環(huán)境監(jiān)測(cè)新應(yīng)用!ICP-MS/MS 助力識(shí)別“隱形氟污染”
PFAS:看不見的環(huán)境殺手
全氟/多氟烷基化合物(PFAS)因其耐高溫、難降解特性,被廣泛用于工業(yè)和消費(fèi)品領(lǐng)域中。但與此同時(shí),它們也可能帶來毒性、致癌性等健康風(fēng)險(xiǎn)。常規(guī) LC-MS/MS 方法僅能定量不到 1% 的已知 PFAS,遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的需求。因而,對(duì)非靶標(biāo)的未知化合物篩查和全定量檢測(cè)的需求愈發(fā)迫切。
ICP-MS/MS 如何能揭示“未知氟”
2015 年,安捷倫首次開啟了應(yīng)用 ICP-MS/MS 檢測(cè)氟濃度的探索。該方法采用高溫等離子體裂解 C–F 鍵,釋放 F?,并在線加入 Ba²? 形成 [BaF]? 離子團(tuán)。通過 NH?/He 反應(yīng)氣將其“質(zhì)量轉(zhuǎn)移”為 m/z=208 的 [BaF(NH?)?]?,有效消除干擾,實(shí)現(xiàn)對(duì)總氟的檢測(cè)。相比 LC-MS/MS,該方法能揭示更多“未被識(shí)別”的可提取有機(jī)氟(EOF)污染物。

圖 1. ICP-MS/MS 在質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式下測(cè)定 F 含量的示意圖
土壤中 PFAS 檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)過程:
根據(jù) HJ 1334-2023《土壤和沉積物 全氟辛基磺酸和全氟辛酸及其鹽類的測(cè)定 同位素稀釋/液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜法》處理樣品。

圖 2. 樣品分析流程
1290-6470 LC-MS/MS 法:定量 23 種已知 PFAS
8900#100 ICP-MS/MS 法:測(cè)定土壤萃取液中 EOF 的總氟
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

ICP-MS/MS 法精密度優(yōu)異
結(jié)果表明,該方法靈敏度范圍約為 600–1400 cps/μg/g,儀器檢測(cè)限(DL)通常在 0.003–0.008 μg/g 范圍內(nèi)。使用單一的 PFOA 標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)多種已知濃度的常見 PFAS 化合物進(jìn)行定量,F(xiàn) 的回收率在 91%–111% 之間,RSD 均小于 10%。
表 1. ICP-MS/MS 法測(cè)定 8 個(gè) PFAS 標(biāo)準(zhǔn)溶液的結(jié)果
| 樣品 | F 配制濃度 (µg/g) | F 實(shí)測(cè)濃度(µg/g) | F 實(shí)測(cè)濃度 RSD(%) | F 回收率(%) | |
| 平均值 | SD(n=3) | ||||
| PFOA-1 | 0.158 | 0.164 | 0.010 | 6.1 | 103.8 | 
| PFOA-2 | 0.338 | 0.323 | 0.016 | 5.0 | 95.6 | 
| PFOS-1 | 0.220 | 0.202 | 0.015 | 7.4 | 91.8 | 
| PFOS-2 | 0.471 | 0.499 | 0.006 | 1.2 | 105.9 | 
| 6:2 Cl-PFAES | 0.397 | 0.366 | 0.037 | 10.0 | 92.2 | 
| HFPO-DA | 0.942 | 0.992 | 0.087 | 8.8 | 105.3 | 
| 17PFAS-1 | 0.474 | 0.455 | 0.019 | 4.2 | 95.9 | 
| 17PFAS-2 | 0.768 | 0.847 | 0.011 | 1.3 | 110.3 | 
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

LC-MS/MS 法精確定量樣品中 23 種 PFAS 化合物
根據(jù)各目標(biāo)化合物中的 F 含量,可以計(jì)算出 4 個(gè)加標(biāo)土壤樣品中 23 種 PFAS 化合物的總 F 含量分別為 4288.9 ng/g、4360.3 ng/g、4316.5 ng/g 和 4296.3 ng/g。對(duì)樣品前處理過程中加入的內(nèi)標(biāo)經(jīng)過同樣測(cè)定和計(jì)算,可知添加的 F 含量范圍為 62.9–71.0 ng/g。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

總氟含量是已知 PFAS 的 3 倍
土壤提取液經(jīng) 50% MeOH 溶液稀釋 10 倍后用 ICP-MS/MS 檢測(cè) EOF 的總氟,三次測(cè)定的 RSD 小于 2.4%。測(cè)得的總氟含量約為 LC-MS/MS 定量的 PFAS 氟含量的 3 倍,意味著大量未知含氟物質(zhì)潛藏其中,可能同樣具有毒性,進(jìn)而影響了健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性。

圖 3. LC-MS/MS 和 ICP-MS/MS 法測(cè)得的經(jīng)提取土壤樣品中 PFAS/EOF 的總氟含量結(jié)果對(duì)比(ICP-MS/MS 結(jié)果的誤差線是 3 次測(cè)定結(jié)果的 SD)
ICP-MS/MS 方法優(yōu)勢(shì):
適用于復(fù)雜基體:如土壤、食品、工業(yè)廢水等
可用于篩查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估:快速識(shí)別高氟樣品,指導(dǎo)后續(xù)靶向分析
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