Per- and polyfluorinated substances (PFAS) are used in the production of ski wax to reduce the friction between the snow and the ski. In this occupational study of ski wax technicians’ exposure to PFAS and particulate aerosol we have collected whole blood (wb) (n =94), air (n =84) and aerosol (n =159) samples at World Cup events from 2007-2011. We have analysed the blood, air and aerosol with respect to 13 perfluorocarboxylic acids (PFCAs), 4 perfluorosulfonic acids (PFSAs), 3 fluorotelomer alcohols (FTOHs), 3 fluorotelomer acids (FTCAs) and 3 unsaturated fluorotelomer acids (FTUCAs). Further, we assessed the exposure to 3 particulate aerosol fractions (inhalable, respirable and total aerosol) in air. In comparison to a general population, several of the PFCA blood levels are elevated in the technicians’, primarily  erfluorooctanoate (PFOA) and perfluorononate (PFNA) with concentrations up to 628 and 163 ng/mL wb, respectively. Further,  we detected FTUCAs and FTCAs in the blood, suggesting biotransformation of FTOHs to PFCAs. The metabolites 5:3 and 7:3 FTCA were detected in all blood samples at levels up to 6.1 and 3.9 ng/mL wb. Levels of perfluorohexadecanoic acid PFHxDA) and perfluorooctadecanoic acid (PFOcDA) were detected in the technician’s blood at mean concentration up to 4.22 ng/mL wb and 4.25 ng/mL wb. The FTOH levels in air of the wax cabin during work ranged up to 997 000 ng/m3 (average=114 000 ng/m3 ) and PFOA up to 4 890 ng/m3 (average= 526 ng/m3 . FTOHs were not detected in aerosols but PFOA showed average levels of 12 000 ng/m3 (range=1 230- 46 900 ng/m3 ). The occupational exposure limit (OEL) of 2 mg/m3 was exceeded in 37% of the personal measurements with aerosol  concentrations up to 15 mg/m3 . Keywords : Perfluorinated, polyfluorinated, FIS, occupational exposure, ski wax,  iotransformation, metabolism, fluorotelomer alcohol, fluorotelomer acid, aerosol, dust, UPLC/MS-MS, GC/MS-MS

Orientador: Marcelo Alexandre Prado / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MirandaeSilva_LigiaMaria_M.pdf: 148256 bytes, checksum: 789cac2002bb2e8dcb1bf70832d395b6 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O crescente aumento populacional em escala mundial, tornou necessário um grande esforço por parte da agricultura para aumentar, a cada ano, a produção de alimentos para atender as necessidades do mercado externo e interno do Brasil. Recursos técnicos e científicos passaram então, a serem aplicados em busca da melhoria na produção dos cultivos,principalmente mediante o uso de fertilizantes e praguicidas. Com isso, a sociedade se deparou com problemas de ordem de equilíbrio ambiental e saúde pública, pois devido à contínua diversificação dos fitoparasitas, surgem, a todo momento, reduções do período de tempo entre aplicações consecutivas, e mais importante talvez, usos de doses mais altas e emprego simultâneo de diferentes pesticidas, por parte dos agricultores, objetivando complementar ações específicas ou alcançar efeitos sinérgicos para maiores rendimentos na produção. Tal situação traz como conseqüência óbvia e direta, o aumento, inaceitável, dos riscos de contaminação do meio ambiente com resíduos químicos de defensívos da área agropecuarista prejudiciais à saúde, o que leva a inúmeros problemas relativos à segurança alimentar dos produtos consumidos, e à uma preocupação de âmbito nacional evidenciada pela criação do Programa de Análise de Resíduos de Agrotóxicos em alimentos (PARA) da ANVISA. O aumento na necessidade de detecção e quantificação destes compostos, acarretou o desenvolvimento de pesquisas no setor, a fim de atingir uma melhoria na eficiência,qualidade e rapidez de resposta nas análises. A possibilidade do estudo de não apenas um de cada vez, mas de até 300 compostos sendo extraídos, detectados e quantificados simultâneamente se tornou a saída mais viável, tanto qualitativa quanto economicamente, facilitando o monitoramento contínuo