To Örebro University

Per- and poly-fluoroalkyl substances (PFASs) are a large group of anthropogenic compounds that have been widely used in several applications. These substances have characteristics including environmental persistence, bioaccumulation and global distribution, and therefore it is important to monitor and obtain more knowledge in the area as of how these compounds interact with different media and how these compounds spread and arise. This project was a follow-up investigation; previous studies have found high levels of perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) in bird eggs along the Vaal River/Orange River, South Africa, but no detectable levels of PFOS in other matrices. The aims of this project are 1) to investigate possible sources and assess if PFOS precursors were present in the samples and could contribute to the high levels of PFOS in bird eggs; 2) to evaluate the profiles and distribution of different PFASs in different matrices from South Africa; 3) to compare levels and profiles of PFASs in bird eggs from South Africa and Nordic countries; and 4) to conduct a mass balance analysis of fluorine in the samples to evaluate how much unidentified PFASs are in the samples. Samples from four different matrices (bird eggs (n=10), sediment (n=5), fish tissues (n=4) and water (n=3)) along the Vaal River/Orange River, South Africa together with bird eggs (n=10) from Nordic countries were analysed for 76 PFASs using UPLC-MS/MS and UPC2-MS/MS. The South African samples were also analysed for extractable organofluorine (EOF) using a combustion ion chromatography (CIC). Differences between abiotic matrices and biotic matrices could be seen; the most prevalent compound group were perfluoroalkyl sulfonic acids (PFSAs) at 88-98% for the biotic matrices, whereas perfluoroalkyl carboxylic acids (PFCAs) for the abiotic at a level of 40-88%. An enrichment of L-PFOS and linear-perfluorohexane sulfonic acid (L-PFHxS) were observed in the sediment and the biotic matrices. Ultrashort PFASs e.g. perfluoroethane sulfonic acid (PFEtS) and perfluoropropane sulfonic acid (PFPrS) were detected in the water samples, and together with the detection of fluorotelomer sulfonic acids (FTSAs) may suggest an aqueous film forming foams (AFFFs) source. All bird eggs from both South Africa and Nordic countries had PFOS as the prevalent PFAS compound. However, different PFCA profiles between South Africa and the Nordic countries indicated different source(s). Higher levels and more number of novel PFASs were found in the South Africa bird eggs. The differences between Nordic countries and South Africa may be due to countries different uses and regulations, and since South Africa is a developing country, unlike Nordic countries. In the South African samples, a mass balance of fluorine between quantified PFASs and EOF presented quantified PFASs to account for a lower proportion in the abiotic samples (0.87-3.5%) compared to the biotic samples (49-110%). The lower proportion of identified PFASs may suggest presences of unknown PFOS precursors or other PFASs.

Per- och poly-fluoralkylerade substanser (PFAS) är en stor grupp av antropogena ämnen som har använts i stor utsträckning. Dessa ämnen har negativa egenskaper på miljön så som att vara persistenta, kan bioackumuleras och kan transporteras långa sträckor. På grund av dessa egenskaper är det viktigt att övervaka och få mer kunskap i området; hur integrerar PFAS-ämnen med olika medier och hur sprider sig PFAS-ämnen. Detta projekt var en uppföljning av tidigare studier där de har funnit höga halter av perfluoroktansulfonsyra (PFOS) i fågelägg längs Vaal River/Orange River, Sydafrika, men inga detekterade halter av PFOS i andra matriser hittades. Syften med studien är 1) att undersöka möjliga källor och granska om PFOS-prekursorer var närvarande i proverna, och kan därför bidragit till de höga halterna av PFOS i fågeläggen; 2) att utvärdera profiler och distribueringen av olika PFAS-ämnen i olika matriser från Sydafrika; 3) jämföra halter och profiler av PFAS i fågelägg från Sydafrika och nordiska länder; och 4) att genomföra en massbalansanalys av fluor i proverna för att utvärdera hur mycket oidentifierade PFAS-ämnen finns i proverna. Prover från fyra olika matriser (fågelägg (n=10), sediment (n=5), fiskvävnad (n=4) och vatten (n=3)) längs Vaal River/Orange River, Sydafrika och fågelägg (n=10) från nordiska länder analyserades för 76 PFAS-ämnen med UPLC-MS/MS och UPC2-MS/MS. De sydafrikanska proverna analyserades också för extraherad organofluorin (EOF) med CIC. Skillnader mellan abiotiska- och biotiska matriser kunde ses; den dominerade PFAS-klassen var perfluoralkylsulfonsyror (PFSA) för biotiska matriser (88-98%), medan i abiotiska matriser var perfluoralkylkarboxylsyror (PFCA) den dominerade PFAS-klassen (40-88%). En ökning av L-PFOS och linjär-perfluorhexansulfonsyra (L-PFHxS) observerades i sediment och de biotiska matriserna. Ultrakorta PFAS-ämnen t.ex. perfluoretansulfonsyra (PFEtS) och perfluorpropansulfonsyra (PFPrS) detekterades i vattenproverna, tillsammans med detekteringen av fluorotelomersulfonsyror (FTSA) kan en AFFF-källa föreslås. Alla fågelägg från både Sydafrika och de nordiska länderna hade PFOS som den dominerade PFAS. Olika PFCA-profiler kunde ses mellan Sydafrika och de nordiska länderna, vilket indikerar olika källor. Högre halter och fler antal nya PFAS-ämnen hittades i fågeläggen från Sydafrika. Skillnaderna mellan nordiska länder och Sydafrika kan bero på olika användningsområden och regler för PFAS-ämnena. Att Sydafrika är ett utvecklingsland, till skillnad från Norden kan vara en bidragande faktor. I de sydafrikanska proverna presenterade en massbalans av fluor mellan kvantifierade PFAS-ämnen och EOF, de kvantifierade PFAS-ämnen visades ha en lägre andel i de abiotiska proverna (0,87-3,5%), jämfört med de biotiska proverna (49-110%). Den lägre andel identifierade PFAS-ämnen kan föreslå närvaro av okända PFOS-prekursorer eller andra PFAS-ämnen.