Occurrence of perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl in sediments from Ghana

Abstract

Perfluoroalkyl og polyfluoroalkyl forbindelser (PFAS) er syntesiske, menneskeskapte miljøgifter som har blitt benyttet i ulike industrier siden slutten av 1940-tallet. De kjemiske og fysiske egenskapene til PFAS gjør at forbindelsene kan brukes bredt innen flammehemmere, lakk, kjøkkenredskap, elektronikk, legemidler, og plantevernsmidler. Imidlertid har beskymringer angående bruken av forbindelsene blitt reist da PFAS har vært linket som karsinogener, hormonhemmere, og hormonforstyrrende stoffer. Flere sykdommer som lever skader, nyre og testikkelkreft, og utviklingsproblemer hos ufødte barn har inidrekte eller direkte blitt forårsaket av disse organiske miljøgiftene. Dette er grunnlaget for at bevisthet og innsats for å eliminere bruken av PFAS har økt de siste tiårene.

I denne studien har nivået av 40 utvalgte PFAS forbindelser i 39 prøver fra Ankobra elven (n=21), Volta elven (n=9), og kystområdet ved Accra (n=9) i Ghana blitt vurdert. Målanalyttene ble ekstrahert fra prøvematriksen ved bruk av ultralyd-assistert ekstraksjon (UAE). Ultrapresisjonsvæskekromatografi (UPLC) koblet til tandem massespektrometri (MS/MS) ble brukt til utføre analysen. Metoden ble evaluert ved å utføre en utbyttetest samt evaluere parametre som retensjonstider, matriks effekter, absolutt og relativ utbytte, determinasjonskoeffisient, og deteksjons- og kvantifiseringsgrenser.

PFAS forbindelser ble detektert in 97% av prøvene, hvor 10 forbindelser over sine respektive LOD var til stede i Ankobra elven, 15 PFAS analytter ble detektert i Accra, og 10 forbindelser ble målt i Volta elven. Forbindelser fra åtte PFAS klasser ble evaluert og stoffer i halvparten av klassene ble detektert. Av de tre prøvetakningsområdene var Accra det mest kontaminerte området hvor majoriten av de høyeste PFAS verdiene i denne studien ble detektert. De mest kontaminerte delene av prøvetakningsområdene fra denne studien var generelt laguner og sideelver. Siden prøvetakningsområdene befinnes i og rundt gruver, elektroniske avfallsplasser, og jordbruksområder, er PFAS kontamineringen i områdene svært mistenkt for å ha opphav fra disse kildene.

Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are synthetic, human-made pollutants that have been used in various industries since the late 1940s. The chemical and physical properties of the compounds enable the substances to be widely used in flame retardants, coatings, cooking ware, electronic devices, pharmaceuticals, and pesticides. However, concerns regarding the use of these compounds were raised when several PFAS substances were found to be linked as carcinogens, endocrine disruptors, and hormone disruptors. Multiple diseases such as liver damage, kidney and testicular cancer, and developmental issues in unborn children have been reported as diseases indirectly or directly caused by these synthetic compounds. Therefore, awareness and efforts to eliminate the usage and pollution of PFAS have been increasing in the past decades.

In this study, the occurrence of 40 selected PFAS compounds in 39 samples from Ankobra River (n=21), Volta River (n=9), and the coastal area of Accra (n=9) in Ghana was assessed. The target analytes were extracted from the matrix by using ultrasound-assisted extraction (UAE). Ultra-performance liquid chromatography (UPLC) connected to tandem mass spectrometry (MS/MS) was used to perform the analysis. The method performance was assessed by performing a recovery test and evaluating parameters such as retention times, matrix effects, absolute and relative recoveries, coefficient of determination, and limits of detection and quantification.

PFAS compounds were detected in 97% of the samples, where 10 compounds above their respective LODs were present in the Ankobra River, 15 PFAS analytes were detected in Accra, and 10 compounds were measured in the Volta River. Eight PFAS classes were assessed and compounds in half of the classes were detected. Out of the three sampling areas, Accra was the most contaminated region, with the majority of the highest PFAS levels being detected in samples from this area. Lagoons and tributaries were typically observed to be the most contaminated parts of the sampling regions in this study. As the sampling regions are situated in and around mines, e-waste yards, and agricultural land, PFAS contamination is highly suspected to appear from these sources.