do fornecimento de produtos do setor alimentício pelos chamados métodos multiresíduos. O presentre trabalho teve como princípio a validação de um método multiresíduo para análise de 14 analitos usando uma técnica de alto poder de concentração e limpeza do extrato como o GPC (Gel Permeation Chromatography) e detecção e quantificação por GC-MS/MS e LC-MS/MS. Os pesticidas investigados englobam classes como: acaricidas, inseticidas, fungicidas, nematicidas e formicidas de aplicação foliar, em sementes ou em solo, sendo que o acefato, metamidofós, acetamiprido e o thiamethoxan foram extraídos de amostras de batata e feijão e analisados por LC-MS/MS e a azoxistrobina, bifentrina, carbofuran, chlorotalonil, clorpirifós, clorfenapir, etofenprox, famoxadone,metalaxil, procimidone e o tebuconazole em amostras de batata e tomate e analisados por GCMS/MS. Os limites de detecção (LD) encontrados variaram de 0,06 a 2,89µg/L, e os coeficientes de variação (CV), de 0,036 a 2,036%. As recuperações foram determinadas em cada tipo de amostras, e os valores encontrados estavam entre 93,34% e 109,67%. Nenhuma das matrizes utilizadas apresentaram resultados insatisfatórios e o método utilizado mostrouse robusto e de fácil aplicação para todos os analitos testados / Abstract: The growing population worldwide, has required a great effort on the part of agriculture to increase each year, the production of food to meet the needs of external and internal market of Brazil. Technical and scientific resources spent then, to be applied in pursuit of improved crop production, mainly through the use of fertilizers and pesticides.With this, the company encountered problems in the balance of environmental and public health, since due to the continuous diversification of plant parasites, arise at any moment,reductions in the time period between consecutive applications, and perhaps most important,uses more doses high and simultaneous use of different pesticides by farmers, aiming to complete specific actions or to achieve synergistic effects in producing higher yields. This situation brings obvious and direct consequence, the increase unacceptable risk of environmental contamination with chemical residues from pesticides in farms are harmful to health, which leads to numerous problems relating to food safety of the products consumed, and to a concern nationwide evidenced by the creation of the Program Analysis of Pesticide Residues in Food (TO) of ANVISA. The increase in the necessity for detection and quantification of these compounds, led the development of research in the sector in order to achieve an improvement in efficiency, quality and responsiveness in the analyzes. The possibility of studying not just one at a time, but up to 300 compounds being extracted,detected and quantified simultaneously output became more viable, both qualitatively and economically, facilitating continuous monitoring of the supply of products by the food industry called methods multiresidue. The principle presentre work was the validation of a multiresidue method for analysis of 14 analytes using a technique of high power concentration and cleanup of the extract as GPC (Gel Permeation Chromatography) and detection and quantification by GC-MS/MS and LC- MS / MS. The pesticides investigated include classes such as acaricides, insecticides, fungicides, insecticides and nematicides foliar, seed or soil,and acephate, methamidophos, and Acetamiprid thiamethoxan were extracted from samples of potatoes and beans and analyzed by LC-MS / MS and azoxystrobin, bifenthrin, carbofuran,chlorothalonil, chlorpyrifos, chlorfenapyr, etofenprox, famoxadone, metalaxyl, procymidone and tebuconazole in samples of potato and tomato and analyzed by GC-MS/MS. The limits of detection (LOD) ranged from 0.06 to 2.89 mg / L, and the coefficients of variation (CV), 0.036 to 2.036%. The recoveries were determined for each type of samples, and the values were between 93.34% and 109.67%. None of the arrays used had unsatisfactory results and method proved to be robust and easy to apply for all analytes tested / Mestrado / Ciência de Alimentos / Mestra em Ciência de Alimentos

