PFAS

近年來(lái)，全氟與多氟烷基物質(zhì)（PFAS）廣受關(guān)注，該類化合物種類繁多，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)，S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]。

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。

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。

圖 3. 非數(shù)據(jù)依賴采集結(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Z近發(fā)布的新版的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件 ChemVista 允許用戶應(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)用戶應(yīng)用公共數(shù)據(jù)庫(kù)解析未知化合物的能力。結(jié)合Z 新發(fā)布的安捷倫 MassHunter Explorer 軟件，可以支持用戶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。

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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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.