Bilim adamları çevresel PFAS kirliliğini daha iyi izlemek için yeni bir yöntem geliştirdi

Perfloroalkil ve polifloroalkil maddeler (PFAS), ısıya, suya ve yağa karşı dirençleri nedeniyle endüstriyel işlemlerde ve tüketici ürünlerinde yaygın olarak kullanılan bir sentetik kimyasal sınıfıdır. Ancak aynı özellikler aynı zamanda onları çevresel bozulmaya karşı oldukça dirençli kılmaktadır. Sonuç olarak, perflorooktansülfonik asit (PFOS) ve perflorooktanoik asit (PFOA) gibi PFAS, toprak, içme suyu ve atmosfer dahil olmak üzere çeşitli çevresel matrislerde tespit edilmiştir.

Bu kirletici maddelerin kaynaklarının belirlenmesi, PFAS kirliliğinin anlaşılması ve yönetilmesi yönünde önemli bir adımdır. Kirlilik kaynaklarını belirlemeye yönelik bir yaklaşım, kimyasal bileşikler içinde doğal olarak oluşan izotopların oranlarındaki küçük değişiklikleri ölçen bir teknik olan kararlı izotop analizidir. Ancak bu tekniğin PFOS ve PFOA gibi uçucu olmayan PFAS bileşiklerine uygulanması hala bir sorun olmaya devam ediyor.

Japonya’nın Shibaura Teknoloji Enstitüsü’nün (SIT) Biyobilim ve Mühendislik Bölümü’nden Profesör Hiroto Kawashima tarafından yürütülen yakın tarihli bir çalışmada araştırmacılar, Orbitrap yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisinin PFAS bileşiklerinin kararlı karbon izotop oranlarını (δ¹³C) ölçmek için kullanılıp kullanılamayacağını araştırdılar. Bu işbirliğine SIT Biyobilim ve Mühendislik Bölümü öğrencisi Tomoha Iezumi ve Japonya Ulusal İleri Endüstriyel Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nden Momoka Suto ve Dr. Sachi Taniyasu katıldı. Bulguları şu adreste yayınlandı: Çevre Bilimi ve Teknoloji Mektupları 3 Mart 2026’da.

Çalışmanın arkasındaki motivasyonu açıklayan Kawashima şöyle diyor: “PFAS kirliliği dünya çapında ciddi bir çevre sorunu haline geldi, ancak kaynaklarını belirlemek hâlâ zorlu. Orbitrap gibi yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisinin bu zorluğun üstesinden gelmek için kararlı izotop analizi için kullanılıp kullanılamayacağıyla ilgileniyorduk.”

Yanma olmadan doğrudan izotop okumaları

Geleneksel olarak bileşiğe özgü izotop analizi, izotop oranlarının ölçülebilmesinden önce genellikle yanma gibi kimyasal dönüşüm adımlarını gerektiren izotop oranı kütle spektrometrisine (IRMS) dayanır. Bu ek prosedürler, özellikle PFAS gibi kimyasal olarak stabil bileşikler için analizi karmaşık hale getirebilir. Bu sınırlamayı gidermek için araştırmacılar, son derece yüksek kütle çözünürlüğü ve doğruluğu ile bilinen Orbitrap kütle spektrometrisinin, PFAS moleküllerindeki izotopik varyasyonları doğrudan ölçüp ölçemeyeceğini araştırdılar.

Çalışmanın önemli ilerlemesini açıklayan Kawashima şöyle açıklıyor: “Bu çalışma, Orbitrap kütle spektrometresi kullanılarak PFOA ve PFOS gibi PFAS bileşiklerinin kararlı karbon izotop oranlarını ölçmek için yeni bir analitik yaklaşım göstermektedir. Yöntem, geleneksel izotop oranı kütle spektrometresine ihtiyaç duymadan yüksek hassasiyetli izotop analizine olanak sağlar. Bu, PFAS kirliliğinin kaynaklarını ve çevresel davranışını tanımlamak için yeni bir yol açar.”

Referans testleriyle yakın anlaşma

Yöntemi test etmek için araştırmacılar, Orbitrap kütle spektrometrisini kullanarak standart PFOS ve PFOA örneklerini analiz ettiler ve sonuçları, yaygın olarak kullanılan bir referans yöntemi olan element analizi – IRMS (EA-IRMS) kullanılarak elde edilen ölçümlerle karşılaştırdılar. Orbitrap cihazı, izotopologlar olarak bilinen ve izotopik bileşimlerine bağlı olarak kütle bakımından hafif farklılık gösteren moleküler varyantları tespit eder.

Sonuçlar, Orbitrap ölçümleri kullanılarak elde edilen izotop oranlarının, EA-IRMS ile ölçülenlerle yakından eşleştiğini gösterdi. İki yöntem arasındaki farklar ±2,0‰’den fazla değildi; bu da Orbitrap tabanlı yaklaşımın güvenilir bileşiğe özgü izotop verileri sağlayabildiğini gösteriyor. Daha da önemlisi, yöntem, geleneksel izotop oranı analizinde tipik olarak gerekli olan yanma adımları olmadan izotop ölçümlerine olanak tanır.

Nehir örnekleri kaynak takibine işaret ediyor

Araştırmacılar ayrıca tekniğin gerçek su örneklerinde işe yarayıp yaramadığını da değerlendirdiler. Bu amaçla nanomolar konsantrasyonlarda PFAS bileşikleri eklenmiş üç nehir suyu örneğini analiz ettiler. Orbitrap sistemi, bu numunelerdeki bileşiklerin izotopik imzalarını başarıyla ölçtü; bu da yaklaşımın çevresel izleme çalışmalarında potansiyel olarak kullanılabileceğini öne sürdü.

Kawashima, çalışmalarının pratik sonuçlarını vurgulayarak, “Önemli uygulamalardan biri nehirler, yer altı suyu ve içme suyundaki PFAS kirliliğinin kaynaklarının belirlenmesidir. İzotop imzalarının analiz edilmesi, PFAS kirliliğinin farklı endüstriyel kaynakları arasında ayrım yapılmasına yardımcı olabilir” diyor.

Genel olarak bu çalışma, çevredeki PFAS kirliliğinin izlenmesine yönelik yeni analitik araçların geliştirilmesine yönelik bir adımı temsil etmektedir. Orbitrap kütle spektrometrisinin, PFOS ve PFOA gibi PFAS bileşiklerinin kararlı karbon izotop oranlarını ölçebildiğini gösteren bulgular, bu kalıcı kirletici maddelerin kaynaklarının ve çevresel davranışlarının araştırılması için yeni olasılıklar açıyor.