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你问我答 | 关于PFAS(全氟和多氟烷基物质)的检测难点和解决方案

艾杰尔飞诺美
2022.6.10
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PFAS 是全氟和多氟烷基物质的缩写,它是一大类含有碳和氟原子骨架的人造化学品。有多少种类呢?常见的有 5000 多种化学品。这些化学物质具有不同的官能团,其中可能包括其他元素,如氧、氢或硫。


Q1

PFAS从何而来?

PFAS 被认为是有用的,因为它们耐热、耐水和耐油。自 1940 年代以来,PFAS 已在包括美国在内的全球多个行业中制造和使用1。我们可以在这些地方找到PFAS的身影:


食品,用含有PFAS的材料包装,用使用PFAS的设备加工,在受PFAS污染的土壤或水中生长。


商用家用产品,包括防污和防水织物、不粘产品(例如聚四氟乙烯)、上光剂、蜡、油漆、清洁产品和消防泡沫(主要来源是进行消防训练的机场或军事基地的地下水污染)发生。


工作场所,包括使用 PFAS 的生产设施或行业(例如镀铬、电子制造或石油回收)。


饮用水,通常与本地的特殊设施单位有关(比如工厂,垃圾处理厂,废水处理厂,消防训练基地)


包括鱼、动物和人类在内的生物体中,PFAS半衰期很长,几乎无法代谢1


Q2

我们应该担心PFAS造成的危害吗?

答案是肯定的!这些化合物需要很长时间才能在环境中分解,并且会随着时间的推移而积累。它们也可以在植物、动物和我们的身体中积累。


美国国家健康和营养调查 (NHANES) 最近对具有全国代表性的美国人口样本进行的一项生物监测研究发现,超过 98% 的被测人体内存在多种 PFAS 同源物2


Q3

面对PFAS,我们的检测挑战在哪里?

研究人员正试图了解 PFAS 污染的程度,并开发 PFAS 检测和修复的新方法。PFAS 水平的生物监测对于评估其风险和进一步实施必要的法规至关重要。因此,越来越需要开发能够准确、准确地检测生物体液中低水平 PFAS 的工具。


PFAS 化学品随处可见。它们可以通过空气或水传播。它们还会积聚和污染分析测试中使用的 LC 系统。确保报告的结果不受外部、环境和系统相关的 PFAS 污染非常重要。


此外,PFAS(包括同时含有支链和线性同位素的化合物)的色谱分离对于确保可靠和准确的定量至关重要。


PFAS液质联用解决方案

以下是 Phenomenex, Inc 和 Sciex 公司

之间一些合作工作的总结。

在该方法中,Phenomenex Luna C18(2) 色谱柱(30 x 2 mm,5 µm,00A-4252-Y0)安装在自动进样器和 LC 泵之间,以捕集环境和系统相关的 PFAS 化合物。该附加色谱柱用作延迟色谱柱,可将 PFAS 污染从 LC 系统组件中分离出来,并将系统相关的 PFAS 在分析运行期间干扰来自样品的真实信号的风险降至最低。使用高密度聚乙烯或聚丙烯耗材(微量离心管、移液器吸头、HPLC 小瓶等)将来自外部来源的 PFAS 污染降至最低。此外,对 LC 系统进行了修改,以减少可能的系统污染。


Phenomenex Gemini® C18 色谱柱(50 x 2 mm, 3 µm, 00B-4439-B0)在 25ºC 下在 SCIEX ExionLCTMAC系统上用于分离,下面图2.显示的是含有22种PFAS的浓度为10ng/mL标准溶液谱图。色谱柱、梯度 和流动相的优化,得到了可以分析全部异构体的基线分离的谱图。并且,延迟色谱柱很好的处理了污染峰,没有影响到PFAS样品峰。


实验条件和结果

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上图显示了使用延迟柱进行PFAS分析的好处:PFHpA(上行)和PFHxS(下行)的XICs显示, (A) 在系统修改之前,进空白样品产生了背景和系统相关的污染信号,(B) 由系统相关的PFAS引起的较宽和延迟的污染峰,在添加延迟柱后被过滤了,(C) 由样品中PFAS引起的尖峰,随后是延迟柱引起的延迟和较宽的污染峰。


对LC组件进行的修改显著降低了与系统相关的PFAS干扰的影响,并能够准确定量血清样品中的 PFAS。

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图 2. 本研究中监测的 22 种 PFAS 的色谱图:使用 10 ng/mL 纯标准混合物的优化数据采集方法得到的提取离子色谱图 (XIC)。优化的流动相组成和色谱柱选择相结合,使 PFAS 从注入的样品中得到基线分离,包括支链和线性同位素,如 PFOS 和 PFHX。


综合评述

随着PFAS在环境和生物样品中的持续存在,开发准确、精确地量化这些化合物的方法是非常关键的。色谱柱和延迟色谱柱的选择以及适当的仪器对于 PFAS化合物的准确和精确分析具有重要意义。


参 考

1.https://www.epa.gov/pfas/

2.Calafat AM, Wong L-Y, Kuklenyik Z, Reidy JA, Needham LL. Polyfluoroalkyl Chemicals in the U.S. Population: Data from the National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) 2003-2004 and Comparisons with NHANES 1999-2000. Environ Health Perspect.  115 (11), 1596-1602. Legalization by States 2020 (Medicinal and Recreational)

3.Rappazzo KM, Coffman E, Hines EP. (2017) Exposure of Perfluorinated Alkyl Substances and Health Outcomes in Children: A Systematic Review of the Epidemiologic Literature. Int. J. Environ. Rs. Public Health.  14, 691.

4.Barry V, Winquist A, Steenland K. (2013) Perfluorooctanoic Acid (PFOA) Exposures and Incident Cancers Among Adults Living Near a Chemical Plant. Environ Health Perspect.  121, 1313–1318.


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