全氟烷基化合物（PFAS）是一类具有持久性和生物累积性的人为污染物，常见于环境、饮用水以及食品包装中。由于其特殊的化学结构非常稳定，即使残留在环境中数百年也不会被分解。经证实，PFAS会增加生殖系统和内分泌系统病变的风险，甚至可能会诱发人和动物的癌症及其他生殖疾病。
相关标准
目前涉及PFAS的检测标准很多，主要有美国国家环境保护局（U.S.EPA）的Method 537.1和ASTMD 7979-17、欧盟的《欧盟水框架指令》、中国国标《GB5749-2006生活饮用水卫生标准》、《DB32/T4004-2021 水中17种全氟化合物的测定高效液相色谱串联质谱法》、《GB/T23243-2009 食品包装材料中全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）的测高效液相色谱-串联质谱法》等。其中EPA的ASTMD 7979-17和Method 537.1检测标准中使用了Waters ACQUITY UPLC H-Class和三重四极杆质谱产品Xevo TQ-S对样品进行分析。
全氟化合物检测面临的挑战
虽然全氟化合物的检测和分析已经成为全球关注的问题，但是这类化合物的分析依然面临很多挑战：
种类繁多，结构相似，目前已知的PFAS有4,000多种；
需要达到极低的检出限才能检出，低至亚ng/L级；
PFAS使用广泛，经常在各种环境中检出，并且在样品制备和检测时存在诸多干扰。
沃特世针对全氟化合物的解决方案
为应对全氟化合物检测中面临的诸多挑战，沃特世提出了针对性的解决方案。
大体积直接进样法
仪器硬件及软件配置：
ACQUITY UPLC I-Class System
ACQUITY UPLC CSH Phenyl Hexyl Column
PFAS Analysis Kit
Xevo TQ-XS
MassLynx MS Software
应用优势：
可对少量的样品经过简单的前处理，实现缩短分析时间并提高样品通量的目的；
可对低至ng/L级的PFAS化合物进行高灵敏度分析，并满足法规要求；
是一种用于检测非饮用水基质中PFAS化合物的稳定可靠型解决方案。
具体应用案例 - 利用大体积直接进样法分析环境样品中的PFAS
本应用展示了使用沃特世近期开发的ASTM 7979-17方法分析环境水体中的目标PFAS。由于要求的检测限低至ng/L级，且PFAS应用广泛，考虑到色谱系统不可避免地会受到污染，应采取措施以显著降低系统受到的影响，所以本实验采用了适用于UPLC系统的沃特世PFC分析试剂盒（部件号：
176001744）。
样品预处理：
样品由美国EPA第5分局根据《合作研发协议》（Cooperative Research and Development Agreement, EPA CRADA #884 -16）提供。提供的样品包括试剂水、地表（河流）水、地下水、废水进水和废水出水。将每个样品的等分试样转移至聚丙烯自动进样器样品瓶中，并用聚乙烯盖（部件号：1860015230）密封。
液质分析过程：
ACQUITY UPLC I-Class与Xevo TQ-XS联用，配备PFC分析试剂盒；其所用的LC-MS/MS方法在ASTM 7979-17包含的31种PFAS化合物基础上，又增加了8种，即PFAS分析物的总数达到39种。图2所示为所有PFAS天然化合物及其同位素替代的叠加色谱图。
图1. ACQUITY UPLC I-Class + Xevo TQ-XS液质联用系统
图2. 利用该方法分析的所有PFAS化合物的叠加图。
（上下滑动查看图片）
通过该方法，检出限(MDL)研究对样品分析方法的灵敏度进行了评估。图3展示了进样浓度为2.5 ng/L时PFOA和PFOS的色谱图，表明这两种化合物的灵敏度比规定报告的限值高出了一倍。
图3. PFOA(上图)和PFOS(下图)的色谱图和校准曲线示例。色谱图代表进样浓度为2.5 ng/L的结果，该浓度为规定报告下限的一半。
根据ASTM7 979-17方法要求运行对照样品，且这些样品必须符合图4所概述的标准。除受到溶剂污染的6:2 FTS外，其它所有化合物均符合对照标准。
图4. ASTM 7979-17方法设定的对照样品标准
为确认该方法的重复性，还对单个试剂水和地下水样品进行了20次进样分析。在大多数情况下，%RSD值低于10%，且大多数化合物的RSD低于5%。
按照ASTM 7979-17所述方法，将两种加标浓度下的每种基质样品都制备三个重复样，然后进行分析。图5展示了地表(河流)水样品中所有以低浓度加标的PFAS化合物示例。
图5. 在低浓度加标的地表水样品中检测到的所有PFAS化合物。
SPE固相萃取法
仪器硬件及软件配置：
ACQUITY UPLC I-Class Plus System
ACQUITY UPLC BEH C18 Column
Oasis WAX SPE Cartridges
PFAS Analysis Kit
Xevo TQ-S micro
MassLynx MS Software
应用优势：
可使用Xevo TQ-S micro进行高灵敏度分析；
低至亚ng/L级的PFAS检出限，满足法规要求；
是一种可用于检测非环境水基质中PFAS化合物的稳定可靠型解决方案。
实际应用案例-使用固相萃取（SPE）和LC-MS/MS分析环境水样品中的传统和新型PFAS
沃特世提供了符合EPA 537.1的全面解决方案，包含样品制备、色谱和质谱分析方法。考虑到色谱系统会不可避免地受到污染，应采取措施以显著降低系统受到的影响，所以本实验采用了适用于UPLC系统的沃特世PFC分析试剂盒（部件号： 176001744）。
样品制备过程：
环境水样品采集自各种来源，包括地表水、地下水、废水进水和废水出水等。利用Oasis WAX 6 cc, 150 mg SPE小柱（部件号：186002493）对250 mL水样进行样品萃取。
图6. 完整的水样SPE样品萃取方法。
液质分析过程：
ACQUITY UPLC I-Class PLUS与Xevo TQ-S micro联用，配备PFC分析试剂盒；其所用的LC-MS/MS方法适用于测定一系列目标PFAS化合物，图8所示即为所有化合物色谱结果的叠加色谱图。
图7. ACQUITY UPLC I-Class PLUS + Xevo TQ-S micro液质联用系统
图8. 利用该方法分析的所有PFAS化合物的叠加图。
（上下滑动查看图片）
该方案的样品前处理性能表现良好，大多数PFAS化合物的回收率范围为75%~130%。使用加标的地表水萃取物进行一系列基质进样，进行20次重复进样，所有PFAS的%RSD均小于10%。
图9. 地表水样品重复进样20次所得到的重现性评估结果。在TrendPlot中绘制的每次进样得到的PFOA峰面积图显示％RSD为3%（左图），右图所示为叠加的重复进样峰以及离子丰度比信息。
对四种不同类型的环境水样品进行萃取和分析以测试上述方法，其中包括地表水、地下水、废水进水和最终废水出水。结果显示，在所有样品中检出不同浓度的PFAS。如下图所示：
图10. 环境水样品中检出的PFAS图（按浓度分组）。
沃特世提供的带有全氟分析方法包的液质分析方案获得的检测限符合《欧盟水框架指令》和美国国家环境保护局（EPA）在健康忠告中所规定的必要检测限值要求。且该方法采用经ERA认证的QC标准品并进行了验证，确保了结果的可信度。另外，由于其具有良好的稳定性，已广泛应用于各种环境水样品（包括地表水、地下水和废水）的分析。
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