TOP-Assay

Der TOP-Assay (engl.: Total Oxidizable Precursor) ist eine 2012 entwickelte Labormethode, die (unbekannte) Vorläuferverbindungen von per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) oxidativ in Perfluorcarbonsäuren (PFCA) umwandelt. Dadurch ist eine Quantifizierung möglich. Eingesetzt wird Kaliumperoxodisulfat. Mittels dieses Summenparameters kann durch einen Vergleich der unbehandelten und behandelten Probe die vorhandene Konzentration an Vorläuferverbindungen ermittelt werden.

Anwendungen

Zum Einsatz kommt diese Methode beispielsweise bei der Analyse von Schaumlöschmitteln (AFFF), Textilien oder Wasserproben. Auch Blutserum kann auf diese Weise analysiert werden.

Neutrale, anionische und kationische Vorläuferverbindungen können mithilfe der 2025 veröffentlichten Erweiterung der Methode unterschieden werden.

Neben Fluortelomerverbindungen sind beispielsweise auch Wasserstoff-substitierte Perfluorsulfonsäuren (H_n-PFSA) per TOP-Assay oxidierbar. Stabil sind hingegen gesättigte und ungesättigte Perfluorsulfonsäuren und Perfluoralkylethersulfonsäuren.

Aus einer bestimmten Verbindung werden durch den TOP-Assay Perfluorcarbonsäuren unterschiedlicher Kettenlänge mit einer Gauss-ähnlichen Verteilung erhalten. Bei der 8:2-Fluortelomersulfonsäure beispielsweise sind dies Perfluornonansäure, Perfluoroctansäure, Perfluorheptansäure, Perfluorhexansäure, Perfluorpentansäure und Perfluorbutansäure.

Literatur

Mohamed Ateia, Dora Chiang, Michaela Cashman, Carolyn Acheson: Total Oxidizable Precursor (TOP) Assay—Best Practices, Capabilities and Limitations for PFAS Site Investigation and Remediation. In: Environmental Science & Technology Letters. 2023, doi:10.1021/acs.estlett.3c00061.
Studie zur Aussagekraft des Total Oxidizable Precursor-Assays (TOP-Assay) von methanolischen Bodenextrakten und wässrigen Eluaten. LUBW Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg, 2022 (lubw.de).

Einzelnachweise

↑ Erika F. Houtz, David L. Sedlak: Oxidative Conversion as a Means of Detecting Precursors to Perfluoroalkyl Acids in Urban Runoff. In: Environmental Science & Technology. Band 46, Nr. 17, 2012, S. 9342–9349, doi:10.1021/es302274g.
↑ Bernd Göckener, Annette Fliedner, Heinz Rüdel, Ina Fettig, Jan Koschorreck: Exploring unknown per- and polyfluoroalkyl substances in the German environment – The total oxidizable precursor assay as helpful tool in research and regulation. In: Science of The Total Environment. Band 782, 2021, S. 146825, doi:10.1016/j.scitotenv.2021.146825.
↑ Jonas Stoll: Chemische Analytik von Per- und polyfluorierten Chemikalien (PFC). Umweltbundesamt, 2020, abgerufen am 30. Oktober 2022.
↑ Md Al Amin, Yunlong Luo, Annette Nolan, Fiona Robinson, Junfeng Niu, Scott Warner, Yanju Liu, Raja Dharmarajan, Megharaj Mallavarapu, Ravi Naidu, Cheng Fang: Total oxidisable precursor assay towards selective detection of PFAS in AFFF. In: Journal of Cleaner Production. Band 328, 15. Dezember 2021, S. 129568, doi:10.1016/j.jclepro.2021.129568.
↑ Ma Cristine Concepcion D. Ignacio, Greg W. Curtzwiler, Mark R. Early, Katie M. Updegraff, Keith L. Vorst: Ion Selective Electrode (ISE) Method for Determination of Total Fluorine and Total Organic Fluorine in Packaging Substrates. In: Methods and Protocols. Band 6, Nr. 1, Januar 2023, S. 10, doi:10.3390/mps6010010, PMID 36827497, PMC 9959142 (freier Volltext) – (Table 1).
↑ Lara Cioni, Vladimir Nikiforov, Ana Carolina M. F. Coêlho, Torkjel M. Sandanger, Dorte Herzke: Total oxidizable precursors assay for PFAS in human serum. In: Environment International. Band 170, 2022, S. 107656, doi:10.1016/j.envint.2022.107656.
↑ Edmund H. Antell, Shan Yi, Christopher I. Olivares, Shreya Chaudhuri, Bridger J. Ruyle, Lisa Alvarez-Cohen, David L. Sedlak: Selective Quantification of Charged and Neutral Polyfluoroalkyl Substances Using the Total Oxidizable Precursor (TOP) Assay. In: Environmental Science & Technology. 2025, doi:10.1021/acs.est.4c13837.
↑ Jonathan Zweigle, Boris Bugsel, Klaus Röhler, Alexander Arthur Haluska, Christian Zwiener: PFAS-Contaminated Soil Site in Germany: Nontarget Screening before and after Direct TOP Assay by Kendrick Mass Defect and FindPFΔS. In: Environmental Science & Technology. April 2023, S. acs.est.2c07969, doi:10.1021/acs.est.2c07969.
↑ Taryn McKnight, Erica DiFilippo, Brian Drollette, Jeremiah Duncan, Dylan Eberle, Bernadette Flehmer, Andy Horn: PFAS Forensics, Part 2: Analytical Tools and Data Analysis for Source Attribution. In: Groundwater Monitoring & Remediation. 2026, doi:10.1111/gwmr.70063.

