutert ulike problemstillinger som har oppstått under prosjektet Dag Ekeberg, Laura Røhler og Anders Philip Grefstad. Jeg vil benytte muligheten til å takke universitetet på Ås og sist men ikke minst studieveileder

Janne Beate Utåker.

Oslo, 05.2014 Behman Nazari

# **Sammendrag**

Perfluorerte alkylstoffer (PFAS) er en fellesbetegnelse for en rekke fluorerte organiske stoffer som har blitt mye brukt de siste 50 årene. PFAS kan ha skadelig effekt på dyr og mennesker dersom konsentrasjonen blir for høy. Målet med oppgaven har vært å utvikle en kvantitativ metode for analyse av 18 utvalgte PFAS (PFBA, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA, PENA, PFDA, PFUnDA, PFDoDA, PFTrDA, PFTeDA, PFHxDA, PFOcDA, PFBS, PFHxS, PFOSA, PFOS og PFDS) i vannprøver.

I dette studiet ble det utviklet en metode med HPLC-ESI- -QqQ-MS/MS i multiple reaction monitoring (MRM). Optimaliseringen ble utført ved å bruke 75 pg/µL av de ulike PFASstoffene. Analyttene ble separert på C18-kolonne, 300 ACE 3- (75x2,1 mm i.d 3µm).

Tuning og kalibrering av massespektrometeret ble utført med polypropylene glycol (PPG) løsning for Q1 og Q3 både for positive og negative ioner. Syv standarder fra 1 – 200 pg/µL ble brukt for å lage kalibreringskurver og til å finne metodens linearitet. Kalibreringskurvene til alle PFAS stoffene gav linearitet på R <sup>2</sup>˃ 0,95 som er den nedre grense for en godkjent linearkalibreringskurve. Deteksjonsgrense (LOD) er brukt som nedre grense til det lineære området, den høyeste standarden ble brukt som øvre grense for linearitet. Relativt responsfaktor (RRFi) ble beregnet for alle standardene i det lineære området av de ulike stoffene. Relativt responsfaktor for hver spesifikk forbindelse hadde variasjon på +/- 10 % fra middelverdi for alle PFAS stoffene med unntak for PFOA. Standard 1 og 7 for PFOA hadde et avvik på henholdsvis + 13 % og + 12 %. Muligens årsak kan være kontaminering av PFOA i kolonnen.

For de fleste PFASs LOD og kvantifiseringsgrense (LOQ) var henholdsvis på ca. 0.2-1 pg/µL og 0.5-2 pg/µL, med unntak for PFOcDA og PFOA. For PFOcDA ble LOD og LOQ henholdsvis 5 pg/µL og 10 pg/µL, LOD og LOQ for PFOA kunne ikke bestemmes grunnet at injektorsystemet ble kontaminert.

Tre kontrollprøver med kjent konsentrasjoner (5, 25 og 50 pg/µL) ble brukt for å validere nøyaktigheten til metoden. Nøyaktigheten til dette forsøket ble funnet til å være veldig nært den sanne verdig til alle PFAS stoffene. Gjenvinningsprosenten ble 93 – 109 % for de tre kontrollprøvene for de utvalgte PFAS stoffene. Størst avvik var i kontrollprøven med en konsentrasjon på 5 pg/µL, og avviket var størst for PFOA og PFOcDA.

# **Symboler og forkortelser**

| API    | Atmosfærisk trykk ionisasjon (atmospheric pressure ionization) |
|--------|----------------------------------------------------------------|
| C      | Konsentrasjon                                                  |
| CAD    | Collision Gas                                                  |
| CE     | Collision Energy                                               |
| CI     | Kjemisk ionisering                                             |
| CID    | Collisional-induced dissociation                               |
| CUR    | Curtain Gas                                                    |
| CXP    | Collision Cell Exit Potential                                  |
| Da     | Dalton                                                         |
| DC     | Likestrøm                                                      |
| DP     | Declustering Potential                                         |
| E      | Elektrisk                                                      |
| EI     | Elektronionisering                                             |
| EP     | Entrance Potential                                             |
| ESI    | Elektrosprayionisasjon (electrospray ionisation)               |
| F      | Mobilfasehastighet                                             |
| FP     | Focusing Potential                                             |
| g      | Gram                                                           |
| pg     | picogram                                                       |
| GS1    | Ion Source Gas 1                                               |
| GS2    | Ion Source Gas 2                                               |
| HPLC   | High performance liquid chromatography                         |
| IS     | IonSpray Voltage                                               |
| I.S.   | Intern standard                                                |
| kV     | Kilovolt                                                       |
| L      | Liter                                                          |
| LC     | Væskekromatografi (liquid chromatography)                      |
| LOD    | Deteksjonsgrense                                               |
| LOQ    | Kvantifiseringsgrense                                          |
| M      | Molar (mol/liter)                                              |
| m      | Masse                                                          |
| mm     | Millimeter                                                     |
| MeCN   | Acetonitril                                                    |
| MeOH   | Metanol                                                        |
| mg     | Milligram                                                      |
| min    | Minutter                                                       |
| mL/min | Milliliter per minutt                                          |
| MP     | Mobilfase                                                      |
| MRM    | Multiple Reaction Monitoring                                   |
| ms     | Millisekund                                                    |

| MS        | Masse spektrometeri (mass spectrometry)              |
|-----------|------------------------------------------------------|
| MS/MS     | Tandem masse spektrometri                            |
| MW        | Molekyl vekt                                         |
| m/z       | Masse/ladning                                        |
| PCB       | Polyklorerte bifenyeler                              |
| PFAS      | Perfluorerte alkylstoffer                            |
| PFBA      | Perfluorobutanoic acid                               |
| PFDA      | Perfluorodecanoic acid                               |
| PFDS      | Perfluorodecane sulfonate                            |
| PFPeA     | Perfluoropentanoate                                  |
| PFHxA     | Perfluorohexanoic acid                               |
| PFHpA     | Perfluoroheptanoic acid                              |
| PFOA      | Perfluorooctanoic acid                               |
| PENA      | Perfluorononanoic acid                               |
| PFUnDA    | Perfluoroundecanoic acid                             |
| PFDoDA    | Perfluorododecanoic acid                             |
| PFTrDA    | Perfluorotridecanoic acid                            |
| PFTeDA    | Perfluorotetradecanoic acid                          |
| PFHxDA    | Perfluorohexadecanoic acid                           |
| PFOcDA    | Perfluorooctadecanoic acid                           |
| PFBS      | Perfluorobutane sulfonate                            |
| PFHxS     | Perfluorohexane sulfonate                            |
| PFOSA     | Perfluorooctanesulfonamid                            |
| PFOS      | Perfluorooctane sulfonate                            |
| PFMe 2 OA | Perfluoro-3,7-dimethyl-octanoic acid                 |
| PPG       | Polypropylene glycol                                 |
| POP       | Persistent Organic Pollutants (organisk miljøgifter) |
| RP-HPLC   | Omvendt fase væske krmatografi (reversed phase high  |
| R         | Splittforhold                                        |
| R s       | Oppløsningsevnen                                     |
| RecSTD    | Gjenvinningstandard                                  |
| 2         | Korrelasjonskoeffisienten                            |
| RF        | Radiofrekvens                                        |
| RT        | Retensjonstid                                        |
| RRF i     | Relative response factor                             |
| SIM       | Selected ion monitoring                              |
| SP        | Stasjonær fase                                       |
| SPE       | Fast fase ekstrasksjon (solid phase extraction)      |
| S         | Signal                                               |
| S/N       | Signal-to-noise ratio                                |
| Si-OH     | Silanolgruppe                                        |
| TIC       | Total ionekromatogram (total ion chromatogram)       |

U Spenning V Volt z Ladning Å Ångstrøm µ Mikro µm Mikrometer

#### **Innholdsfortegnelse**

|                                                                                                                                           | 1 1 |
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|-----|
| 1.2 Formål............................................................................................................................... | 2   |
| 2 Teori                                                                                                                                   | 3   |
| 2.1 Perfluoralkylstoffer (PFAS)                                                                                                           | 3   |
| 2.1.1 Beskrivelse.................................................................................................................        | 3   |
| 2.1.2 Kjemiske og fysikalske egenskaper...........................................................................                        | 3   |
| 2.1.3 Miljø...........................................................................................................................    | 4   |
| 2.1.4 Kartlegging av PFAS bruk i Norge............................................................................                        | 5   |
| 2.2 Høyoppløselig Væskekromatografi (HPLC)....................................................................                            | 5   |
| 2.2.1 Normal fase kromatografi                                                                                                            | 6   |
| 2.2.2 Omvendt fase kromatografi                                                                                                           | 6   |
| 2.2.3 Løsningsmidler                                                                                                                      | 7   |
| 2.3.4 Pumper.......................................................................................................................       | 7   |
| 2.3.5 Kolonner                                                                                                                            | 7   |
| 2.4 Koblinger med Massespektrometer (MS/MS)..................................................................                             | 8   |
| 2.4.1 Generelt om MS/MS                                                                                                                   | 8   |
| 2.4.2 Ionisering                                                                                                                          | 8   |
| 2.4.2.1 Elektronsprayionisering (ESI)                                                                                                     | 9   |
| 2.4.3 Analysator..................................................................................................................        | 9   |
| 2.4.4 API 2000                                                                                                                            | 10  |
| 2.5 Prøveopparbeidelse.........................................................................................................           | 11  |
| 2.5.1 Fastfase ekstraksjon                                                                                                                | 11  |
| 2.5.2 Sorbenter..................................................................................................................         | 12  |
| 2.5.3 Omvendt fase ekstraksjon                                                                                                            | 12  |

## Innholdsfortegnelse

| 2.6 Kvantitativ og kvalitativ analyse                                                                                                      | 12 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|----|
| 2.6.1 Topphøyde og toppareal                                                                                                               | 12 |
| 2.6.2 Kalibrering                                                                                                                          | 13 |
| 2.6.3 Oppløsningsevne......................................................................................................                | 14 |
| 2.6.4 Deteksjonsgrense (LOD) og Kvantifiseringsgrense (LOQ).....................................                                           | 15 |
| 3 Materialer og metode                                                                                                                     | 16 |
| 3.1 Materialer og utstyr                                                                                                                   | 16 |
| 3.2 Metode                                                                                                                                 | 18 |
| 3.2.1 Til lagning av standard.............................................................................................                 | 18 |
| 3.2.2 Instrument og komponent spesifikk kalibrering                                                                                        | 18 |
| 3.2.3 Metode for HPLC                                                                                                                      | 18 |
| 3.2.4 Komponent spesifikk optimalisering av MS/MS.....................................................                                     | 20 |
| 3.2.5 Analyse av Standard                                                                                                                  | 20 |
| 4 Resultat og diskusjon                                                                                                                    | 21 |
| 4.1 Identifisering av PFAS                                                                                                                 | 21 |
| 4.2 Kalibreringskurve.                                                                                                                     | 26 |
| 4.3 Analytisk sensitivitet (LOD og LOQ)                                                                                                    | 27 |
| 4.4 Linearitet.........................................................................................................................    | 28 |
| 4.5 Relativt responsfaktor (RRF i ).........................................................................................               | 30 |
| 4.6 Sterke og svake sider av metoden...................................................................................                    | 30 |
| 5 Kvalitetssikring                                                                                                                         | 31 |
| 6 Konklusjon                                                                                                                               | 32 |
| Referanseliste                                                                                                                             | 33 |
| Appendiks................................................................................................................................. | 35 |

# **1 Innledning**

## **1.1 Innledning/bakgrunn**

Perfluorerte alkylstoffer (PFAS) er et samlet navn for organiske-fluor forbindelser som er menneskelig skapt forurensninger spredt i miljøet [\[1\]](#page-41-1). I mer enn 50 år har den industrielle produksjonen av PFAS pågått. Jordbruksområder, drikkevann reservoarer og fiskeriområder er utsatt for PFAS både i Norge og verden. Utslipp av PFAS fra direkte og indirekte kilder er anslått å være ca. 3200-7300 t [\[1\]](#page-41-1). Det er stor forskjell mellom bruk og produksjon av PFAS i verden. Norge produserer ikke PFAS, men bruker produkter som inneholder PFAS blant annet i produkter som brannslukning skum, tepper, tekstiler og andre produkter [\[2\]](#page-41-2).

