บทนำ
Perfluoro- and Polyfluorinated Alkyl Substances (PFAS)คือกลุ่มสารเคมีที่ประกอบด้วยคาร์บอนและฟลูออรีน ดังแสดงในรูปที่ 1 เป็นกลุ่มสารที่มีคุณสมบัติทนความร้อน ป้องกันความชื้นและไขมันได้ดี จึงมีการนำสารกลุ่ม PFAS มาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตสิ่งของต่างๆ เช่น พรม เสื้อผ้า เฟอร์นิเจอร์ บรรจุภัณฑ์กระดาษสำหรับอาหาร และเครื่องครัวเคลือบกันเปื้อน(Non-Stick) เป็นต้น แต่สารกลุ่ม PFAS เป็นสารเคมีที่มีความเสถียรสูงและสามารถคงอยู่ในสิ่งแวดล้อมได้เป็นเวลานาน ทำให้สารกลุ่ม PFAS เกิดการแพร่กระจายและสะสมในสิ่งแวดล้อม ซึ่งอาจจะส่งผลต่อสิ่งมีชีวิตและเป็นอัตรายต่อสุขภาพร่างกายของมนุษย์อีกด้วย
รูปที่ 1 โครงสร้างของสาร PFOS ซึ่งเป็นหนึ่งในสารกลุ่ม PFAS
ปัจจุบันการตรวจวิเคราะห์สารกลุ่ม PFAS จำเป็นต้องใช้หลายเทคนิคการวิเคราะห์ร่วมกันเพื่อให้สามารถวิเคราะห์ได้อย่างครอบคลุม วิธีมาตรฐานสำหรับการวิเคราะห์สารกลุ่ม PFAS ที่ปนเปื้อนในดินหรือในน้ำ จะใช้การสกัดด้วยตัวทำละลายหรือการสกัดด้วยตัวดูดซับของแข็ง (Solid Phase Extraction, SPE) เพื่อนำมาวิเคราะห์ด้วยเทคนิคโครมาโตกราฟีของเหลว แต่สำหรับการวิเคราะห์เพื่อหาสาร PFAS ที่ปนเปื้อนในอากาศ ยังไม่พบวิธีการเตรียมตัวอย่างที่เป็นวิธีมาตรฐาน ในบทความนี้จึงได้นำวิธีการสกัดด้วยเทคนิค Thermal Desorption (TD) มาใช้ในการสกัดสารกลุ่ม PFAS โดยการเติมสารมาตรฐานที่ทราบความเข้มข้นจำนวน 18 ชนิดลงในห้อง (Chamber) ขนาด 20 ลิตร เพื่อจำลองการปนเปื้อนในอากาศ หลังจากเก็บตัวอย่างเรียบร้อยแล้วจึงนำไปวิเคราะห์ด้วยเทคนิคแก๊สโครมาโตกราฟี-แมสสเปคโตรมิเตอร์
วิธีการ
ขั้นตอนการเก็บตัวอย่างอากาศ ทำได้โดยการดูดอากาศโดยใช้ปั๊ม (Pump) ผ่านหลอดเก็บตัวอย่าง (Sample Tube) ที่มีตัวดูดซับเพื่อดักจับสารกลุ่ม PFAS ไว้ ดังแสดงในรูปที่ 2(A) ซึ่งในขั้นตอนนี้ จะต้องมีการกำหนดอัตราการไหลและระยะเวลาที่ใช้ในการเก็บตัวอย่าง เพื่อนำมาใช้ในการคำนวณความเข้มข้นของสารกลุ่ม PFAS ที่ตรวจวิเคราะห์ได้ หลังจากเก็บตัวอย่างเรียบร้อยแล้วจะต้องมีการปิดหลอดเก็บตัวอย่างทั้งสองด้านด้วยอุปกรณ์ที่ป้องกันการสูญเสียตัวอย่าง ดังแสดงในรูปที่ 2(B)
รูปที่ 2 วิธีการเก็บตัวอย่างอากาศ (A) และหลอดเก็บตัวอย่างที่เก็บตัวอย่างเรียบร้อยแล้ว (B)
สำหรับการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค TD-GC/MS มีขั้นตอนการวิเคราะห์แบ่งเป็น 2 ขั้นตอนคือ
