Um novo método para detectar compostos PFAS em menos de três minutos foi introduzido por químicos, oferecendo uma abordagem rápida e sensível para monitoramento ambiental e abordando o problema generalizado da contaminação por PFAS.
Os investigadores relatam uma das abordagens mais rápidas e sensíveis até agora para detectar substâncias tóxicas per- e poli-fluoroalquílicas (PFAS) acumuladas no ambiente, que estão associadas a riscos para a saúde que vão desde cancros a defeitos congénitos.
Os PFAS ganharam o nome de “produtos químicos eternos” por um bom motivo – os compostos produzidos pelo homem, que podem levar milhares de anos para se degradar e são encontrados em tudo, desde embalagens de alimentos resistentes a gordura até roupas repelentes à água, chegaram a quase metade do abastecimento de água canalizada dos EUA.
Agora, em um estudo publicado no Elsevier’s Diário de Materiais Perigosos, Instituto de Tecnologia de Nova Jersey químicos demonstraram um novo método baseado em laboratório para detectar vestígios de PFAS em materiais de embalagem de alimentos, água e amostras de solo em apenas três minutos ou menos.
Os investigadores dizem que a sua abordagem poderia acelerar significativamente os esforços para estudar e abordar a bioacumulação de PFAS no ambiente, incluindo mais de US$ 2 bilhões em financiamento de subvenções da EPA da Lei Bipartidária de Infraestrutura do presidente Biden para que os estados conduzam testes de qualidade da água e tratamento para os contaminantes emergentes.
“Existem milhares de diferentes espécies do PFAS, mas ainda não entendemos a extensão de sua distribuição em nosso ambiente porque os métodos de teste atuais são caros e demorados, levando horas para preparação e análise de amostras em alguns casos”, disse Hao Chen, autor correspondente do estudo e professor de química do NJIT. “O que nosso estudo demonstra é um método muito mais rápido, sensível e versátil que pode monitorar a contaminação de nossa água potável, solo e produtos de consumo em minutos.”
Aprimorando as técnicas de detecção de PFAS
Chen e colegas dizem que o novo método – envolvendo uma técnica de ionização para analisar a composição molecular de materiais de amostra chamada espectrometria de massa em spray de papel (PS-MS) – é 10-100 vezes mais sensível do que a técnica padrão atual para testes de PFAS, cromatografia líquida/ espectrometria de massa.
“O PFAS pode ser ionizado e rapidamente detectado por um espectrômetro de massa de alta resolução, que dá uma visão clara de cada espécie de PFAS presente e do grau de contaminação até um nível de partes por trilhão (ppt)”, explicou Chen. “Para matrizes mais complexas como o solo, aplicamos um método relacionado chamado dessalinização por espectrometria de massa por spray de papel (DPS-MS), que remove os sais que normalmente suprimem o sinal iônico do PFAS. Juntos, eles melhoram muito a nossa capacidade de detectar esses compostos.”
“Nosso limite de detecção para PFAS é de aproximadamente 1ppt. Para contextualizar, esta quantidade foi comparada a uma gota d’água em 20 piscinas olímpicas”, acrescentou Md Tanim-Al Hassan, primeiro autor do artigo e Ph.D. estudante de química na NJIT.
Aplicações práticas e implicações futuras
Nos testes, a equipe foi capaz de detectar PFAS em um minuto ou menos, analisando diretamente pedaços de vários materiais de embalagem de alimentos, incluindo papel de pipoca para micro-ondas, caixas de macarrão instantâneo, bem como embalagens de batatas fritas e hambúrgueres de duas cadeias multinacionais de restaurantes de fast food.
A análise revelou vestígios de 11 moléculas diferentes de PFAS – incluindo tipos comuns que têm sido associados ao aumento do risco de cancro e à supressão do sistema imunitário, como o PFOA (ácido perfluorooctanóico) e o PFOS (ácido perfluorooctanosulfónico). ácido).
Na análise da água, a equipe detectou vestígios de PFOA em amostras de água da torneira local em menos de dois minutos, mas não encontrou vestígios de PFAS em amostras retiradas da água filtrada da fonte da universidade.
“A EPA já propôs estabelecer níveis máximos de contaminação (MCLs) para seis PFAS em água potável em todo o país, e PFOA e PFOS estão entre eles”, disse Mengyan Li, coautor do estudo e professor associado de ciências ambientais do NJIT. “Este método analítico poderia facilitar rastreios mais intensivos de PFAS tóxicos que podem ser necessários no âmbito de tal proposta para proteger a segurança do nosso abastecimento de água.”
Usando DPS-MS, a equipe também identificou duas espécies de PFAS em apenas 40 mg de solo em menos de três minutos.
O método de detecção rápida da equipe já está sendo testado para uso junto com técnicas de ponta para remediar PFAS que estão sendo desenvolvidas em Centro BioSMART do NJIT.
“Notavelmente, em nosso laboratório, conseguimos acoplar este método analítico a um novo catalisador de degradação, que degrada 98,7% do PFAS em amostras de água potável em três horas”, disse Wunmi Sadik, coautor do estudo e presidente do Departamento de Química e Ciências Ambientais do NJIT. “Essa obra pode ter impacto nacional, mas o efeito imediato será sentido na região Nordeste. Aproximadamente 10% dos 9,2 milhões de New Jerseys têm altos níveis de ácido perfluorooctanóico na água potável, em comparação com a média nacional de 1,9%.
Chen diz que o avanço também poderá ter um impacto rápido na monitorização de produtos de consumo, desde cosméticos e medicamentos até alimentos frescos e processados. A equipe planeja demonstrar também as capacidades do método para monitoramento do ar.
“No curto prazo, isto pode ser extremamente útil para garantir a segurança dos produtos alimentares… pode permitir que os produtos agrícolas sejam monitorizados de forma mais eficiente quanto à contaminação por PFAS, por exemplo”, explicou Chen. “Nosso método também pode avançar no estudo dos PFAS transportados pelo ar de maneira semelhante ao que demonstramos neste estudo, o que nos ajudaria ainda mais a resolver esse problema ambiental generalizado.”
Referência: “Detecção rápida de substâncias per e polifluoroalquil (PFAS) usando espectrometria de massa baseada em spray de papel” por Md. Tanim-Al Hassan, Xingzhi Chen, Praneeth Ivan Joel Fnu, Francis J. Osonga, Omowunmi A. Sadik, Mengyan Li e Hao Chen, 3 de janeiro de 2024, Diário de Materiais Perigosos.
DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.133366