PFAS finnes i vann, jord, dyr og mennesker, og er et veldig stabilt stoff, hovedsakelig grunnet de sterke bindingene mellom karbon og fluor. Fluor har en veldig sterk elektronegativitet og av den grunn har god evne til å inngå i kjemiske forbindelser. Dette fører til en lang halveringstid, og overproduksjon vil derfor raskt føre til oppsamling i næringskjeden når det bioakkumuleres [\[1,](#page-41-1) [3,](#page-41-3) [4\]](#page-41-4). Ikke alle PFAS har stort bioakkumuleringspotensiale, PFOS er blant dem som har høyest. De blir lett tatt opp av vannlevende organismer når de først er i vannet, og konsentrasjonen øker med trofisk nivå. Ionisk PFAS er ikke fettløselige, og vil derfor ikke akkumuleres i fettvevet som polyklorerte bifenyeler (PCB), men binder seg til blodproteiner. Derfor er det normalt å finne høyest konsentrasjon av PFAS i organer og vev som har blodtilførsel (lever, nyre, milt).[\[5\]](#page-41-5)

Tidligere studier har vist at en del perfluorerte alkylstoffer, som perfluoroktansulfonat (PFOS), langkjedet perfluorerte karboksylsyrer (PFCA) herunder perfluoroktansyre (PFOA), kan ha en skadeeffekt på organismer og miljø ved for høye konsentrasjoner av forbindelsene. Nye utviklede analysemetoder bekrefter at enkelte perfluorerte forbindelser spres til luft og vann og kan akkumuleres i både i dyr og menneske [\[6\]](#page-41-6).

PFAS har vært vanskelig å kartlegge på grunn av deres lave konsentrasjon i vanlig prøver. Derfor fokuserer denne oppgaven rundt utfordringer med å utvikle og validere en kvantitativ analyse for PFAS bestemmelse med tilstrekkelig lav følsomhet. Væskekromatografi koblet til massespektrometri (LC-MS) er i dag den mest brukte bestemmelseteknikken for denne type sporstoffer. LC-MS har lav terskel for deteksjon, helt ned til pikogram mengde (pg/g nivå) og samtidig har en høy selektivitet som er nødvendig til bruk for miljøanalyse. Den første rapporten om PFAS i vandig prøver ble publisert for grunnvann var tatt på to steder i USA som var påvirket av brannslokkings- aktiviteter. Konsentrasjonen (**ΣPFHxA+PFHpA+PFOA)** av disse 2 stedene ble funnet til å være mellom 125µg/L opp til over 7 mg/L, selv etter 7-10 år med inaktivitet [\[7\]](#page-41-7).

## **1.1 Formål**

I det siste har det blitt funnet betydelig miljøproblemer blant annet lekkasje fra brannskog og flyplasser som inneholder perfluorerte alkylstoffer (PFASs). Derfor er det viktig å analysere vannprøver som har blitt forurensede av disse lekkasjene. Hensikten med oppgaven var å lage en kvantitativ metode for analyse av utvalgte komponenter av PFAS (PFBA, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA, PENA, PFDA, PFUnDA, PFDoDA, PFTrDA, PFTeDA, PFHxDA, PFOcDA, PFBS, PFHxS, PFOSA, PFOS og PFDS) i vannprøver. Metoden er basert på fastfase ekstraksjon (SPE) og LC-MS/MS.

# **2 Teori**

## **2.1 Perfluoralkylstoffer (PFAS)**

#### **2.1.1 Beskrivelse**

PFAS kan produseres via to ulike synteseveier, som gir to ulike typer av forbindelser [\[7\]](#page-41-7)

 Perfluorineringsprosesser Telomeriseringsprosesser

Den viktigste perfluorineringsprossen er Simons ElectroChemical Fluorination (ECFprosessen). Perfluoroktylsulfonylfluorid (POFS) dannes i denne prosessen, den er basis for den videre produksjonen av PFOS relaterte - forbindelser. Denne prosessen vil ikke gi en ren kjemisk forbindelse, men den vil gi en blanding av isomerer og homologier med ulike kjedelengder og strukturer. Stoffer som kalles perfluoroktylsulfonat (PFOS) relaterte stoffer er blant annet produsert etter ECF-metoden.

Ikke fullfluorinerte stoffer produseres ved hjelp av telomeriseringsprosesser (benevnes også som telomerer), men som har lineære perfluoralkylkjeder med et etylen sluttgruppe i alkylkjeden, fulgt av en funksjonell gruppe. Detaljerte opplysninger om struktur og bruksområder kan finnes i tidligere publiserte rapporter [\[7,](#page-41-7) [8\]](#page-41-8).

## **2.1.2 Kjemiske og fysikalske egenskaper**

Per- og polyfluoroalkyl forbindelser (PFAS) består av en perfluoralkyl kjede med en hydrofil endegruppe. Karbonkjeden kan variere med en lengde fra 4-18 karboner [\[9\]](#page-41-9). Hos Perfluorforbindelser er alle hydrogenatomer er erstatt med fluor atomer. Den generelle strukturformel er F(CF2)nR, hvor R er en alkylgruppe, og n er antall (-CF2-) i kjeden. Det finnes ulike klasser av perfluoralkyl forbindelser (PFASs). De mest kjente gruppene av PFASs er perfluoralkylsulfonsyrer eller perfluoralkylsulfonat (PFSAs) og perfluorkarboksylsyrer eller perfluorkarboksylater (PFCAs) [\[10,](#page-41-10) [11\]](#page-41-11).

PFAS er brukt innfor en rekke bruksområder fordi den har en del felles karakteristiske egenskaper, bl.a. høy kjemisk og termisk stabilitet, høy elektrisk isolasjonsevne, lav overflateenergi, lav lysbrytningsindeks og god bestandighet mot korrosjon og ytre påvirkning [\[2\]](#page-41-2). PFOS og PFOA er blant de viktigeste PFAS forbindelser, se Figur 2.1 for kjemisk struktur for PFOS og PFOA.

Figur 2.1. Kjemisk struktur av PFOS og PFOA [\[12\]](#page-41-12)

Primært er de gode overflateegenskapene til stoffene som er årsaken til bruk i mange applikasjoner. Noen av de viktigste egenskapene er nevnt under [\[2\]](#page-41-2):

 Minskning av væskens overflatespenning (særlig vann) Bedring av produktets hefteevne til underlaget Vann-, smuss- og oljeavstøtende egenskaper

## **2.1.3 Miljø**

Det er lite kunnskap om helse- og miljøeffekter knyttet til PFAS generelt, men informasjonen som foreligger gir grunn til bekymring. PFOS og Perfluoroktansyre (PFOA) er av de forbindelsene innen PFASs som er best undersøkt [\[8\]](#page-41-8).

**PFOS** og **PFOA** brytes svært langsomt ned i miljøet. Grunnen til dette er de kjemiske strukturene gjør dem svært meget stabilt. Stoffet vil delvis adsorberes til jord og sedimenter ved utslipp. Dermed kan det forventes at PFOS vil gjenfinnes i sedimenter, vann og organisk materiale i miljøet. I marine pattedyr, bl.a. i isbjørn på Svalbard er stoffet blitt påvist. PFOS har derfor et meget stort potensiale for langsiktige skadeeffekter på helse og miljø. PFASs regnes av den grunn som Persistent Organic Pollutants (POP) (organisk miljøgifter) [\[2,](#page-41-2) [8\]](#page-41-8). Arbeidere som har arbeidet med framstilling av PFOS-relaterte forbindelser har påvist stoffet i blodet. Det har vært påvist overhyppighet av blærekreft hos eksponerte arbeidere. Leverskader og skader på skjoldbrukskkjertelen samt reproduksjonsskader hos pattedyr er også påvist.

**PFOA** har lavt potensial for bioakkumulering. Stoffet brytes ikke ned biologisk, fordamper ikke fra vann, og i liten grad vil det adsorberes til sedimenter og jord.

Det har blitt påvist konsentrasjon i menneske blod av ulike PFAS forbindelser, se Tabell 2.1 for oversikt (Appendiks). [\[2,](#page-41-2) [8\]](#page-41-8).

#### **2.1.4 Kartlegging av PFAS bruk i Norge**

Som nevnt tidligere er PFAS ikke produsert i Norge, men importert enten i form av løsninger, kjemisk-teknisk produkter eller som bestanddel av faste bearbeidede produkter (for eksempel impregnerte tekstiler).

PFAS mengde i Norge er fordelt i hovedsak på følgende produkttyper [\[2\]](#page-41-2):

 Brannslukkingsmidler Maling og lakk Gulvvoks og polish Tekstilimpregneringsmidler

Langt flere PFAS har tidligere blitt registrert, bl.a. inngått i et stort antall avfettingsmidler og rengjøringsmidler.

På verdensbasis er det 8 store PFAS- produsenter i Europa og USA, samt 5 i Japan. Det finnes flere land som produserer PFAS-holdige produkter med utgangspunkt i PFAS fra andre. Se rapporten statens forurensningstilsyn (SFT) [\[2\]](#page-41-2)for mer oversiktlig kartlegging av PFAS i Norge.

# **2.2 Høyoppløselig Væskekromatografi (HPLC)**

Høyoppløselig væskekromatografi (HPLC) er en teknikk som blir brukt i analytisk kjemi til separasjon av kjemiske komponenter i en kompleks løsning. Seperasjonen av stoffene vil skje i en analytisk kolonne, fordi den stasjonærfasen og mobilfasen har forskjellig affinitet. Ved å regulere mobilfasehastighet, mobilfasegradient, mobilfasesammensetning, temperatur eller trykket kan separasjonen i kolonnen optimaliseres. Spredning av de ulike stoffene i kolonnen oppstår på grunn av ulike båndspredningsprosesser. De viktigeste båndspredningsprosessene er longitudinal diffusjon, eddy diffusjon, og massetransport i mobilfase, stillestående mobilfase, og stasjonærfase [\[13\]](#page-41-13). Et enkelt HPLC instrument er illustrert i Figur 2.2.

Figur 2.2. Skisse av de viktigste delene i en HPLC [\[14\]](#page-41-14)

### **2.2.1 Normal fase kromatografi**

Normalfase kromatografi er en teknikk som benyttes for separasjon av stoffer med polare funksjonelle grupper. Den har en stasjonærfase med høyere polaritet enn mobilfase. Stasjonærfasen som normalt blir brukt, er silika-gel med silanolgrupper. Dipol-dipol bindinger og hydrogenbindinger mellom de funksjonelle gruppene i analytten og silanolgruppene (Si-OH) på overflaten til silikapartiklene er årsaken til interaksjon av stasjonærfase analytten [\[15\]](#page-41-15).