- Tube Desorptionเป็นการให้ความร้อนกับหลอดเก็บตัวอย่างเพื่อให้สาร VOCs ถูกชะออกสู่ Focusing trap ที่สามารถควบคุมอุณหภูมิต่ำได้ในช่วง -30 ถึง 50 องศาเซลเซียสและยังสามารถเลือกแบ่งตัวอย่างที่ถูกชะออกมา สู่ Sorbent Tube เปล่าเพื่อเก็บตัวอย่างไว้วิเคราะห์ซ้ำได้อีกด้วย ดังแสดงในรูปที่ 3A
- Trap Desorptionคือการให้ความร้อนกับ Focusing Trap ด้วยความรวดเร็ว โดยสามารถเพิ่มอุณหภูมิได้สูงสุด 425 องศาเซลเซียสด้วยความเร็วสูงสุด 100 องศาเซลเซียสต่อวินาที เพื่อชะสาร VOCs เข้าสู่ระบบ GC ซึ่งการชะสาร VOCs ออกจาก Focusing Trap เป็นแบบ Backflush จึงทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการนำสาร VOCs เข้าสู่ระบบ GC และยังสามารถเลือกแบ่งตัวอย่างที่ถูกชะออกมาสู่ Sorbent Tube เปล่าเพื่อเก็บตัวอย่างไว้วิเคราะห์ซ้ำได้อีกด้วย ดังแสดงในรูปที่ 3B
รูปที่ 3 แสดงขั้นตอนการทำงานของระบบ TD (A) Tube Desorption และ (B) Trap Desorption
รูปที่ 4 โครมาโตแกรมผลการวิเคราะห์สาร PFAS ที่ทำการทดสอบด้วยเทคนิค TD-GC/MS
ผลการวิเคราะห์
ผลการวิเคราะห์ดังแสดงในรูปที่ 4 พบว่าการใช้เทคนิค TD-GC/MS สามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์สารกลุ่ม PFAS ได้โดยสามารถตรวจวัดสาร PFAS ทั้ง 18 ชนิดที่ใช้ในการทดสอบ โดยให้ค่า %RSD ของการวิเคราะห์ซ้ำ (Repeatability) <6% ดังแสดงในตารางที่ 1
ตารางที่ 1 ผลการวิเคราะห์ซ้ำของสารมาตรฐาน PFCAs ความเข้มข้น 2 นาโนกรัม FTOHs ความเข้มข้น 12.5 นาโนกรัมและ N-MeFOSE/N-MeFOSA/FTAcr 16.6 นาโนกรัม
สรุปผลการวิเคราะห์
จากการวิเคราะห์สารกลุ่ม PFAS จำนวน 18 ชนิดด้วยเทคนิค TD-GC/MS พบว่าการใช้หลอดเก็บตัวอย่างของเทคนิค TD เป็นวิธีสกัดที่มีความจำเพาะเจาะจงต่อกลุ่มสาร PFAS ทำให้สามารถวิเคราะห์ได้แม้ความเข้มข้นของสารจะอยู่ในระดับต่ำ และการใช้เทคนิค TD ในการเตรียมตัวอย่างก่อนการวิเคราะห์ยังเป็นการเพิ่มความเข้มข้นอีกขั้น ทำให้การใช้เทคนิคนี้มีความไวสูง (Sensitivity) ในการตรวจวัดสารกลุ่ม PFAS อีกทั้งการเตรียมตัวอย่างด้วยเทคนิค TD ไม่ใช้สารละลายอินทรีย์ในการสกัดช่วยลดความเสี่ยงให้กับผู้ปฏิบัติงาน และยังช่วยลดของเสียอันตรายในห้องปฏิบัติการได้อีกด้วย
ดาวน์โหลดเอกสาร : https://www.scispec.co.th/app/2022TH/AN22_TDGCMS_PFAS.pdf
สอบถามข้อมูลเพิ่มเติม : https://www.scispec.co.th/contact.html
ขอบคุณที่อ่านนะคะ