讓可疑PFAS無(wú)所遁形|安捷倫高分辨液相色譜-質(zhì)譜解決方案
近年來(lái),全氟與多氟烷基物質(zhì)(PFAS)廣受關(guān)注,該類(lèi)化合物種類(lèi)繁多,目前美國(guó) EPA 的 PFAS 列表已經(jīng)達(dá)到一萬(wàn)余種。PFAS 廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、食品包裝、化妝品、廚具、電鍍、消防等多個(gè)行業(yè),其在生產(chǎn)、使用和回收環(huán)節(jié)均可能進(jìn)入環(huán)境,因其持久性、生物累積性和遷移性,在環(huán)境中廣泛存在。
目前,對(duì) PFAS 環(huán)境調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的工作日益系統(tǒng)且深入,越來(lái)越多的國(guó)際組織和國(guó)家對(duì)傳統(tǒng) PFAS 的生產(chǎn)與使用限制及排放管控愈發(fā)嚴(yán)格,越來(lái)越多的替代品開(kāi)始被大量應(yīng)用。但由于涉及商業(yè)機(jī)密,很多生產(chǎn)商對(duì)其產(chǎn)品中的 PFAS 成分秘而不宣,相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)品也無(wú)法獲取,這就使得全面了解環(huán)境中 PFAS 的賦存狀況面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
典型案例
消防演練和火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)用于撲滅 B 類(lèi)火災(zāi)廣泛使用的水成膜泡沫(AFFF)是環(huán)境中 PFAS 的主要來(lái)源之一,這是由于其配方的核心成分是氟碳表面活性劑(FS)。已有研究表明,目前市場(chǎng)上主流 FS 產(chǎn)品中傳統(tǒng)的 PFAS(如 PFOS、PFOA 等)含量較低,取而代之的是各種新型替代 PFAS。那么目前主流的 FS 產(chǎn)品中主要有哪些新型 PFAS?應(yīng)急消防事件中 AFFF 的大量使用,對(duì)周邊水體 PFAS 水平和生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響呢?
安捷倫質(zhì)譜技術(shù)的應(yīng)用
為回答這些問(wèn)題,安捷倫和清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院黃俊教授課題組合作開(kāi)展消防泡沫和氟碳表面活性劑及受消防泡沫影響的水體中 PFAS 的解析 [1]。在該研究中,研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)離子型 PFAS,采用了基于安捷倫 1290 Infinity II UHPLC-6546 QTOF/MS 聯(lián)用平臺(tái)的超高效液相色譜-四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù),結(jié)合自建數(shù)據(jù)庫(kù)、深度數(shù)據(jù)挖掘、譜圖與結(jié)構(gòu)相關(guān)性解析等手段和技術(shù),首次建立了完善的針對(duì) PFAS 可疑與非靶向篩查流程(見(jiàn)圖 1),在安捷倫的 MassHunter 軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了對(duì) FS 產(chǎn)品和 AFFF 濃縮液中的 PFAS 選擇性深度數(shù)據(jù)挖掘,由此鑒定出 70 余種 PFAS,詳細(xì)結(jié)果請(qǐng)參閱安捷倫正式發(fā)表應(yīng)用報(bào)告 [2]。
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圖 1. PFAS 的可疑與非靶向篩查流程
針對(duì)鑒定的 PFAS 化合物,采用 MassHunter PCDL 數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件,建立了含有二級(jí)質(zhì)譜圖的 PCDL 庫(kù),可以實(shí)現(xiàn)受 AFFF 影響環(huán)境水體中 PFAS 的快速可疑篩查。圖 2 顯示的是一種新型替代物 PFHxSNO 在不同碰撞能下的二級(jí)質(zhì)譜圖及其碎裂方式。對(duì)相應(yīng)的碎片結(jié)構(gòu)式進(jìn)行理論 m/z 計(jì)算后,發(fā)送到 PCDL 管理軟件中,即可生成該化合物的標(biāo)準(zhǔn)化的二級(jí)質(zhì)譜圖。