## **2.2.2 Omvendt fase kromatografi**

Omvendt fase kromatografi (reveresed phase chromatography (RP)) er viktig separasjonsprinsipp innen høyoppløselig væskekromatografi. Hvor den mobilfasen er polar og den stasjonærefasen er upolar. Mobilfasen består av en blanding av en buffer og et organisk løsningsmiddel, typisk metanol (MeOH) eller acetonitril (MeCN) (i dette forsøket er det blitt benyttet metanol). Buffer er nødvendig for å holde kontroll på pH under separasjon og dermed for å få optimal separasjon. Til stasjonærefasen blir det normalt benyttet silika med ulike alkyl-substituerte (f.eks. C18, C8, C4) eller liknende material [\[15,](#page-41-15) [16\]](#page-41-16). I dette forsøket ble det benyttet en C18-kolonne, 300 ACE 3- (75x2,1 mm i.d 3µm).

#### **2.2.3 Løsningsmidler**

Mobilfasen er polar, og som løsningsmidler er metanol eller acetonitril brukt. Disse kan blandes med vann, en vandig buffer eller med hverandre.

Mobilfasen bør ha en temperatur som er i likevekt med systemet, og derfor skal ikke løsningsmidlet blandes før bruk [\[17\]](#page-41-17).

Noe viktige egenskaper (se under) som løsningsmidlene ideelt skal som elueringsmidler [\[17\]](#page-41-17).

 Transparente (med hensyn til detektoren som benyttes) Rene Lav viskositet Lav toksisitet Lite brennbare Ikke-reaktive (med prøven eller med kromatografiske system) Løsningsmidlene filtreres før bruk

### **2.3.4 Pumper**

Mobilfasen leveres av pumper som opererer enten ved konstant strømningshastighet eller/ og ved konstanttrykk. I dag er konstanttrykk nesten utlukket, pga. at man ikke har kontroll med den reelle mobilfasehastigheten [\[18\]](#page-41-18).

## **2.3.5 Kolonner**

Separasjonen skjer i en analytisk kolonne under høyt trykk (60-300 bar) ved bruk av pumpe. De mest brukte kolonnene har en indre diameter fra 2-5 mm. Normalt består pakkematerialene av porøse partikler, i dette forsøket er det brukt en C<sup>18</sup> kolonne som består av en upolar alkankjede. Når vi operer med en upolar stasjonærfase (C18) så er mobilfasen av en polar forbindelse/r vandig løsninger med innblanding av vannløselige løsemidler f.eks. metanol (som er blitt benyttet i dette forsøket) [\[19\]](#page-41-19). Det er mange forskjellige kolonner man kan bruke. I dette forsøket blir det brukt en ACE C18. Det er designet for å takle de mest utfordrende kromatografiske bruksområder, noe som gir utmerket ytelse med syrer, baser og nøytrale molekyler.

# **2.4 Koblinger med Massespektrometer (MS/MS)**

## **2.4.1 Generelt om MS/MS**

Massespektrometer (MS) er en masse selektiv detektor hvor signalet (S) er avhengig av konsentrasjonen (C), mobilfasehastigheten (F) og et eventuelt splittforhold (R) i det kromatografiske systemet (se likning 2.2) [\[20\]](#page-41-20).

S = C ∙ F ∙ R (2.2)

Når MS/MS blir benyttet som detektor kan masse spesifikk informasjon (karakteristisk fragmentering eller intensitet av enkelt ioner) gi strukturinformasjon. Dette kan benyttes for kvantitative og/eller kvalitative analyser. Normalt består MS av tre hovedkomponenter; ionekilde masseanalysator og detektor [\[20\]](#page-41-20).

I ionekilden blir molekylet ionisert og de ioniserte molekylene vil bli fragmentert (i karakteristisk underenheter (ladde fragmenter)). Fragmentering oppstår er avhengig av molekylets struktur og hvor mye energi som tilføres ved ioniseringen. Seperasjon i en analysator skjer etter ionenes masse/ladning (m/z) og de blir detektert av en detektor. Det er viktig at disse prosessene operer under svært lav trykk/høy vakuum for at ionene skal komme fram til detektoren (vanligvis er en elektronmultiplikator som blir benyttet som detektor, som også er blitt brukt i dette forsøket) [\[20,](#page-41-20) [21\]](#page-41-21).

## **2.4.2 Ionisering**

Ionekilden er den delen av massespektrometret hvor molekylet blir ionisert. Elektron ionisasjon (EI), kjemisk ionisasjon (CI) og elektrosprayionisasjon (ESI) er av de mest vanlige ioniseringsteknikker. Den vanligste måten for ionisering er å la analytter kollidere med elektroner med høy energi (elektron ionisering). Hvor et elektron blir slått ut av molekylet (M), og det blir det dannet et radikalion (M∙<sup>+</sup> ) og samtidig får en avgitt to elektroner (e- ) med lav energi [\[22\]](#page-41-22):

M + e- => M∙<sup>+</sup> + 2e-

Radikalionet som dannes i denne ionisasjonsprosessen er betegnet som molekylionet. Normalt vil molekylet i ioniseringsprosessen bli tilført mye mer energi enn det som trengs for å oppnå en ionisering. Derfor vil molekylionet være ustabilt, og det vil det brytes ned til mindre ioner, radikaler og nøytrale molekyler. Ionene som blir dannet ved nedbryting vil bli registret, og dette fragmenteringsmønsteret vil gi opphav til et massespekter som er unikt for enhver analysert forbindelse Positive og negative molekylioner og fragmenter kan dannes ved ionisering i ionekilden ved bruk av ulike ioniseringsteknikker i massespektrometri [\[16\]](#page-41-16).

### **2.4.2.1 Elektronsprayionisering (ESI)**

Elektronsprayionisering er en myk ioniseringsteknikk som vanligvis brukes i sammenheng med høyoppløselig væskekromatografi separasjon for å bestemme molekylvektene av proteiner, peptider og andre biologiske makromolekyler. Ved ESI vil en væske med relativt høy ledningsevne bevege seg gjennom et kapillærrør, og deretter vil væsken bli forstøvet ved hjelp av en spenning og nitrogengass. Dette vil føre til dannelse av aerosol av ladde analyttioner. Det er pålagt et potensial (vanligvis på ca. 3kV) mellom kapillærøret og en elektrode. Ionene vil bli trekket inn i masseanalysatoren [\[22,](#page-41-22) [23\]](#page-41-23). Se Figur 2.3 for prinsippet av elektronsprayionisering.

Figur 2.3. Prinsippet bak elektronspray ionisering (ESI). Hvor væskestrømmen fra LC kolonnen forstøves til en aerosol av ladede partikler, og ioner i gassfase som blir dratt videre inn i masseanalysatoren ved hjelp av et elektrisk felt [\[24\]](#page-42-0).

Fordeler med å bruke ESI MS som analyse metode er evnen til å håndtere prøver som har store masser. En annen fordel er at denne metoden er en av de mykeste ioniserings metoder som er tilgjengelig. I tillegg er det også en stor fordel ved ESI MS er det at den imponerende følsomheten den har, og derfor kan det være svært nyttig i nøyaktige kvantitative og kvalitative målinger. En ulempe kan være at apparatet må holdes veldig rent og har tendens til lett å bli forurenset [\[16,](#page-41-16) [23\]](#page-41-23).

# **2.4.3 Analysator**

Det finnes ulike masseanalysator i MS, blant de vanligste er magnetsektor-, kvadrupol-, flygetid- og ionefelleanlysatoren [\[20\]](#page-41-20).

#### **2.4.3.1 Kvadrupol**

Kvadrupolen består av fire parallelle staver som er enten hyperbolske eller sylindriske. En fast likespenning (U) og en vekselspenning (V = V0cosωt) er pålagt disse i radiofrekvensområde. Elektrisk felt mellom stavene blir dannet ved å tilføre likestrøm (DC) og radiofrekvens (RF) [38]. Det elektriske feltet fungerer som filter hvor utvalgte ioner vil slippe igjennom til detektoren basert på deres *m/z*-verdi [\[20,](#page-41-20) [25\]](#page-42-1). I dette forsøket er det blitt benyttet en trippelkvadrupol (se Figur 2.4 for illustrasjon).

Figur 2.4. I ESI dannes det ioner som separeres i Q1. Alle eller utvalgte ioner transporteres gjennom Q1 for fragmentering i q2. Fragmentene fra q2 separeres i Q3. Alle eller utvalgte fragmenter detekteres i detektoren [\[26\]](#page-42-2)

Fra en trippelkvadrupol (som er illustrert ovenfor, se Figur 2.4) ser en at kvadrupolene er satt i serie. Hvor den første Q1 og tredje Q3 kvadrupolen er masseanalysatorer og filtrer ioner. q2 er en hexapol og fungerer som en kollisjonscelle. Ionene som passerer gjennom Q1 vil kollidere med nøytral gass og fragmenteres ved kollisjonsindusert dissosiasjon (CID). Deretter vil fragmentene bli transportert videre til Q3 og utvalgte fragmenter slippes gjennom til detektoren [\[25\]](#page-42-1).

## **2.4.4 API 2000**

API 2000 serien av LC MS/MS instrumenter er væskekromatografi (LC) massespektrometer (MS), som inkluderer en atomsfærisk trykk ionisasjon (API) ionekilde. Se Figur 2.5 for bilde av instrumentet.

Figur 2.5. API 2000 massespektrometer (MS) – frontsiden.

Dette instrumentet og komponentene oppfyller eller overgår kravene til internasjonal standard. For et større innblikk av dette instrumentet se rapport Site Planning Guide API 2000™ LC/MS/MS System [\[27\]](#page-42-3).

# **2.5 Prøveopparbeidelse**

I mange tilfeller er det nødvendig å ha en prøveopparbeidelse av komplekse prøver. Dette kan skyldes ulike grunnen, noen av grunner er nevnt under [\[28\]](#page-42-4).

 Separasjonssystemet kan bli ødelagt av komponenter i prøven. Komponenter i prøven kan interferer med analysen av de aktuelle stoffene. De aktuelle stoffene kan ha veldig lav konsentrasjon og ikke bli detektert.

For å kunne oppnå vilkårene ovenfor må det gjøres en prøveopparbeidelse. Målet med prøveopparbeidelse er å rense og oppkonsentrere aktuelle stoffer i prøven for å kunne bli separert og detektert. Det finnes mange typer metode til å rense, isolere og oppkonsentrere. De viktigste metodene er væske-væske ekstraksjon og fastfase ekstraksjon [\[28\]](#page-42-4).

### **2.5.1 Fastfase ekstraksjon**

Prinsippet bak fastfase ekstraksjon er et stoffs fordeling mellom en væske og overflaten til et fast materiale (en sorbent). Formålet med fastfase ekstraksjon er samme som væske-væske ekstraksjon, nemlig å rense, isolere og oppkonsentrere stoffer i væsker. En fast sorbent som skal isolere et stoff på overflaten, må overflaten ha en kjemisk egenskap som gir en interaksjon med stoffet. Som er sterkere enn interaksjonen mellom stoffet og væsken det er løst i [\[28\]](#page-42-4).

#### **2.5.2 Sorbenter**

Silika baserte sorbenter som ble brukt i fastfase ekstraksjonen. Fastfase ekstraksjon kan utføres ved tre ulike metoder, omvendt fase ekstraksjon, normal fase ekstraksjon og ionebytting ekstraksjon (alle tre bruker sorbenter). I dette tilfellet er det omvendt fase ekstraksjon som skal bli benyttet. Det er flere gode grunner hvorfor det blir benyttet silika sorbent. En av dem er at silika er et fast material som verken krymper eller sveller i ulike løsningsmidler. Derfor ekvilibreres silika sorbentene raskt i nye løsningsmidler, og komplekse ekstraksjonsprosedyrer med ulike løsningsmidler kan utføres raskt.