Die Rückstandsanalytik tierischer Lebensmittel ist eine anspruchsvolle Aufgabe aufgrund des hohen Lipidanteils der Proben sowie des sich stetig vergrößernden Wirkstoffspektrums. Heutzutage werden für die Probenaufarbeitung die DFG S 19 Methode, mit der vorrangig unpolare Analyten nachgewiesen werden und zunehmend die QuEChERS Methode eingesetzt, die insbesondere auf die Erfassung polarer Pestizide abzielt. In dieser Arbeit wurde eine moderne Multirückstandsmethode für Hühnereier entwickelt, um sowohl gas- als auch flüssigkeitschromatographisch (GC, LC) erfassbare Wirkstoffe zu analysieren. Dazu gehören unpolare PCBs, Pyrethroide und Organochlorpestizide, aber auch polarere Organophosphate, Triazole und Carbamate. Das Verfahren basiert auf der Extraktion mittels Matrix Solid Phase Dispersion, der Reinigung auf Grundlage einer modifizierten Gelpermeationschromatographie (GPC) und zwei verschiedenen Festphasenextraktionen (SPEs) für GC- und LC-erfassbare Pestizide sowie der Quantifizierung mittels GC- und LC-MS/MS. Dünnschichtchromatographisch wurde die effektive Entfernung hochmolekularer Lipide durch die modifizierte GPC und niedrigmolekularer Fette durch die SPEs belegt. Laut der für Ei durchgeführten Validierung erfüllten 164 der 172 untersuchten Pestizide und alle sechs PCBs die Leistungskriterien für die amtliche Rückstandskontrolle - zumeist am niedrigsten validierten Level (5 µg/kg bzw. 0,5 µg/kg). Ausnahmen bildeten sehr polare LC-Pestizide (z.B. Aminopyralid, Clopyralid, MCPA, Quinmerac) und pH-Wert-abhängige GC-Analyten (Nicotin, Tolylfluanid, Dichlofluanid), die auch mit den etablierten Verfahren schwierig zu analysieren sind. Weiterhin verdeutlichte die erfolgreiche Untersuchung von verschiedenen Ringversuchsmaterialien, dass die ursprünglich für Eier entwickelte Methode auch für mageres Geflügelfleisch und Sahne genutzt werden kann. Gegenüber den etablierten Verfahren wies die neue Methode deutliche Vorzüge auf. So belegte die Dünnschichtchromatographie, dass mit der neuen Methode Cholesterin, aber auch freie Fettsäuren besser abgetrennt werden als mit den etablierten Verfahren. Die neue Methode verbrauchte im Vergleich zur DFG S 19 Methode 46 % weniger Lösungsmittel und ermöglichte eine Verdopplung des Probendurchsatzes innerhalb von 8 h. Zudem eignete sich das entwickelte Verfahren laut den Validierungsdaten für GC-Analyten deutlich besser als die QuEChERS Methode und etwas besser als die DFG S 19 Methode (v.a. für Pyrethroide). Hinsichtlich der LC-Analyten unterschieden sich die neue und die QuEChERS Methode nur bei wenigen Analyten. Mit dem neuen Verfahren konnten folglich im Gegensatz zu den etablierten Methoden sowohl unpolare GC- als auch polare LC-Analyten sicher erfasst werden.:1 EINLEITUNG UND ZIELSTELLUNG 1 2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 3 2.1 Grundlagen der Pestizidanalytik 3 2.1.1 Definitionen 3 2.1.2 Rechtliche Grundlagen in Bezug auf tierische Lebensmittel 3 2.2 Herausforderung der Analytik tierischer Lebensmittel 6 2.2.1 Erfassen eines breiten Analytspektrums 6 2.2.2 Komplexität der tierischen Matrix 8 2.3 Probenaufarbeitung tierischer Lebensmittel 11 2.3.1 Extraktion 11 2.3.2 Möglichkeiten der Lipid-Reinigung 14 2.3.3 Messmethoden in der modernen Pestizidanalytik 18 2.4 Multimethoden in der Pestizidanalytik tierischer Lebensmittel 21 2.4.1 Vorstellung etablierter Multimethoden 21 2.4.2 Vergleich etablierter Multimethoden 24 2.4.3 Forschungsergebnisse bezüglich fetthaltiger Matrizes bis 2010 26 3 ERGEBNISSE 28 3.1 Auswahl relevanter Analyten in tierischen Lebensmitteln 28 3.2 Auswahl der Matrix Hühnerfrischei 30 3.3 Messung mittels GC-MS/MS und LC-MS/MS 32 3.3.1 Ansatz 32 3.3.2 Erstellung einer GC-MS/MS Datenbank 