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圖 2. PFHxSNO 在不同碰撞能(10, 20, 40V)下的二級(jí)譜圖及解析出的結(jié)構(gòu)式
基于上述識(shí)別出的 PFAS 建立的 PCDL 譜庫(kù),可以采用數(shù)據(jù)非依賴(lài)的采集模式,按照可疑篩查流程實(shí)現(xiàn)快速篩查水體及其它復(fù)雜基質(zhì)中的 PFAS。如圖 3 所示,通過(guò)結(jié)合 PCDL 庫(kù)的分子式和二級(jí)質(zhì)譜碎片離子信息檢索發(fā)現(xiàn),所采集的受 AFFF 影響的水樣中含有 6:2 FTAB 的母離子和多個(gè)特征碎片離子(圖 3-A),而且母離子和碎片離子色譜峰共流出,共流出比值接近 1(圖 3-B),由此表明該水體樣品中含有 6:2 FTAB,一種新型的用于消防泡沫生產(chǎn)中的 PFAS。
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圖 3. 非數(shù)據(jù)依賴(lài)采集結(jié)合 PCDL 庫(kù)篩查受影響水體中發(fā)現(xiàn)存在 FTAB
基于數(shù)據(jù)非依賴(lài)型采集模式的可疑篩查流程較傳統(tǒng)模式效率更高,且借助所建立的完備的 PFAS 譜庫(kù)(分子式結(jié)合碎片離子確證),通過(guò)一次進(jìn)樣即可識(shí)別近百種 PFAS,從而大大提高篩查通量。
安捷倫最近發(fā)布的新版的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件 ChemVista 允許用戶(hù)應(yīng)用公共數(shù)據(jù)庫(kù)資源并快速轉(zhuǎn)化成安捷倫 MassHunter 平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)格式,大大增強(qiáng)用戶(hù)應(yīng)用公共數(shù)據(jù)庫(kù)解析未知化合物的能力。結(jié)合最新發(fā)布的安捷倫 MassHunter Explorer 軟件,可以支持用戶(hù)在分子式水平快速篩查批量樣品中具有 PFAS 分子特征的色譜峰,然后結(jié)合二級(jí)質(zhì)譜信息和譜圖庫(kù)或結(jié)構(gòu)解析軟件對(duì)具有 PFAS 分子式特征的色譜峰進(jìn)一步解析(見(jiàn)示意圖 4),大大簡(jiǎn)化并加快篩查解析流程,增強(qiáng)未知 PFAS 解析的可靠性。
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圖 4. 結(jié)合公共數(shù)據(jù)庫(kù)的 PFAS 可疑與非靶向篩查流程
隨著對(duì) PFAS 相關(guān)的新污染物關(guān)注度的日益提升,越來(lái)越多的研究者將研究目光投向環(huán)境介質(zhì)中未知 PFAS 的解析、鑒定以及可能的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中。上述基于超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜的 PFAS 篩查流程可以應(yīng)用到更為廣泛的環(huán)境介質(zhì)中的 PFAS 篩查。
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安捷倫整合儀器、色譜柱及其他消耗品等資源以及有關(guān) PFAS 分析的專(zhuān)業(yè)知識(shí),開(kāi)發(fā)出涵蓋整個(gè) PFAS 檢測(cè)工作流程的分析解決方案,為您提供已經(jīng)驗(yàn)證的可靠全流程解決方案,助您快速、輕松地建立 PFAS 分析檢測(cè)能力。該解決方案不僅包含經(jīng)過(guò)性能驗(yàn)證的可靠的管路無(wú)氟 LC/MS/MS 系統(tǒng)以及基于不同法規(guī)的準(zhǔn)確定量方法,而且包含可靠的樣品前處理消耗品,自動(dòng)在線(xiàn)固相萃取解決方案、PFAS MRM 數(shù)據(jù)庫(kù)和大方法,以及可疑與未知 PFAS 篩查方案。
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參考文獻(xiàn):
1. Liu L.Q., Lu M.L., Cheng X., Yu G., Huang J. Environ. Intern., 2022 (167), 107398.
2. Agilent Application Note, 5994-6954ZHCN.
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