Det er ingen problem for fast fase ekstraksjon å operere med pH 1 - 14, dette skyldes den korte kontakttiden mellom sorbenten og løsningsmiddelet. Dette er derimot ikke samme tilfelle med HPLC, hvor kontakttiden mellom stasjonær og mobilfase er lang. Dermed må silika som er benyttet til stasjonærfase operer med en pH mellom 2 – 8. 60 Ångstrøm er vanlig porestørrelse på silika sorbentene [\[28\]](#page-42-4).

## **2.5.3 Omvendt fase ekstraksjon**

For å konsentrere og rense upolare stoffer fra polare prøveløsninger, benyttes omvendt fase ekstraksjon. Med polare prøveløsninger så menes alle slags vandige løsninger. Ved omvendt fase ekstraksjon kan de fleste organiske molekyler bli isolert. Et unntak kan være dersom molekylet inneholder så mange polare eller ioniske grupper, at karbonstrukturen i molekylet maskeres [\[28\]](#page-42-4).

# **2.6 Kvantitativ og kvalitativ analyse**

## **2.6.1 Topphøyde og toppareal**

Kvantitative analyse baser seg på sammenhengen mellom mengde stoff som passerer detektoren, og detektorens respons for denne stoffmengden. Det er viktig å arbeide innenfor et lineært område av deteksjonssystemet. Grunnen til det er for å ha lineær sammenheng mellom stoffmengde og respons. Det er topphøyden eller topparealet som blir benyttet for detektorens respons fordi stoffer som passere detektoren blir registrert som topper på kromatogrammet [\[29\]](#page-42-5).

#### **2.6.2 Kalibrering**

Ved å måle topphøyde eller toppareal kan det omgjøres til absolutt mengde eller konsentrasjon av stoff i prøven. Vanligvis benyttes det to beregningsmåter: Ekstern og intern standard kvantifisering. I dette forsøket blir det benyttet intern standard [\[29\]](#page-42-5).

En intern standard (I.S.) er et stoff som blir tilsatt til en prøveløsning i en kjent mengde så tidlig som mulig under prøveopparbeidelsen/prøve innhenting som mulig. En I.S. må ha noen viktige egenskaper for å kunne oppnå formålet sitt [\[29\]](#page-42-5):

 Skal ikke være noe I.S. i prøven fra før. Skal ha en retensjonstid nært stoffet som skal bestemmes. Skal oppføre seg likt stoffet som skal bestemmes under prøveopparbeidelsen. Skal være kromatografisk separert fra andre stoffer i prøveekstraktet (ikke nødvendig med MS/MS detektor). Skal være tilgjengelig i ren og godt karakterisert form. Skal være stabilt under lagring og prøveopparbeidelsen.

Hvorfor benytte I.S.?

 Korrigere for tap ved forandring i injisertvolum. Korrigere for forandringer under kromatografisk analyse. Korrigere for tap ved prøveopparbeidelsen. Kvantifisering av ukjent konsentrasjoner ved bruk av komponent spesifikke responsfaktorer.

Dersom det er flere stoffer som skal bestemmes, kan det være nødvendig og ha flere interne standarder. For å kunne benytte en I.S. må vi ha en detektor som måler analytt og I.S. under samme kromatografisk separasjon [\[29\]](#page-42-5).

For å bruke intern standard kvantisering må det lages standardkurve ved ulike konsentrasjonsområder for linearitetstesting. Standardkurve settes opp ved å plotte arealforholdet stoff/I.S. eller topphøydeforholdet stoff/I.S. mot innholdet av stoff i prøven [\[29\]](#page-42-5).

## **2.6.3 Oppløsningsevne**

Oppløsningsevnen R<sup>s</sup> og toppstørrelse er viktig for å kunne skille toppene fra hverandre som igjen kan gi rett kvantitativt mål av analytt. Figur 2.6 viser en illustrasjon av en varierende oppløsningsevne ved varierende toppstørrelser [\[13\]](#page-41-13).

Figur 2.6. Separasjon av to stoffer ved varierende oppløsningsevne og topphøyde [\[13\]](#page-41-13).

Fra Figur 2.6 kan en se hvor viktig det er med rett verdig av oppløsningsevne og toppstørrelse for å skille toppene fra hverandre.

En kan lett konkludere feil dersom en ikke tar hensyn til at oppløsningsevnen må ha en viss størrelse. Det kan for eksempel være en topp med liten forurensing som ikke oppdages med lav oppløsningsevne. Identifisere ulike stoffer i en blanding kun ved hjelp av retensjontiden kan være problematisk dersom man ikke har stor nok oppløsningsevne i en kromatografisk separasjon. Hvis en får overlapp av to topper kan midlertid tiden for toppens maksimum forskyve seg. Ved en R<sup>s</sup> = 1,5 vil en oppnå en separasjon til grunnlinje og ingen påvirkning i retensjonstiden fra andre topper [\[13\]](#page-41-13).

Overlapping av topper kan gi feil analyseresultater dersom toppene medføre at topphøydene eller topparealene forandrer seg. Det er topphøyder eller toppareal som blir brukt ved kvantitative analyser. I dette studiet ble det benyttet toppareal [\[13\]](#page-41-13).

#### **2.6.4 Deteksjonsgrense (LOD) og Kvantifiseringsgrense (LOQ)**

Deteksjonsgrensen (LOD) er instrumentavhengig terskel verdi hvor du kan positiv bekreftelse er tilstede. Med dette menes LOD er den laveste konsentrasjonen hvor en ville være i stand til å skille fra konsentrasjonen oppnådd fra måling av en blindprøve [\[30\]](#page-42-6).

Kvantifiseringsgrense (LOQ) beskrevet som den laveste konsentrasjonen som kan kvantifiseres med en gitt måleusikkerhet.

Det finnes flere måter å bestemme LOD og LOQ på. En av dem er å måle signal-to-noise ratio (S/N), [\[30\]](#page-42-6). LOD og LOQ kan bregnes fra hhv likning 2.3 og 2.4.

LOD = S/N = 3 (2.3)

LOQ = S/N = 10 (2.4)

Dette kan nås ved eksperimentelt til man for et verdig (forholdet S/N) på 3 og 10, som er vist i likning 2.4 og 2.5.

En annen måtte gjøre det på er statistisk tilnærming. Hvor antall (minst 3) blankprøver blir analysert og fra det kan man bruke likning 2.6 til å finne standardavviket (SD). Deretter kan man benytte likning 2.7 og 2.8 til å finne LOD og LOQ.

(2.5)

Hvor n er antall prøver (blank), x er den analysert prøven og x̅ er gjennomsnitt

LOD = 3\*SD (2.6) LOQ = 10\*SD (2.7)

# **3 Materialer og metode**

## **3.1 Materialer og utstyr**

Tabell 3.1.1 viser apparatur som er brukt i metoden.

Tabell 3.1.1. Apparatur med produkt og leverandør.

| Apparatur              | Produkt                    | Leverandør                |
|------------------------|----------------------------|---------------------------|
| Vekt                   | ED2245                     | VWR, Oslo, Norge          |
| Sprøyte                | 509914                     | Sigma-Aldrich, Supelco,   |
| HPLC                   | Series 200, pumpe, kolonne |                           |
| MS                     | API 2000                   | AB Sciex, Framingham      |
| Mikro injeksjons pumpe | CMA 100                    | CMA Microdialysis, Kista, |
| HPLC C 18 Kolonne      | ACE 3 C 18 – 300,          |                           |

Tabell 3.1.2 presentere kjemikalier benyttet i dette forsøket.

Tabell 3.1.2. Kjemikalier med kvalitet/konsentrasjon og produsent.

| Kjemikalier     | Kvalitet/Konsentrasjon | Produsent                  |
|-----------------|------------------------|----------------------------|
| Ammonium Acetat | p.a                    | Merck, Darmstadt Tyskland  |
|                 | 50 µg/ml               | Chiron As, Trondheim       |
|                 | 2.5 µg/ml              | PERFluorinated Organics in |
|                 |                        | Programme (FP7). Find a    |
|                 | 2.5 µg/ml              | PERFluorinated Organics in |
|                 |                        | Programme (FP7). Find a    |
| Metabol         | ≥99.9 %                | Fluka, Buch Sveits         |
|                 | 3x10 -4 mol/L          | AB Sciex, Framingham       |
|                 | 1x10 -4 mol/L          | AB Sciex, Framingham       |
|                 | 2.5 µg/ml              | PERFluorinated Organics in |
|                 |                        | Programme (FP7). Find a    |
|                 | 2.5 µg/ml              | PERFluorinated Organics in |
|                 |                        | Programme (FP7). Find a    |
| Vann            | HPLC kvalitet          | Fluka, Buch Sveits         |

## **3.2 Metode**

## **3.2.1 Til lagning av standard**

Fra stamløsningenes analytt (STD), intern standardene (I.S.) og gjenvinningstandard (RecSTD) ble det laget fortynning og deretter ble det laget 7 felles standarder med I.S. og RecSTD for de utvalgte PFAS stoffene (PFBA, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA, PENA, PFDA, PFUnDA, PFDoDA, PFTrDA, PFTeDA, PFHxDA, PFOcDA, PFBS, PFHxS, PFOSA, PFOS og PFDS), se Tabell 3.1 for oversikt.

Tabell 3.1. Konsentrasjon av intern standard (IS), gjenviningstandard (RecSTD) og analytt (STD).

| Standard nr. | I.S. (pg/µL) | RecSTD (pg/µL) | STD (pg/µL) |
|--------------|--------------|----------------|-------------|
| 1            | 5            | 5              | 1           |
| 2            | 5            | 5              | 5           |
| 3            | 5            | 5              | 10          |
| 4            | 5            | 5              | 20          |
| 5            | 5            |                | 50          |
| 6            | 5            | 5              | 100         |
| 7            | 5            | 5              | 200         |

Standardene fra Tabell 3.1 ble benyttet å lage kalibreringskurve for de overnevnte PFASs. Det ble lagt laget standarder med laver konsentrasjon enn 1 pg/µL for å finne LOD og LOQ eksperimentelt (se Resultat/diskusjon) til de utvalgte PFAS komponenter (Se Tabell 4.1.2).

## **3.2.2 Instrument og komponent spesifikk kalibrering**

Før optimalisering av stoffene ble instrumentet tunet og kalibrert for Q1 og Q3 både positivt og negativ ioner (ble gjort manuelt). Det ble gjort ved å benytte Polypropylene glycol (PPG) løsning ved å bruke en 500 µL sprøyte. Med hensikten å finne de innstillingene på massespektrometeret som gir best signalintensitet av analyttene.

## **3.2.3 Metode for HPLC**

PerkinElmer Series 200 Micro Pump ble benyttet. Ulike programmer ble benyttet for pumpe, de beste programmene er gitt i Tabell 3.2 – 3.4. Mobilfasen (MP) i HPLC kromatografi består av organiskløsemidler og vann. I dette forsøket består mobilfasen av HPLC vann (A) og en buffer (B) som består av metanol og NH4OAc (~ 2.0 mM). Gjennom forsøket ble det holdt en konstant temperatur på 35 °C og en trykk på over 70 bar. Metoden er inspirert av tidligere forsøk [\[31,](#page-42-7) [32\]](#page-42-8).

