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讓可疑PFAS無所遁形｜安捷倫高分辨液相色譜-質譜解決方案
近年來，全氟與多氟烷基物質（PFAS）廣受關注，該類化合物種類繁多，目前美國 EPA 的 PFAS 列表已經達到一萬余種。PFAS 廣泛應用于紡織、造紙、食品包裝、化妝品、廚具、電鍍、消防等多個行業，其在生產、使用和回收環節均可能進入環境，因其持久性、生物累積性和遷移性，在環境中廣泛存在。
目前，對 PFAS 環境調查與風險評估的工作日益系統且深入，越來越多的國際組織和國家對傳統 PFAS 的生產與使用限制及排放管控愈發嚴格，越來越多的替代品開始被大量應用。但由于涉及商業機密，很多生產商對其產品中的 PFAS 成分秘而不宣，相關的標準品也無法獲取，這就使得全面了解環境中 PFAS 的賦存狀況面臨著巨大的挑戰。
典型案例
消防演練和火災現場用于撲滅 B 類火災廣泛使用的水成膜泡沫（AFFF）是環境中 PFAS 的主要來源之一，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，目前市場上主流 FS 產品中傳統的 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 產品中主要有哪些新型 PFAS？應急消防事件中 AFFF 的大量使用，對周邊水體 PFAS 水平和生態環境會產生怎樣的影響呢？
安捷倫質譜技術的應用
為回答這些問題，安捷倫和清華大學環境學院黃俊教授課題組合作開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，研究團隊針對離子型 PFAS，采用了基于安捷倫 1290 Infinity II UHPLC-6546 QTOF/MS 聯用平臺的超高效液相色譜-四極桿飛行時間質譜技術，結合自建數據庫、深度數據挖掘、譜圖與結構相關性解析等手段和技術，首次建立了完善的針對 PFAS 可疑與非靶向篩查流程（見圖 1），在安捷倫的 MassHunter 軟件平臺上實現了對 FS 產品和 AFFF 濃縮液中的 PFAS 選擇性深度數據挖掘，由此鑒定出 70 余種 PFAS，詳細結果請參閱安捷倫正式發表應用報告 [2]。
圖 1. PFAS 的可疑與非靶向篩查流程
針對鑒定的 PFAS 化合物，采用 MassHunter PCDL 數據庫管理軟件，建立了含有二級質譜圖的 PCDL 庫，可以實現受 AFFF 影響環境水體中 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質譜圖及其碎裂方式。對相應的碎片結構式進行理論 m/z 計算后，發送到 PCDL 管理軟件中，即可生成該化合物的標準化的二級質譜圖。
圖 2. PFHxSNO 在不同碰撞能（10, 20, 40V）下的二級譜圖及解析出的結構式
基于上述識別出的 PFAS 建立的 PCDL 譜庫，可以采用數據非依賴的采集模式，按照可疑篩查流程實現快速篩查水體及其它復雜基質中的 PFAS。如圖 3 所示，通過結合 PCDL 庫的分子式和二級質譜碎片離子信息檢索發現，所采集的受 AFFF 影響的水樣中含有 6:2 FTAB 的母離子和多個特征碎片離子（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中的 PFAS。
圖 3. 非數據依賴采集結合 PCDL 庫篩查受影響水體中發現存在 FTAB
基于數據非依賴型采集模式的可疑篩查流程較傳統模式效率更高，且借助所建立的完備的 PFAS 譜庫（分子式結合碎片離子確證），通過一次進樣即可識別近百種 PFAS，從而大大提高篩查通量。
安捷倫最近發布的新版的數據庫管理軟件 ChemVista 允許用戶應用公共數據庫資源并快速轉化成安捷倫 MassHunter 平臺的數據庫格式，大大增強用戶應用公共數據庫解析未知化合物的能力。結合最新發布的安捷倫 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，然后結合二級質譜信息和譜圖庫或結構解析軟件對具有 PFAS 分子式特征的色譜峰進一步解析（見示意圖 4），大大簡化并加快篩查解析流程，增強未知 PFAS 解析的可靠性。
圖 4. 結合公共數據庫的 PFAS 可疑與非靶向篩查流程
隨著對 PFAS 相關的新污染物關注度的日益提升，越來越多的研究者將研究目光投向環境介質中未知 PFAS 的解析、鑒定以及可能的生態風險評估中。上述基于超高效液相色譜-串聯四極桿飛行時間質譜的 PFAS 篩查流程可以應用到更為廣泛的環境介質中的 PFAS 篩查。
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參考文獻：
1. Liu L.Q., Lu M.L., Cheng X., Yu G., Huang J. Environ. Intern., 2022 (167), 107398.
2. Agilent Application Note, 5994-6954ZHCN.