新污染物前处理:全氟化合物的挑战与应对

企业   科学   2024-07-19 18:03   广东  


引言






全氟化合物(Per-and polyfluoroalkyl substances, PFASs)是一类人工合成的含氟有机化合物,因具有良好的化学稳定性和较高的表面活性,所以广泛应用于电镀、造纸、纺织、泡沫灭火剂和食品包装材料等领域。随着 PFASs相关产品的生产、使用及不规范处置,大量PFASs进入到生态环境中。目前,PFASs在全球范围内的各种环境基质(水体、沉积物、土壤、大气、尘埃)内均有检出。研究表明,PFASs具有环境持久性和生物积累性,以及发育毒性、免疫毒性、内分泌干扰作用和潜在的致癌性,对生态环境和人体健康构成潜在威胁。


目前,PFASs污染已引起国际社会的广泛关注,世界上多个国家和组织机构逐步限制了对PFASs的生产和使用。PFOS等相关化合物被列为“斯德哥尔摩公约”持久性有机污染物,我国也将PFASs列入《重点管控新污染物清单(2023)》。智达Inlab积极响应国家新需求,利用InLab OnlineSPE,优化组合整体条件,成功构建了自动化、操作快捷、灵敏性高的水环境中29种PFASs的检测方案,满足美国EPA537.1的检测要求。



实验准备


1 仪器设备 


表1 智达在线SPE进样平台配置





2 试剂及耗材 


表2 实验试剂及耗材

表3 29种PFASs及其内标





方法条件


1 样品制备 


水样先后用0.45 μm和0.22 μm聚醚砜滤膜过滤,加入内标后即可上机处理分析。




2 OnlineSPE方法 


本方案选配进样针10000 μL,定量环体积为5000 μL,上样体积为5000 μL。

进样器参数:取样速度50 μL/s,取样后停留500 ms,进样速度200 μL/s,推出洗针溶剂速度200 μL/s,进样前停留500 ms,进样后停留2000 ms,进样后分别用体积500 μL的Wash 1和Wash2洗阀, 洗针比例根据实际进样体积设置60%。

在线SPE柱:Oasis WAX Online Column (2.1mm*20mm, 30 μm);

液相分析柱:ACQUITY UPLC BEH C18 柱(2.1mm×100mm,2.5 μm

分析流动相A: 20mM甲酸铵+1% 氨水-水溶液
分析流动相B:乙腈
SPE流动相A:2 mM乙酸铵-水溶液
SPE流动相B:纯水
SPE流动相C:甲醇
SPE流动相D:体积比1:1甲醇:乙腈溶液
SPE清洗溶剂Wash 1:90%的乙腈-水溶液
SPE清洗溶剂Wash 2:纯水




实验结果


1 线性 


29种PFASs的线性如表4所示,其相关系数R2均大于0.99。

表4  29种PFASs的标准曲线




2 标准谱图 


29种PFASs的峰型对称且峰宽较窄,各目标化合物定量离子提取图如图1所示。

图1  29种PFASs定量离子提取图


3 定量限、检出限 回收率和精密度      


如表5和表6所示,29种PFASs在纯水和地表水中的检测限和定量限均低于DB32/T 4004-2021的定量下限(检测限:0.2 ng/L,定量限:0.8 ng/L),回收率在65% ~ 120%,精密度均小于20%。表明本方案的检测限、定量限、回收率和重现性优于标准要求,同时节约时间成本,可用于监测实际水样中PFASs的情况。

表5 纯水中的检出限、定量限、回收率和精密度

表6 地表水中的检出限、定量限、回收率和精密度





方案总结


1、难点与挑战    


InLab OnlineSPE检测水环境中全氟化合物方案的难点和挑战:

1、水环境中要求检测的限量很低,如DB32/T 4004-2021要求的定量限都在0.8 ng/L以下

2、传统Offline SPE-HPLC-LCMS方法分析时间长灵敏度不够,抗干扰能力差。国内外标准中前处理耗时长,至少需要富集浓缩1000倍以上才能完成上机检测。




2、技术和优势    


InLab OnlineSPE技术特点和优势:

1、自动化程度高:实际水样简单过滤后(如需添加内标物,则可添加内标物),即可直接上样分析;而传统OfflineSPE需要手动完成活化SPE、上样、淋洗、洗脱、氮吹浓缩、复溶等过程,相对繁琐。

2、节约前处理和分析时间:10 min一次性完成前处理和分析过程;而传统OfflineSPE需要分别完成样品的富集浓缩和分析过程。

3、系统误差较小:可实现单柱OnlineSPE或者双柱OnlineSPE,所有样品由1根或2根SPE柱完成富集浓缩,重现性会更好;OfflineSPE使用的SPE柱多为一次性,根与根之间的重现性必须通过内标物进行校正。

4、使用成本相对较低:OnlineSPE柱重复使用次数可在300次以上;而传统OfflinSPE柱为一次性耗材。

5、灵敏度高:一次上样量可以达到5 mL,定量浓度范围为0.5-100 ng/L,R2均大于0.99,具有良好的线性相关性(可通过多次上样实现更大进样量和更低的环境检出浓度)。

6、抗污染及基质干扰能力强:优化的OnlineSPE活化再生方法可保证残留量低至0.1%以内,避免样品间的交叉污染;配合SCIEX的液相切阀和MRM的Scheduled Ionization设置,可进一步降低样品潜在污染。




3、开放式平台    


InLab OnlineSPE与其他品牌online SPE方案的不同和优势(开放式平台方案):

1、智达InLab Online SPE System不受LC-MS-MS品牌和型号的限制,灵活度更高,国内外各知名厂家的液质均可连用

2、智达InLab Online SPE System 可根据样品通量实现单柱 online SPE或者双柱online SPE;一次最大上样量可以达到10ml,可通过多次上样增大进样量。

3、其他品牌在线SPE前处理和液质的整套系统的软件权限锁死,硬件多为固定限死的,无法增加其他前处理设备(例如样品在线过滤,在线离心等),不可对用户其他品牌的LC-MS-MS进行二次升级改造。








END







关于智达


广州智达实验室科技有限公司由一个具有十五年以上在线自动化软硬件开发经验的技术团队组建而成,专业从事色谱质谱在线前处理自动化多功能进样系统相关产品研发、生产、销售及服务的企业。先后获得了ISO9001质量管理体系、国家高新技术企业、创新型中小企业、广东省专精特新企业、瞪羚企业等的认定。是广东省分析测试协会理事单位、广东出入境检验检疫协会理事单位、华南理工大学软件学院教学实习基地。并获得了深圳高新投集团战略投资

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现设有北京分公司、香港子公司,在深圳、上海、杭州、苏州、武汉、长沙、南昌、重庆、成都、贵阳、昆明、西安、石家庄、济南、长春、呼和浩特等20多个办事处。主要服务于政府职能部门,生物医药和CRO,高校科研院所,国产仪器厂商、第三方检测机构、石油化工、食品风味等各领域企业客户。着眼于用户痛点问题,为用户提供完整的自动化、智能化、定制化的实验室解决方案。坚持以技术和服务落地的理念,致力于智能实验室的建设和引领。


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