Tabell 3.2. Program for pumpe som ble benyttet under forsøket.

| Step | Time (min) | Flow (mL) | Vol. % A | Vol. % B |
|------|------------|-----------|----------|----------|
| 0    | 0.0        | 0.200     | 80.0     | 20.0     |
| 1    | 1.0        | 0.200     | 60.0     | 40.0     |
| 2    | 5.0        | 0.200     | 25.0     | 75.0     |
| 3    | 5.0        | 0.200     | 0.0      | 100      |
| 4    | 5.0        | 0.200     | 0.0      | 100      |
| 5    | 1.0        | 0.200     | 90.0     | 10.0     |
| 6    | 4.0        | 0.200     | 90.0     | 10.0     |

Tabell 3.3. Program for pumpe som ble benyttet under forsøket, hvor A og B er hhv vann og mobilfase.

| Step | Time (min) | Flow (mL) | Vol. % A | Vol. % B |
|------|------------|-----------|----------|----------|
| 0    | 0.0        | 0.200     | 95.0     | 5.0      |
| 1    | 1.0        | 0.200     | 70.0     | 30.0     |
| 2    | 5.0        | 0.200     | 25.0     | 75.0     |
| 3    | 5.0        | 0.200     | 0.0      | 100      |
| 4    | 5.0        | 0.200     | 0.0      | 100      |
| 5    | 1.0        | 0.200     | 95.0     | 5.0      |
| 6    | 4.0        | 0.200     | 95.0     | 5.0      |

Tabell 3.4. Program for pumpe som ble benyttet under forsøket, hvor A og B er hhv mobilfase og vann.

| Step | Time (min) | Flow (mL) | Vol. % A | Vol. % B |
|------|------------|-----------|----------|----------|
| 0    | 0.0        | 0.200     | 90.0     | 10.0     |
| 1    | 1.0        | 0.200     | 70.0     | 30.0     |
| 2    | 5.0        | 0.200     | 25.0     | 75.0     |
| 3    | 5.0        | 0.200     | 0.0      | 100      |
| 4    | 5.0        | 0.200     | 0.0      | 100      |
| 5    | 1.0        | 0.200     | 95.0     | 5.0      |
| 6    | 4.0        | 0.200     | 90.0     | 10.0     |

Programmet i Tabell 3.3 er best egnet seg til dette formålet, og har blitt benyttet til dette forsøket. Tidligere forsøk har anbefalt å benytte metanol framfor acetonnitril for noe av FPAS stoffene (i dette forsøket er det kun teste for metanol) [\[33\]](#page-42-9).

### **3.2.4 Komponent spesifikk optimalisering av MS/MS**

Det ble benyttet eget program med egen pumpe (CMA/100 Microinjection Pump) for optimalisering av PFASs med dens interne standard (I.S.) og gjennvining (RecSTD), hvor det ble benyttet en 500 µL sprøyte med en hastighet på en 5-10 µL/min (i dette forsøket ble det brukt 8 µL/min). Konsentrasjonen av PFASs, ISTD og RecSTD som ble benyttet for optimalisering var på 50 pg/µL og 75 pg/µL. Deretter ble det lagt en metode (se Tabell 3.5 Appendiks) for å kunne identifisere og kvantifisere PFASs, I.S. og RecSTD. I Tabell 3.5 er den optimaliserte metoden som ble benyttet under dette forsøket oppført.

### **3.2.5 Analyse av Standard**

Tabell 3.5 og 3.6 (Appendiks) viser til de optimaliserte parameterene for metoden som ble benyttet for å analysere de 7 standardene i Tabell 3.1. Analysen ble utført med en temperatur på ca. 35 °C i HPLC instrumentet med et trykk over 70 bar. Gassen som ble benyttet som kollisjons gass var nitrogengass, og hadde et trykk på ca.4 bar.

Etter analyse av standardene ble det lagt kalibreringskurve for PFAS stoffene ovenfor (se Appendiks).

Kontrollprøver med tre kjent konsentrasjoner (5, 25 og 50 pg/µL) fra stamløsningene ble analysert for å validere nøyaktigheten til metoden (se Kvalitetssikring).

# **4 Resultat og diskusjon**

# **4.1 Identifisering av PFAS**

HPLC-MS/MS ble brukt til blant annet til å identifisere, separer og bestemme retensjonstiden av de ulike PFAS stoffene. Som nevnt tidligere i oppgaven er tre ulike HPLC metoder blitt benyttet for separasjon av stoffene, de kan brukes til dette formålet. I dette forsøket er det blitt benyttet metoden i Tabell 3.3. Denne ble valgt fordi den gav skarpest topper. Figuren 4.1.1 under viser kromatogrammet av de ulike PFAS stoffene i HPLC-MS/MS, se Tabell 4.1.1 for fargekode av Figur 4.1.1.

Figur 4.1.1. Kromatogram til utvalgte PFAS standard (3 pg/µL) inkludert intern standard (3 pg/µL) i HPLC-MS/MS.

Tabell 4.1.1 Fargekode til Figur 4.1.1.

Figur 4.1.1 viser en god og klar separasjon med tydelig topp av de ulike PFAS stoffene av interesse. Hvor x-aksen er retensjonstiden (min) og y-aksen er intensitet (cps). Se Tabell 4.1.2 for identifisering av PFAS stoffene med dens retensjonstid.

Tabell 4.1.2. PFAS med dens analytt, akronym, formel og retensjonstid (RT).

| Analytt                              | Akronym   | Formel    |    |   |    |           | RT (min) |
|--------------------------------------|-----------|-----------|----|---|----|-----------|----------|
| Perfluorobutanoic acid               | PFBA      | C         | 3  | F | 7  | COOH      | 1.50     |
| Perfluoropentanoate                  | PFPeA     | C         | 4  | F | 9  | COOH      | 5.02     |
| perfluorohexanoic acid               | PFHxA     | C         | 5  | F | 11 | COOH      | 5.39     |
| perfluoroheptanoic acid              | PFHpA     | C         | 6  | F | 13 | COOH      | 5.77     |
| perfluorooctanoic acid               | PFOA      | C         | 7  | F | 15 | COOH      | 6.16     |
| perfluorononanoic acid               | PENA      | C         | 8  | F | 17 | COOH      | 6.60     |
| perfluorodecanoic acid               | PFDA      | C         | 9  | F | 19 | COOH      | 7.12     |
| Perfluoroundecanoic acid             | PFUnDA    | C         | 10 |   | F  | 21 COOH   | 7.89     |
| perfluorododecanoic acid             | PFDoDA    | C         | 11 |   | F  | 23 COOH   | 9.01     |
| Perfluorotridecanoic acid            | PFTrDA    | C         | 12 |   | F  | 25 COOH   | 9.29     |
| Perfluorotetradecanoic acid          | PFTeDA    | C         | 13 |   | F  | 27 COOH   | 9.44     |
| perfluorohexadecanoic acid           | PFHxDA    | C         | 15 |   | F  | 31 COOH   | 9.61     |
| perfluorooctadecanoic acid           | PFOcDA    | C         | 17 |   | F  | 35 COOH   | 9.82     |
| perfluorobutane sulfonate            | PFBS      | C         | 4  | F | 9  | SO 2 O    |          |
| perfluorohexane sulfonate            | PFHxS     | C         | 6  | F | 13 | SO 2 O    |          |
| Perfluorooctanesulfonamid            | PFOSA     | C8H2F17NO |    |   |    | 2 S       | 7.50     |
| Perfluorooctane sulfonate            | PFOS      | C         | 8  | F | 17 | SO 2 O    |          |
| Perfluorodecane sulfonate            | PFDS      | C         | 10 |   | F  | 21 SO 2 O |          |
| Perfluoro-3,7-dimethyl-octanoic acid | PFMe 2 OA | C         | 9  | F | 19 | COOH      | 7.05     |

Tidligere rapport [\[34\]](#page-42-10) viser en annen retensjonstid enn det som er funnet i dette forsøket, men rekkefølgen av PFAS stoffene er likt noe som er forventet også gjøre her. Siste toppen som kommer er PFOcDA og har en retensjonstid på ca. 10 min. Totallanalyse tiden til LC metoden som er blitt benyttet i dette forsøket kan reduseres. Tidligere forsøk som har benyttet LC-MS/MS har oppnådd godt separasjon for 30 PFASs med en totallanalyse tid på 12 min [\[35\]](#page-42-11)

Det har blitt observert at retensjonstiden for de ulike PFAS stoffene forandrer seg fra en analysekjøring til en annen. Retensjonstiden varier ikke systematisk, dette kan skyldes luft i pumpe noe som er observert i dette tilfellet. I pumpe 2 ble det observert luft, og ikke noe tegn i pumpe 1. Dette kan løses ved å spyle lufte fra pumpehodet, hvis dette ikke hjelper bør pumpetetninger byttes om nødvendig. Dette kan forårsake at væskestrømmen (flow) forandre seg og gi ulik retensjonstid. En annen grunn kan være kolonne problem, hvor kolonne har blitt brukt over lengre tide og må byttes ut. Det har dukket opp uidentifisert topper i kromatogrammet. Dette kan skyldes kontaminering som er blitt introdusert før kolonnen fordi toppene er skarp. Dette kan løses ved å vaske godt, som rutine bør det vaskes mellom vær prøve.

Fra Figur 4.1.1 er det vanskelig å vite hvilken topp tilhører de ulike PFAS stoffene. Computeren er innstilt med eget software program til å identifisering de ulike stoffene. Et eksempel på dette er Figur 4.1.2 av PFOA.

Figur 4.1.2. Kromatogram av PFOA i HPLC-MS/MS.

En kan se fra Figur 4.2 at vi har en klar og tydelig topp av PFOA. Separasjons metode fungerer veldig fint og er anbefalt til videre bruk for PFAS. Kromatogrammet til PFOS Standarden gav to topper.

Figur 4.1.3. Kromatogram av PFOS i HPLC-MS/MS.

Fra Figur 4.1.2 (PFOA) observeres det en normaltopp, mens Figur 4.1.3 (PFOS) gir to topper. Dette tyder på at vi har spor av forgrenet PFOS ved siden av den lineære PFOS. Den første toppen tyder på at vi har en branched isomer ved siden av L-PFOS. Dette kan bekreftes av tidligere studie som er gjort [\[36\]](#page-42-12).

I PFDA Kromatogrammet er det observert to topper. Normalt skal det være en topp, se Figur 4.1.4 for Kromatogram av PFDA.

Figur 4.1.4. Kromatogram av PFDA i HPLC-MS/MS.

Etter grundig søk viser det seg at disse to toppene (Figur 4.1.4) er en blanding av PFDA og RecSTD (PFMe2OA).

Denne konklusjonen er tatt basert på å observere kromatogrammet disse 2 stoffene. Figur 4.1.5 er kromatogram av PFMe2OA som gir 2 topper som er veldig likt kromatogram til PFDA. Figur 4.1.4 og 4.1.5 har samme konsentrasjon (5 pg/µL).

Figur 4.1.5. Kromatogram av PFMe2OA i HPLC-MS/MS.