[1] Erika F. Houtz, David L. Sedlak: Oxidative Conversion as a Means of Detecting Precursors to Perfluoroalkyl Acids in Urban Runoff. In: Environmental Science & Technology. Band 46, Nr. 17, 2012, S. 9342–9349, doi:10.1021/es302274g.

[2] Bernd Göckener, Annette Fliedner, Heinz Rüdel, Ina Fettig, Jan Koschorreck: Exploring unknown per- and polyfluoroalkyl substances in the German environment – The total oxidizable precursor assay as helpful tool in research and regulation. In: Science of The Total Environment. Band 782, 2021, S. 146825, doi:10.1016/j.scitotenv.2021.146825.

[3] Jonas Stoll: Chemische Analytik von Per- und polyfluorierten Chemikalien (PFC). Umweltbundesamt, 2020, abgerufen am 30. Oktober 2022.

[4] Md Al Amin, Yunlong Luo, Annette Nolan, Fiona Robinson, Junfeng Niu, Scott Warner, Yanju Liu, Raja Dharmarajan, Megharaj Mallavarapu, Ravi Naidu, Cheng Fang: Total oxidisable precursor assay towards selective detection of PFAS in AFFF. In: Journal of Cleaner Production. Band 328, 15. Dezember 2021, S. 129568, doi:10.1016/j.jclepro.2021.129568.

[5] Ma Cristine Concepcion D. Ignacio, Greg W. Curtzwiler, Mark R. Early, Katie M. Updegraff, Keith L. Vorst: Ion Selective Electrode (ISE) Method for Determination of Total Fluorine and Total Organic Fluorine in Packaging Substrates. In: Methods and Protocols. Band 6, Nr. 1, Januar 2023, S. 10, doi:10.3390/mps6010010, PMID 36827497, PMC 9959142 (freier Volltext) – (Table 1).

[6] Lara Cioni, Vladimir Nikiforov, Ana Carolina M. F. Coêlho, Torkjel M. Sandanger, Dorte Herzke: Total oxidizable precursors assay for PFAS in human serum. In: Environment International. Band 170, 2022, S. 107656, doi:10.1016/j.envint.2022.107656.

[7] Edmund H. Antell, Shan Yi, Christopher I. Olivares, Shreya Chaudhuri, Bridger J. Ruyle, Lisa Alvarez-Cohen, David L. Sedlak: Selective Quantification of Charged and Neutral Polyfluoroalkyl Substances Using the Total Oxidizable Precursor (TOP) Assay. In: Environmental Science & Technology. 2025, doi:10.1021/acs.est.4c13837.

[8] Jonathan Zweigle, Boris Bugsel, Klaus Röhler, Alexander Arthur Haluska, Christian Zwiener: PFAS-Contaminated Soil Site in Germany: Nontarget Screening before and after Direct TOP Assay by Kendrick Mass Defect and FindPFΔS. In: Environmental Science & Technology. April 2023, S. acs.est.2c07969, doi:10.1021/acs.est.2c07969.

[9] Taryn McKnight, Erica DiFilippo, Brian Drollette, Jeremiah Duncan, Dylan Eberle, Bernadette Flehmer, Andy Horn: PFAS Forensics, Part 2: Analytical Tools and Data Analysis for Source Attribution. In: Groundwater Monitoring & Remediation. 2026, doi:10.1111/gwmr.70063.