33 3.3.3 Besonderheiten der SRM-Messmethoden 36 3.3.4 Vorsäulen-Backflush in der Gaschromatographie 38 3.3.5 Leistungsfähigkeit der SRM-Methoden 44 3.4 Beurteilung des Reinigungseffektes 45 3.5 Entwicklung der Probenaufarbeitungsmethode 47 3.5.1 Ziele und allgemeines Vorgehen 47 3.5.2 Extraktion mittels Matrix Solid Phase Dispersion 48 3.5.3 Konzentrierung von Lösungsmittelextrakten 55 3.5.4 Lipidentfernung durch Ausfrieren 56 3.5.5 Modifizierung der GPC zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit 57 3.5.6 Festphasenextraktion 63 3.6 Analysemethode für Eier 78 3.7 Validierung der neuen Analysemethode 82 3.7.1 Hintergrund und Durchführung 82 3.7.2 Linearität 83 3.7.3 Spezifität 84 3.7.4 Wiederfindungsraten und Wiederholbarkeit 84 3.7.5 Bestimmungsgrenze 88 3.7.6 Matrix-spezifische Auswirkung auf die Analyten 88 3.8 Vergleich mit etablierten Probenaufarbeitungsmethoden 89 3.8.1 Ansatz 89 3.8.2 Reinigungseffekt 90 3.8.3 Validierungsdaten 93 3.8.4 Identifizierung und Quantifizierung anhand gewachsener Rückstände 95 3.8.5 Zusammenfassende Bewertung 97 3.9 Untersuchung verschiedener Ringversuchsmaterialien 99 4 DISKUSSION 103 4.1 Entwickelte Analysemethode 103 4.2 Ausblick 111 5 ZUSAMMENFASSUNG 113 6 LITERATUR 117 7 ANHANG A-1

Les moisissures sont considérées comme un des facteurs affectant la qualité de l'air intérieur. L'exposition professionnelle aux moisissures peut affecter la santé des travailleurs. Selon l’espèce de moisissure, la dose d'exposition et la sensibilité individuelle, les effets peuvent être irritatifs, infectieux, immunologiques, toxiques ou cancérigènes. Les méthodes classiques, basées sur le bilan environnemental des moisissures cultivables dans l'air, souffrent d'inconvénients tels que le nombre élevé d'échantillons, les analyses coûteuses et la sous-estimation de l'exposition. La croissance des moisissures peut entraîner la production de métabolites, notamment des COVm. Ces derniers, lorsque inhalés, pourraient s’accumuler dans le corps et pourraient être détectés dans les matrices biologiques des travailleurs avant et après leur quart de travail. L'objectif principal de cette thèse est de développer une méthode permettant d’évaluer l'exposition aux moisissures en milieu de travail en exploitant les COVm comme biomarqueurs d'exposition. Le premier objectif spécifique est de développer une méthode analytique en utilisant la technique HS-SPME-CPG-SM/SM pour mesurer simultanément les 21 COVm dans le sang et l’urine. Le deuxième objectif est de développer une méthode analytique en se basant sur la technique DT-CPG-SM/SM pour analyser ces COVm dans l’air ambiant et exhalé. Le troisième objectif vise à optimiser la méthode développée dans l'air ambiant pour documenter les concentrations des COVm présents dans deux milieux de travail ayant des charges de moisissures différentes et évaluer leurs variations spatio-temporelles. Les 21 COVm sélectionnés dans cette thèse ont un potentiel comme biomarqueurs d’exposition aux moisissures. Leur sélection a été basée sur l’intérêt pour des effets sanitaires potentiels des espèces de moisissures, l’occurrence d’émission et les paramètres physicochimiques et pharmacocinétiques des COVm. Les paramètres d'extraction des COVm et les conditions analytiques ont été optimisés pour assurer une meilleure extraction et analyse des COVm dans le sang et l’urine. D’autre part, la méthode DT-CPG-SM/SM a été optimisée dans l’air ambiant et exhalé en testant plusieurs types d’adsorbant, débits et volumes d’air. Tenax TA/Carbograph a été sélectionné pour l’adsorption des COVm en échantillonnant 3 L d’air à 150 mL/min. Ces méthodes développées ont présenté de bonnes performances analytiques en termes de linéarité, précision, limites de détection et de quantification. Ceci a permis la quantification des COVm à faibles niveaux dans les matrices biologiques et l’air. Finalement, l’optimisation de l’analyse des prélèvements d’air d’un