Som det er nevnt tidligere har RecSTD (PFMe2OA) konstant konsentrasjon i alle standardene, men det har ikke standarden PFDA. Ved å observere de ulike konsentrasjonene kan en se den første toppen tilhører PFMe2OA, og den andre PFDA. Dette kan man si ved å ha observert kromatogrammene til PFDA og PFMe2OA i de syv standardene i Tabell 3.1. PFMe2OA som er har en konstant konsentrasjon i alle standardene, bør gi noe samme utsalg den første toppen når PFDA konsentrasjon økes. Når man øker vesentlig konsentrasjon av PFDA bør det gi en vesentlig økt utsalg av den andre toppen. Analyse av den økte konsentrasjonen av PFDA (se Figur 4.1.6 i Appendiks) viser at den første toppen gir samme utsalg som Figur 4.1.4. Den andre toppen (Figur 4.1.6) gir mye større utsalg enn det som er i Figur 4.1.4. Kromatogrammet 4.1.4 og 4.1.6 av PFDA er hhv standard på 5 pg/µL og 10 pg/µL. Derfor kan man si at den første toppen er PFMe2OA, og den andre toppen er PFDA. Dette kan bli bekreftet også ved å se på Kromatogrammet av PFMe2OA, se Figur 4.1.5 og 4.1.7. Analyse av PFMe2OA av standardene på 5 pg/µL og 10 pg/µL skal gi samme utslag av PFMe2OA. Figur 4.1.5 og 4.1.7 gir samme utslag av PFMe2OA i den første toppen, men gir forskjellig utslag i den andre toppen. Dette viser at den første toppen må være PFMe2OA, og den andre toppen PFDA. Når en observere kromatogrammet og spekteret til de standardene gir det samme konklusjon.

# **4.2 Kalibreringskurve.**

Etter optimaliserte Multiple Reaction Monitoring (MRM) overganger for de PFASs i MS/MS instrumentet (se Tabell 3.5 Appendiks) ble standardene analysert (minst 3 ganger). De overgangene (Q1 og Q3) fra Tabell 3.5 ble valgt fordi de hadde størst intensitet. Tidligere forsøket har valgt samme overgang (Q1 og Q3) som i dette forsøket [\[1,](#page-41-1) [37,](#page-42-13) [38\]](#page-42-14). Deretter ble kalibreringskurve laget ved å benytte rådataene for de ulike stoffene ved å plotte konsentrasjons mot forholdstallet (arealet analytt/ arealet intern standard). Metoden MRM med negativ polaritet ble benyttet for kvantifisering. Korrelasjonskoeffisienten (R<sup>2</sup> ) må være større 0.95 [\[39\]](#page-42-15). Korrelasjonskoeffisienten for alle PFAS stoffene i dette forsøket ble større enn 0.95 Figur 4.2.1 viser kalibreringskurve for PFOS med R<sup>2</sup> på 0,9977. Se Figur 4.2.2- 4.218 (Appendiks) for kalibreringskurve med R<sup>2</sup> til resten av PFASs.

Figur 4.2.1. Kalibreringskurve for PFOS hvor konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet Intern standard).

For å få riktig kalibreringskurve er det viktig å ha forholdstallet riktig. Derfor er det viktig å bruke rett intern standard for de ulike stoffene. Se Tabell 4.2.19 for oversikt over de ulike PFAS stoffene med deres interne standard.

# **4.3 Analytisk sensitivitet (LOD og LOQ)**

Med rene standere ble det utført eksperimentelt forsøk for å finne deteksjonsgrense (LOD) og kvantifiseringsgrense (LOQ) av PFASs, se Tabell 4.3.1. Dette ble gjort ved å se på signal-tonoise ratio (S/N), hvor LOD og LOQ er definert i likning 2.4 og 2.5. Før LOD og LOQ av PFAS stoffene ble bestemt ble blankprøve (rent metanol) analysert. Blankprøve ble benyttet for å kunne få et bilde av PFAS stoffene. Med analyse av blankprøve kan blant annet en se om bakgrunn signalet er høy eller om det er noe kontaminering av PFAS stoffene. Etter bruk av instrumentet har vi opplevd en klar kontaminering, spesifikt for stoffet PFOA (se Figur 4.3.2 Appendiks). Dette problemet må løses før en kan bestemme LOD og LOQ for PFOA.

Hovedmistenkt var før- og hovedkolonne, derfor ble i første omgang sett på dem. Det ble byttet før- og hovedkolonne uten det førte til noe endring, dermed ble før- og hovedkolonne utelukkes. I etterkant har det vist seg at PFOA kontamineringen har vært på grunn av injektorsystemet som er kontaminert. Det vil ikke være mulig å bestemme LOD eller LOQ for PFOA når vi har en så sterk intensitet i blankprøven.

Tabell 4.3.1. Deteksjonsgrense (LOD) og kvantifiseringsgrense (LOQ) med signal-to-noise forhold (S/N) til PFAS med injiseringsvolum på 10 µL.

| Akronym | LOD (pg/µL) | LOQ (pg/µL) |
|---------|-------------|-------------|
| PFBA    | 1           | 2           |
| PFPeA   | 1           | 2           |
| PFHxA   |             | 0.1         |
| PFHpA   | 0.2         | 0.5         |
| PFOA    | *           | *           |
| PENA    | 0.4         | 0.9         |
| PFDA    | 0.3         | 1           |
| PFUnDA  | 0.5         | 1.1         |
| PFDoDA  | 0.5         | 1.1         |
| PFTrDA  | 0.5         | 1.1         |
| PFTeDA  | 0.4         | 0.7         |
| PFHxDA  | 0.5         | 1           |
| PFOcDA  | 5           | 10          |
| PFBS    | 0.4         | 0.9         |
| PFHxS   | 0.5         | 1.5         |
| PFOSA   | 0.2         | 0.7         |
| PFOS    | 0.2         | 0.5         |
| PFDS    | 0.2         | 0.4         |

\*Ikke målt på grunn av kontaminering.

Følsomheten til de fleste PFAS stoffene er veldig bra. Alle PFAS har LOD på ≤ 1 pg/µL, unntatt PFOcDA som har en LOD på 5 pg/µL.

Ved å sammenligne LOD og LOQ med tidligere forsøke som har benyttet Agilent 6460 trippel LC/MS system har de oppnådd mye lavere for noen av PFAS stoffene [\[37\]](#page-42-13). Blant dem er PFOA, PFDA, PFOS, PFHxDA, PFBS og PFBA som har henholdsvis en LOD/LOQ på 0.02/0.5 µg/l, 0.02/0.5 µg/l, 0.02/0.05 µg/l, 0.02/0.1 µg/l, 0.02/0.05 µg/l, 0.02/0.02 µg/l.

# **4.4 Linearitet**

Kalibreringskurve er lineær for alle analytter med en R <sup>2</sup> > 0.95. Den øvre grensen av lineariteten er bestemt av den høyeste standard som er analysert. Den nedre grensen av den lineære er begrenset ved metodens LOD. Lineariteten for PFAS stoffene varier mye, for noen av dem kan dette instrumentet måle LOD på 0.1 og 0.2 pg/µL. Se Tabell 4.4.1 for

linearitetsområde for de ulike PFAS stoffene. Konsentrasjon under LOD blir ikke detekterbart.

#### Tabell 4.4.1. Linearitetsgrense til PFAS.

| Akronym | Lineærområde (pg/µL) |       |
|---------|----------------------|-------|
| PFBA    | 1 –                  | 200   |
| PFPeA   | 1 –                  | 200   |
| PFHxA   | 0.1 –                | 200   |
| PFHpA   | 0.2                  | – 200 |
| PFOA    |                      | 200   |
| PENA    | 0.4 –                | 200   |
| PFDA    | 0.3 –                | 200   |
| PFUnDA  | 0.5 –                | 200   |
| PFDoDA  | 0.5 –                | 200   |
| PFTrDA  | 0.5 –                | 200   |
| PFTeDA  | 0.4 –                | 200   |
| PFHxDA  | 0.5 –                | 200   |
| PFOcDA  | 5 –                  | 200   |
| PFBS    | 0.4 –                | 200   |
| PFHxS   | 0.5 –                | 200   |
| PFOSA   | 0.2 –                | 200   |
| PFOS    | 0.2 –                | 200   |
| PFDS    | 0.2 –                | 200   |

LOD og LOQ for PFOA kunne ikke bli bestemt på grunn av kontaminering (som det er nevnt tidligere).

Den minste standard som har blitt benyttet i dette forsøket er på 0.1 pg/µL. Med en standard på 0.1 pg/µL ga det en LOQ for PFHxA. LOD for PFHxA har ikke blitt bestemt, og derfor blir LOQ benyttet som den nedre grense i dette tilfellet. For PFOcDA ble LOD veldig høy (5 pg/µL) i forhold til de andre PFAS stoffene.

Tidligere forsøk som har benyttet Selected Reaction Monitoring Assays med LC/MS/MS [\[40\]](#page-42-16) har oppnådd godt linearitet for en konsentrasjonsområde 0.04-2.5 pg/µL med en korrelasjonskoeffisienten (R<sup>2</sup> ) over 0.999 blant dem er PFBS, PFHxS, PFHpA, PFDS. Det er viktig å påpeke at lineariteten kan være høyere enn 200 pg/µL for PFAS stoffene. For å kunne bekrefte dette må det analyseres eksperimentelt med større Standard. Det er viktig å nevne at den lineære området kan være mye større enn 200 pg/µL. En konsentrasjon på en 200 pg/µL er sikkert midt i den lineære område. For dette forsøket er det ikke nødvendig å teste for så høy konsentrasjon, grunn at våre vannprøver er anslått å inneholder lav konsentrasjon av PFASs.

## **4.5 Relativt responsfaktor (RRFi)**

Responsfaktoren til de ulike PFAS stoffene ble beregnet ved å bruke analyse arealet av analytt og intern standard til de syv standarden ved å benyttet likkingen 4.1 under.

(4.1) *Amount CxArea C Amount CxArea C RRF<sup>i</sup>* <sup>12</sup> <sup>13</sup> 13 12 

RRFi: Relative response factor

Amount <sup>13</sup>C: Mengde (µg) av IS i kvantifisering standard

Amount <sup>12</sup>C: Mengde (µg) av målforbindelsen i kvantifisering standard

Area <sup>13</sup>C: Areal i kromatogrammet av IS i kvantifisering standard

Area <sup>12</sup>C: Areal i kromatogrammet av målforbindelsen i kvantifisering standard

Relative response factor er beregnet for de standardene som er i det linearområde, se Tabell 4.4.1 for linearitetsgrense til PFASs.

I dette forsøket er RRFi for en bestemt PFAS stoff beregnet til å være veldig likt for alle standardene, men for noen av standardene avviker det litt fra den middelverdien. Et avvik +/- 10 % fra middelverdi er akseptabelt. For PFOA standard 1 og 7 hadde henholdsvis et avvik på +13 % og 12 % som er litt høyere enn det akseptable avviket. Dette kan skyldes kontaminering av PFOA. Se tabell 4.5.1 - 4.5.18 (Appendiks) for beregnet RRF<sup>i</sup> verdig med middelverdi og avvik for de ulike PFAS stoffene til de ulike standerne. Figur 4.5.1 – 4.5.18 illustrerer avviket mellom de syv standardene fra middelverdien. Dette tyder på at standardene er laget med stor nøyaktighet.

# **4.6 Sterke og svake sider av metoden**

Sterke sider av metoden er den har god sensitiviteten til alle PFAS stoffene unntatt PFOcDA. Den trenger lite injeksjonsvolum (1 µL) av prøven for å oppnå god sensitivitet. Det er klar og godt separasjon til alle PFAS stoffene. Metoden gir høy nøyaktighet til sann verdig. Svake sider av metoden er at den har lett tildens å bli kontaminert. Når det oppstår problemer er det ikke lett å se hvor det er i systemet. Feilsøking tar veldig langt tid og det er ikke lett. Det er utfordrerne å jobbe med så lav konsentrasjon som det blir gjort i denne oppgaven.

