基于EPA方法1633 ：地表水和廢水中40種PFAS的全面驗(yàn)證分析方法

閱讀：183 發(fā)布時間：2025-10-17

全氟烷基和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）是一類合成的氟化有機(jī)化合物，自20世紀(jì)40年代以來已被生產(chǎn)并廣泛用于各種工業(yè)應(yīng)用場景和消費(fèi)品中，例如含氟聚合物生產(chǎn)中的添加劑、眾多消費(fèi)品中的表面活性劑、消防泡沫、家具和地毯的防污涂料、不粘炊具涂料、潤滑劑、透氣防水織物、油漆、洗發(fā)劑、化妝品、食品包裝材料和其他材料。

PFAS

PFAS因其獨(dú)特的理化性質(zhì)、在環(huán)境中的持久存在及其對人類健康的相關(guān)風(fēng)險而被列為持久性有機(jī)污染物，成為當(dāng)前世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。已經(jīng)在幾乎全球各地檢測到了PFAS，包括在野生動物、人類（如人類血清和血液）、食物以及飲用水、空氣、地表水（池塘、河流、湖泊和海洋）等環(huán)境中，甚至西藏山區(qū)和北極地區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)^1-9。由于地表水和地下水是世界上許多地區(qū)飲用水的主要來源，已有許多關(guān)于這些水資源中PFAS暴露的研究，并發(fā)現(xiàn)PFAS的濃度范圍為低ng/L水平至μg/L水平^2-12。

因此，制定有效且穩(wěn)健的PFAS鑒定和定量策略對PFAS監(jiān)測和風(fēng)險評估至關(guān)重要。LC/MS/MS具有高靈敏度、高選擇性和高穩(wěn)健性，是最廣泛使用的PFAS監(jiān)測分析方法^10-12。目前，研究人員已經(jīng)開發(fā)了多種PFAS分析方法。而最近，美國環(huán)境保護(hù)署（U.S. EPA）與國防部合作開發(fā)了一種涵蓋40種PFAS的最全面的方法¹²。目前，該EPA 1633方法是唯一一種經(jīng)過多個實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證的PFAS方法，適用于包括地表水、地下水、廢水和垃圾滲濾液在內(nèi)的含水基質(zhì)，以及土壤、沉積物、生物固體、魚類和貝類組織。

在本研究中，我們驗(yàn)證了該EPA方法，并使用自動化固相萃?。⊿PE）和QSight LC/MS/MS測定了七份地表水樣品和八份廢水樣品中的PFAS含量。我們的結(jié)果表明，在所有的水樣中，部分PFAS化合物的濃度均為低ng/L水平。盡管自2000年代初以來，全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）已被行業(yè)監(jiān)管并逐步停產(chǎn)，但由于其會在環(huán)境中持久存在，研究人員仍可在廢水和地表水樣品中檢測到這些物質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)

硬件/軟件

使用珀金埃爾默QSight LX 50^?超高效液相色譜（UHPLC）系統(tǒng)進(jìn)行色譜分離。

使用具有雙離子源（ESI和APCI）的珀金埃爾默QSight^? 420三重四極質(zhì)譜儀檢測PFAS。

用聚醚醚酮（PEEK）管路取代所有聚四氟乙烯（PTFE）管路對LX50自動進(jìn)樣器進(jìn)行改進(jìn)，以減少由聚四氟乙烯管路引入PFAS化合物的污染。

使用Simplicity^? 3Q軟件進(jìn)行儀器控制、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。

材料和方法

化學(xué)品和材料

LC-MS級溶劑甲醇（MeOH）、乙腈（ACN）和水，以及甲酸、乙酸、氫氧化銨（30%水溶液）、乙酸銨、膽汁鹽（包括?；敲撗跄懰?[TDCA]、?；蛆Z脫氧膽酸 [TCDCA] 和牛磺熊脫氧膽酸[TUDCA]）等其他化學(xué)品獲自Sigma-Aldrich（Oakville，ON，Canada）。

混合的PFAS標(biāo)準(zhǔn)品（EPA-1633STK）和同位素標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)品（包括萃取的內(nèi)標(biāo)（EIS）混合物和未萃取的內(nèi)標(biāo)（NIS）混合物）購自 Wellington Laboratories（Guelph，Ontario）。

EPA-1633能力驗(yàn)證樣品（WP-PT-EPA 1633，部件#38721，批次#041422）獲自AbsoluteStandards Inc（Hamden，CT，USA）。

一次性針式過濾器、聚丙烯（PP）離心管、聚丙烯自動進(jìn)樣器小瓶、延遲柱、保護(hù)柱和分析柱獲自珀金埃爾默（Shelton，CT，USA）。

不含PFAS的自動進(jìn)樣器小瓶瓶蓋獲自 Integrated Liner Technologies（Rensselaer，NY，USA）。

需要使用聚丙烯瓶以及自動進(jìn)樣器小瓶和瓶蓋，以防止PFAS化合物吸附在玻璃器皿上，并消除HPLC小瓶隔膜中常用的PFAS材料。

堆疊式弱陰離子交換/石墨化炭黑（WAX/GCB）SPE小柱（分別含有200 mg/50 mg吸附劑的6 mL管）獲自Phenomenex。

經(jīng)認(rèn)證和清潔的樣品瓶（HDPE，帶聚丙烯蓋，1000 mL、500 mL、250 mL）和入口過濾器獲自 Promochrom Technologies（Richmond，BC，Canada）。

用1000 mL HDPE樣品瓶在加拿大安大略省多倫多市Lakeshore地區(qū)（安大略湖、亨伯河、Mimico溪和Grenadier池塘）采集了七份地表水樣品。

加拿大環(huán)境與氣候變化部科技分部（Burlington，Ontario L7S 1A1，Canada）的Shirley Anne Smyth博士提供了來自加拿大廢水處理廠（WWTP）的八份廢水樣品（四份原始進(jìn)水樣品和四份最終出水樣品）。

稀釋劑制備

（含有4%水、1%氫氧化銨和0.625%乙酸的甲醇溶液）見EPA方法1633第7.1.9和7.3.4節(jié)。

向含有甲醇（92 mL）的 100 mL 燒瓶中添加氫氧化銨（3.3 mL，30%）、試劑水（1.7 mL）和乙酸（0.625 mL），將溶液混合后，在室溫下儲存。1 個月后更換。該溶液可用于制備儀器空白（EPA 方法1633第7.3.6節(jié)），制備校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)品，并在樣品超過校準(zhǔn)范圍時稀釋樣品萃取物（見EPA方法1633第15.3節(jié)）。

檢測結(jié)果

用24種EIS和7種NIS對40種PFAS進(jìn)行LC/MS分析在優(yōu)化上述LC-MS條件后，所有40種目標(biāo)PFAS分析物、24種萃取的內(nèi)標(biāo)（EIS）和7種未萃取的內(nèi)標(biāo)（NIS）均可在12分鐘內(nèi)分析完成，且峰形很好，如圖12-14所示。