centre de tri des déchets et d’une université a été réalisée en utilisant la méthode DT-CPG-SM/SM. Un prélèvement de 2 heures a été sélectionné. Pour la majorité des COVm, aucune différence n’a été démontrée entre les périodes de la journée dans les milieux étudiés. À l’université, les concentrations des COVm étaient plus élevées dans les classes comparativement aux laboratoires munis d’un système de ventilation plus efficace. Au centre de tri, les concentrations des COVm étaient plus élevées dans la salle de pré-tri. Les résultats obtenus ont permis de sélectionner plusieurs COVm comme potentiels biomarqueurs d'exposition aux moisissures. Cette approche de biosurveillance pourrait donner un indice de la contamination fongique dans un milieu de travail, avant tout recours à l'approche classique, plus complexe et onéreuse. / Molds are one of the factors affecting indoor air quality. Occupational exposure to molds can have effects on workers' health. Depending on mold species, exposure dose and individual sensitivity, the health effects can be irritative, infectious, immunological, toxic, or carcinogenic. Conventional methods, based on the environmental assessment of cultivable molds in the air, have many drawbacks such as the high number of samples, the costly analyzes and the underestimation of exposure. Mold growth can lead to the production of metabolites, including mVOCs. The latter, when inhaled, could accumulate in the body, and could be detected in the biological matrices of workers before and after their shift. The main objective of this thesis is to develop a method to assess exposure to molds in the workplace by exploiting mVOCs as biomarkers of exposure. The first specific objective is to develop an analytical method using the HS-SPME-GC-MS/MS technique to simultaneously measure the 21 mVOCs in blood and urine. The second objective is to develop an analytical method based on the TD-GC-MS/MS technique to analyze these mVOCs in ambient and exhaled air. The third objective aims to optimize the method developed in ambient air to document the concentrations of mVOCs present in two workplaces with different mold loads and to assess their spatio-temporal variations. The 21 mVOCs selected in this thesis have potential as biomarkers of mold exposure. Their selection was based on the interest in potential health effects of the mold species, the occurrence of emission and their physicochemical and pharmacokinetic parameters of the mVOCs. Parameters influencing the extraction process and analytical conditions have been optimized to ensure better extraction and analysis of mVOCs in blood and urine. On the other hand, the TD-GC-MS/MS method has been optimized in ambient and exhaled air by testing several types of adsorbent and several flow rates and air volumes. Tenax TA/Carbograph was selected for mVOC adsorption by sampling 3 L of air at 150 mL/min. These developed methods exhibited good performance in terms of linearity, precision and detection and quantification limits. This allowed the quantification of mVOCs at relatively low levels in biological matrices and air. Finally, the optimization of mVOCs sampling from the air of a waste sorting centre and a university, was carried out using the TD-GC-MS/MS method. A sampling time of 2 hours was selected. For the majority of mVOCs, no difference was demonstrated between the periods of the day in the two environments studied. At university, the concentrations of mVOCs were higher in classrooms compared to laboratories equipped with a more efficient ventilation system. At the sorting centre, mVOCs’ concentrations were higher in the pre-sorting room. The results obtained made it possible to select several mVOCs as potential biomarkers of exposure to molds. This new biomonitoring approach could give an indication of fungal contamination in a workplace, before resorting to the traditional approach, which is more complex and expensive.