# **5 Kvalitetssikring**

Enver analysemetode bør valideres for å bekrefte at metoden er egnet til sitt formål. I dette forsøket blir lineariteten, relativt responsfaktor, nøyaktighet, LOD og LOQ bestemt til å kvalitetssikre analyseresultatene (det er flere parametere som inkludere i en valideringsmetode).

Lineariteten til PFAS stoffene som er listet i Tabell 4.4.1 forteller om evnen til å gi standardkurver med en respons som er lineær funksjon av konsentrasjon. Den lineære regresjonen og korrelasjonskoeffisienten (R<sup>2</sup> ) med en verdi større enn 0.95 dokumentere lineariteten [\[39\]](#page-42-15). R 2 har blitt funnet til å være større enn 0.95 for alle PFAS stoffene. Den nedregrense som er blitt benyttet til kalibreringskurven er deteksjonsgrense (LOD). Som angir den laveste detekterbare konsentrasjon av et stoff i en prøve. Hvor kvantifiseringsgrense (LOQ) er den laveste konsentrasjonen av analytt som kan bestemmes. LOD og LOQ bestemmes ut i fra S/N-forholdet.

Relativt responsfaktor (RRFi) ble beregnet for alle standardene i det lineære området av de ulike stoffene. Standard 1 og 7 til PFOA hadde henholdsvis et avvik på +13 % og 12 % som er litt høyere enn det akseptable avviket som er på +/- 10 % [\[39\]](#page-42-15). Kontrollprøver med tre kjent konsentrasjoner (5, 25 og 50 pg/µL) ble analysert for å validere nøyaktigheten til metoden. Metodens nøyaktighet angir hvor nært den målte verdien er nær sann verdig. Nøyaktigheten til dette forsøket ble funnet til å være veldig nært den sanne verdig til alle PFAS stoffene. Det variert mellom 93 – 109 % av gjenvinning for de 3 kjente konsentrasjonen til de ulike PFAS stoffene. Med dette kan vi konkludere at det ikke er noe systematisk feil i metoden [\[41\]](#page-42-17). Største avviket var i den minste konsentrasjon (5 pg/µL), og avviket var størst for PFOA og PFOcDA blant PFASs.

# **6 Konklusjon**

Det lyktes med å utvikle en HPLC-MS/MS metode for separasjon og kvantifisering av 18 PFAS stoffene; PFOS, PFBA, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA, PENA, PFDA, PFUnDA, PFDoDA, PFTrDA, PFTeDA, PFHxDA, PFOcDA, PFBS, PFHxS, PFOSA og PFDS. Vi anbefaler å benytte metoden til rutineanalyser av PFAS stoffer i vannprøver.

Alle tre HPLC separasjonsmetoden som ble testet i dette forsøket (presentert i tabell 3.2 - 3.4) ga god separasjon, men metoden (Tabell 3.3) som ble brukt videre i forsøket var valgt på grunnlaget av smalere topper og bedre intensitet. Separasjon mellom de ulike PFAS stoffene var klar og tydelig. Noe variasjon i retensjonstider forklares med pumpeproblemer.

For de ulike PFAS varierer LOD og LOQ. Dette kan bli sett ved å sammenligne LOQ til PFHxA og PFOcDA som er henholdsvis under 0,1 og 10 pg/µL. Kalibreringskurve til alle PFAS stoffene gav gode linearitet med en R<sup>2</sup>over 0.95. For de overnevnte PFAS stoffene er R 2 henholdsvis 0.9977, 0.9987, 0.9971, 0.9983, 0.9997, 0.9968, 0.9981, 0.9984, 0.9986, 0.9981, 0.9988, 0.9895, 0.9896, 0.9780, 0.9990, 0.9794, 0.9967, 0.9865.

RRFi for en bestemt PFAS stoff ble beregnet til å være veldig likt for alle standardene, men for noen av standardene avviker det litt fra den middelverdien.

På grunn av kontaminering av hovedkolonnen kunne ikke LOD og LOQ beregnes eksperimentelt for PFOA. Dette påvirket også RRFi til PFOA. For RRFi er et avvik +/- 10 % fra middelverdi er akseptabelt, men for PFOA viste avviket å være +13 % og 12 % for henholdsvis standard 1 og 7.

Nøyaktigheten til dette forsøket ble funnet til å være veldig nært den sanne verdig til alle PFAS stoffene. Det variert mellom 93 – 109 % av gjenvinning for de tre kjente konsentrasjonen (5, 25 og 50 pg/µL) til de ulike PFAS stoffene. Metoden er robust med hensyn på forandring av mobilfase, andre brukere og over lengere tidsbruk uten det har ført til noe signifikantforskjell.

# **Referanseliste**

- 1. Ahrens, L.P., M. Xie, Zhiyong. Ebinghaus, R., *Determination of polyfluoroalkyl compounds in water and suspended particulate matter in the river Elbe and North Sea, Germany. .* 2009.
- 2. Huse, A., *Bruken av PerFluorAlkylStoffer (PFAS) i produkter i Norge. MaterialStrømsanalyse. .* 2004.
- 3. Yamashita, N., et al., *A global survey of perfluorinated acids in oceans.* Mar Pollut Bull, 2005. **51**(8-12): p. 658-68.
- 4. McLachlan, M.S., et al., *Riverine discharge of perfluorinated carboxylates from the European continent.* Environ Sci Technol, 2007. **41**(21): p. 7260-5.
- 5. Berger, U.T., C. . *Per- og polyfluorerte alkylstoffer stoffer (PFAS)*. 2014; Available from: [http://www.nks-analytisk.no/documents/kjemi\\_4\\_pfas.pdf.](http://www.nks-analytisk.no/documents/kjemi_4_pfas.pdf)
- 6. Olsen, G.W., et al., *Serum concentrations of perfluorooctanesulfonate and other fluorochemicals in an elderly population from Seattle, Washington.* Chemosphere, 2004. **54**(11): p. 1599-611.
- 7. Janhnke, A., *Polyfluorinated Alkyl Substances (PFAS) in the Marine Atomsphere - Investigations on Their Occurrence and Distribution in Coastal Regions.* 2007.
- 8. Hekster, F.M.V., *Perfluoralkylated substances Aquatic environmental assessmen.* 2002.
- 9. Strum, R.A., L., *Trends of polyfluoroalkyl compounds in marine biota and in humans.* Envionmental Chemistry, 2010. **6**.
- 10. Clara, M., et al., *Emissions of perfluorinated alkylated substances (PFAS) from point sources- -identification of relevant branches.* Water Sci Technol, 2008. **58**(1): p. 59-66.
- 11. Stock, N.L., et al., *Perfluoroalkyl contaminants in the Canadian Arctic: evidence of atmospheric transport and local contamination.* Environ Sci Technol, 2007. **41**(10): p. 3529-
  - 36.
- 12. Garsjø, M., *Perfluorinated alkylated sunstances (PFAS) in arctic char ( Salvelinus aplinus): A case study from Svalbard*. 2013, universitetet for Norges Miljø og biovitenskap.
- 13. Greibook, T.L., E. Rasmussen, K.E., *Kromatografisk Teori*, in *Kromatografi separasjon og deteksjon*. 1998 Aurskog, Norge. p. 6-24.
- 14. 2014 ; Available from: [http://www.waters.com/waters/en\\_US/How-Does-High-Performance-](http://www.waters.com/waters/en_US/How-Does-High-Performance-Liquid-Chromatography-Work%3F/nav.htm?locale=en_US&cid=10049055)[Liquid-Chromatography-Work%3F/nav.htm?locale=en\\_US&cid=10049055.](http://www.waters.com/waters/en_US/How-Does-High-Performance-Liquid-Chromatography-Work%3F/nav.htm?locale=en_US&cid=10049055)
- 15. Rønning , O.P., *Prøvetaking og prøveopparbeidelse* , Høgskolen i Oslo, 2010: p. 22-59.
- 16. Nissen, W.M.A., *Liquid Chromatography-Mass Spectrometry*. Chromatographic. Vol. 97. 2006: Taylor and Francis Group.
- 17. Greibook, T.L., E. Rasmussen, K.E., *Væskekromatografi (HPLC)*, in *Kromatografi separasjon og deteksjon*. 1998 p. 213-218.
- 18. Greibook, T.L., E. Rasmussen, K.E., *Væskekromatografi (HPLC)*, in *Kromatografi separasjon og deteksjon*. 1998, Aurskog, Norge: Aurskog, Norge. p. 176-179.
- 19. Greibook, T.L., E. Rasmussen, K.E., *Væskekromatografi (HPLC)*, in *Kromatografi separasjon og deteksjon*. 1998: Aurskog, Norge. p. 200-210.
- 20. Greibook, T.L., E. Rasmussen, K.E., *Koplinger med MS*, in *Kromatografi separasjon og deteksjon*. 1998: Aurskog, Norge. p. 255-274.
- 21. Agilent Technologies; Available from: [http://ccc.chem.pitt.edu/wipf/Agilent%20LC-](http://ccc.chem.pitt.edu/wipf/Agilent%20LC-MS%20primer.pdf)[MS%20primer.pdf.](http://ccc.chem.pitt.edu/wipf/Agilent%20LC-MS%20primer.pdf)
- 22. Elgaaen, C., *Undersøkelser om anvendbarheten av membranintroduksjons-massespektrometri (MISM) for analyer av aminer i uft og vann.* Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) Institutt for kjemi, Mai 2012.
- 23. Hoffmann, E.D.S., V., *Mass Spectrometry Principles and Applications.* john Wiley & Sons, Ltd, 2007. **Thrid Edition**.

- 24. *<http://www.lamondlab.com/MSResource/LCMS/MassSpectrometry/electrosprayIonisation.php>*. 2014.
- 25. Kicman, A.T., M.C. Parkin, and R.K. Iles, *An introduction to mass spectrometry based proteomics-detection and characterization of gonadotropins and related molecules.* Mol Cell Endocrinol, 2007. **260-262**: p. 212-27.
- 26. Løvbak, S.G., *LC-MS/MS-DIFFERENSIERING AV NEURONSPESIFIKK ENOLASE I SERUM.* Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet , Universitetet i Oslo, 2012.
- 27. 2014; Available from: [http://www.absciex.com/Documents/Downloads/Literature/2000-site](http://www.absciex.com/Documents/Downloads/Literature/2000-site-planning-guide.pdf)[planning-guide.pdf.](http://www.absciex.com/Documents/Downloads/Literature/2000-site-planning-guide.pdf)
- 28. Greibook, T.L., E. Rasmussen, K.E., *Prøveopparbeidelse*, in *Kromatografi separasjon og deteksjon*. 1998: Aurskog, Norge. p. 275-287.
- 29. Greibook, T.L., E. Rasmussen, K.E., *Kvantitativ analyse*, in *Kromatografi separasjon og deteksjon*. 1998: Aurskog, Norge. p. 288-294.
- 30. Service, W.C.A., *Limit of Detection and Limit of Quantitation*. 2011.
- 31. *Analysis of PFCs in Environmental Water Using Triple Quadrupole LC/MS/MS [LCMS-8030]*. Available from: [http://www2.shimadzu.com/applications/LCMS/C081.pdf.](http://www2.shimadzu.com/applications/LCMS/C081.pdf)
- 32. Ruderisch, A.D., C. ; Wendt, J. ; Fenzel, S. ;, *Pitfalls and Prospects: Analysis of Perfluorinated Compounds (PFCs) utilizing LC/MS/MS* 2009.
- 33. Maestri, L., et al., *Determination of perfluorooctanoic acid and perfluorooctanesulfonate in human tissues by liquid chromatography/single quadrupole mass spectrometry.* Rapid Commun Mass Spectrom, 2006. **20**(18): p. 2728-34.
- 34. Lacina, O., et al., *Simple, high throughput ultra-high performance liquid chromatography/tandem mass spectrometry trace analysis of perfluorinated alkylated substances in food of animal origin: milk and fish.* J Chromatogr A, 2011. **1218**(28): p. 4312-
  - 21.
- 35. Kadar, H.V., B. Bichon, Emmanuelle. Monteau, F. Antignac, J. , *HPLC Separation of Thirty Perfluorinated Compounds and Isomers Using a Pentafluorophenyl Reverse Phase Column*. 2010, Thermo Fisher Scientific.
- 36. Langlois, I. and M. Oehme, *Structural identification of isomers present in technical perfluorooctane sulfonate by tandem mass spectrometry.* Rapid Commun Mass Spectrom, 2006. **20**(5): p. 844-50.
- 37. Anumol, T.M., S. and Snyder, S. , *High Sensitivity HPLC Analysis of Contaminants of Emerging Concern (CESs) in water Using the Agilent 6460 Triple Quadrupole LC/MS System*, in *Agilent Technologies*. 2012: USA.
- 38. 2014 ; Available from: [http://www2.shimadzu.com/applications/LCMS/SSI-LCMS-007.pdf.](http://www2.shimadzu.com/applications/LCMS/SSI-LCMS-007.pdf)
- 39. Danzer, K., *Analytical Chemistry Theoretical and Metrological Fundamentals.* 2007.
- 40. Gu, C.J., G. Szilasie, R. Hassan, S. Zhang, A. Sanders, M., *Sensitive an accurate quantitation of perfloutinated compoubnds in human breast milk using selected reaction monitoring assays by LC/MS/MS*. 2010: San jose, USA.
- 41. Haug, M.C., *LC-MS basert analysemetode av gentamicin i blodprøver.* Universitetet i Tromsø UIT, 2012.

# **Appendiks**

Tabell 2.1. Oversikt av PFAS konsentrasjon nivåer i menneske blod (ng/mL) [\[8\]](#page-41-8)

Tabell. 3.5. Optimalisering av PFASs, ISTD og RecSTD for MS/MS

| ID    | Q1 m/z (Da) | Q3 m/z (Da) | Time (ms) | DP (V)  | FP (V) | EP (V) | CE (V) | CXP (V) |
|-------|-------------|-------------|-----------|---------|--------|--------|--------|---------|
| PFBA  | 213.4       | 168.9       | 150.0     | -16.000 | -350.0 | -10.5  | -10.0  | -12.0   |
| PFPeA | 263.4       | 219.0       | 150.0     | -26.000 | -350.0 | -11.0  | -8.0   | -10.0   |
| PFHxA | 313.4       | 268.9       | 150.0     | -16.000 | -350.0 | -10.5  | -10.0  | -22.0   |
| PFHpA | 263.3       | 318.9       | 150.0     | -36.000 | -90.0  | -10.5  | -12.0  | -24.0   |
| PFOA  | 413.3       | 368.9       | 150.0     | -36.000 | -50.0  | -11.0  | -12.0  | -28.0   |
| PENA  | 463.2       | 418.9       | 150.0     | -36.000 | -330.0 | -10.5  | -14.0  | -32.0   |
| PFDA  | 513.2       | 468.9       | 150.0     | -31.0   | -250.0 | -10.5  | -14.0  | -40.0   |

| PFUnDA   | 563.1 | 518.9 | 150.0 | -36.0  | -350.0 | -11.0 | -16.0  | -40.0 |
|----------|-------|-------|-------|--------|--------|-------|--------|-------|
| PFDoDA   | 613.1 | 568.5 | 150.0 | -41.0  | -330.0 | -10.5 | -16.0  | -46.0 |
| PFTrDA   | 663.1 | 619.1 | 150.0 | -46.0  | -310.0 | -11.0 | -18.0  | -48.0 |
| PFTeDA   | 713.1 | 669.1 | 150.0 | -46.0  | -240.0 | -10.5 | -18.0  | -54.0 |
| PFHxDA   | 813.1 | 769.0 | 150.0 | -51.0  | -340.0 | -10.5 | -20.0  | -58.0 |
| PFOcDA   | 913.1 | 168.8 | 150.0 | -56.0  | -250.0 | -10.5 | -50.0  | -12.0 |
| PFBS     | 299.3 | 79.8  | 150.0 | -66.0  | -350.0 | -10.5 | -42.0  | -8.0  |
| PFHxS    | 399.2 | 79.8  | 150.0 | -81.0  | -350.0 | -10.5 | -88.0  | -6.0  |
| PFOS     | 499.0 | 80.0  | 150.0 | -71.0  | -330.0 | -10.5 | -92.0  | -6.0  |
| PFDS     | 599.1 | 79.8  | 150.0 | -101.0 | -320.0 | -10.5 | -104.0 | -6.0  |
| PFOSA    | 498.2 | 77.8  | 150.0 | -76.0  | -290.0 | -10.5 | -62.0  | -6.0  |
| MPFBA    | 217.0 | 172.0 | 150.0 | -11.0  | -350.0 | -10.5 | -10.0  | -10.0 |
| MPFHxA   | 315.0 | 270.0 | 150.0 | -21.0  | -350.0 | -10.5 | -10.0  | -20.0 |
| MPFOA    | 421.0 | 376.0 | 150.0 | -21.0  | -350.0 | -10.5 | -12.0  | -30.0 |
| MPFNA    | 472.0 | 427.0 | 150.0 | -31.0  | -350.0 | -10.5 | -14.0  | -32.0 |
| MPFDA    | 519.0 | 474.0 | 150.0 | -41.0  | -340.0 | -10.5 | -14.0  | -36.0 |
| MPFUnDA  | 570.0 | 525.0 | 150.0 | -56.0  | -330.0 | -10.5 | -16.0  | -42.0 |
| MPFDoDA  | 615.0 | 570.0 | 150.0 | -41.0  | -350.0 | -10.5 | -18.0  | -46.0 |
| MPFHxS   | 403.0 | 84.0  | 150.0 | -86.0  | -300.0 | -10.5 | -64.0  | -6.0  |
| MPFOS    | 507.0 | 80.0  | 150.0 | -111.0 | -350.0 | -10.5 | -80.0  | -6.0  |
| MPFOSA   | 506.0 | 78.0  | 150.0 | -91.0  | -340.0 | -10.5 | -62.0  | -6.0  |
| PFMe 2   | OA    |       |       |        |        |       |        |       |
| (RecSTD) | 512.9 | 468.7 | 150.0 | -6.0   | -350.0 | -12.0 | -12.0  | -36.0 |

Declustering Potential (DP), Focusing Potential (FP), Entrance Potential (EP), Collision Energy (CE), Collision Cell Exit Potential (CXP).

Tabell 3.6. Parameter som ble benyttet under forsøket.

| Parametere                        | Størrelse/enhet |
|-----------------------------------|-----------------|
| Scan type                         | MRM             |
| Polarity                          | Negative        |
| Total Scan Time (includes pauses) | 4.4950 (sec)    |
| Duration (total run time)         | 21 (min)        |
| Delay Time                        | 0 (sec)         |
| Cycles                            | 280             |
| Cycle                             | 4.4950 (sec)    |
| Syringe Size                      | 250 (µL)        |
| Injection Volume                  | 20 (µL)         |
| Pre-inject Flushes                | 3               |
| Post-inject Flushes               | 3               |
| Air Cushion                       | 10 (µL)         |
| Excess Volume                     | 10 (µL)         |
| Sample Speed                      | Medium          |

| Needle Level           | 10 (%)    |
|------------------------|-----------|
| Inject Delay Time      | 0.0       |
| Replicate injections   | 1 (min)   |
| Analysis Time          | 0.0 (min) |
| Lopp Mode              | Partial   |
| Loop Volume            | 10        |
| Flush Volume           | 250 (µL)  |
| Flush Speed            | Medium    |
| Setpoint (C)           | 20        |
| Curtain Gas (CUR)      | 30.0      |
| Collision Gas (CAD)    | 4         |
| IonSpray Voltage (IS)  | -4000.0   |
| Temperature (TEM)      | 250.0     |
| Ion Source Gas 1 (GS1) | 50        |
| Ion Source Gas 2 (GS2) | 0.0       |

Figur 4.1.6. Separasjonskromatografi av PFDA i HPLC-MS/MS.

Figur 4.1.7. Separasjonskromatografi av PFMe2OA i HPLC-MS/MS.

Figur 4.2.2. Kalibreringskurve for PFBA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.3. Kalibreringskurve for PFPeA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.4. Kalibreringskurve for PFHxA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.5. Kalibreringskurve for PFHpA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.6. Kalibreringskurve for PFOA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.7. Kalibreringskurve for PFNA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.8. Kalibreringskurve for PFDA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.9. Kalibreringskurve for PFUnDA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.10. Kalibreringskurve for PFDoDA Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.11. Kalibreringskurve for PFTrDA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.12. Kalibreringskurve for PFTeDA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

.

Figur 4.2.13. Kalibreringskurve for PFHxDA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.14. Kalibreringskurve for PFOcDA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.15. Kalibreringskurve for PFBS. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.16. Kalibreringskurve for PFHxS. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.17. Kalibreringskurve for PFOSA. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Figur 4.2.18. Kalibreringskurve for PFDS. Konsentrasjon (pg/µL) er plottet mot forholdstallet (arealet analytt/arealet intern standard).

Tabell. 4.2.1. De ulike PFAC standardene med deres interne standard.

| Standard | Intern standard |
|----------|-----------------|
| PFBA     | MPFBA           |
| PFPeA    | MPFHxA          |
| PFHxA    | MPFHxA          |
| PFHpA    | MPFOA           |
| PFOA     | MPFOA           |
| PENA     | MPFNA           |
| PFDA     | MPFDA           |
| PFUnDA   | MPFUnDA         |
| PFDoDA   | MPFDoDA         |
| PFTrDA   | MPFDoDA         |
| PFTeDA   | MPFDoDA         |
| PFHxDA   | MPFDoDA         |
| PFOcDA   | MPFDoDA         |
| PFBS     | MPFHxS          |
| PFHxS    | MPFHxS          |
| PFOS     | MPFOS           |
| PFDS     | MPFOS           |
| PFOSA    | MPFOSA          |

Figur 4.3.2. kromatogram av blankprøve for PFAS ved HPLC-MS/MS. Den intense toppen er PFOA.

Figur 4.5.1. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFHxA

Figur 4.5.2. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFBA

Figur 4.5.3. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFPeA

Figur 4.5.4. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFBS

Figur 4.5.5. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFHpA

Figur 4.5.6. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFOA

Figur 4.5.7. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PENA

Figur 4.5.8. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFOSA

Figur 4.5.9. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFOS

Figur 4.5.10. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFDA

Figur 4.5.11. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFUnDA

Figur 4.5.12. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFDoA

Figur 4.5.13. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFTrDa

Figur 4.5.14. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFTrDa

Figur 4.5.15. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFTeDa

Figur 4.5.16. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFHxDA

Figur 4.5.17. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFOcDA

Figur 4.5.18. RRF<sup>i</sup> med middelverdi for standardene (1,5,10,20,50,100,200 pg/µL) til PFDS