【应用】平行浓缩仪浓缩处理——精准测定土壤中的全氟和多氟烷基物质（PFAS）

介绍

自 20 世纪 50 年代以来，全氟烷基和多氟烷基物质（PFASs）已在全世界范围内被广泛地生产和使用，同时具有亲水性和亲油性的特点使得它们在各种应用中都十分有用，如水成膜泡沫，半导体芯片，电子计算机，智能手机，抗污涂层，石油化工和各类工业产品的添加剂。

PFASs 的大量生产和使用，加上其高度的持久性和流动性，经过多年的累积，使得它们在水生环境，沉积物，空气，生物群和人类社会中几乎无处不在。近年来，人们开始关注这一环境污染物，因为它们与人类长期接触且对人体存在着潜在的毒副作用，包括但不限于对生育健康、睾丸癌、肾癌、甲状腺疾病等。2009 年和 2019 年，全氟辛烷磺酸和全氟辛烷酸分别作为持久性污染物（POPs）被列入《斯德哥尔摩公约》的附件B和附件 A, 但仍有一系列的豁免条款允许其进一步使用。但近年来在世界各地的饮用水中仍能经常检测到这些物质，污染程度令人担忧，需要进行持续的监测和风险评估，但各国目前只有少数科研机构和企业会进行这类物质的持续监测并提供有效的综合解决方案。

美国环境保护署（EPA）（CWA）1633号方法详细介绍了用 LC-MS/MS 分析水、固体、生物固体和组织样品中的全氟和多氟烷基物质（PFAS）”，该方法可测试废水、地表水、地下水、土壤、生物固体、沉积物、垃圾填埋场渗滤液和鱼组织中的 40 种 PFAS 化合物。其中固体基质经过提取方法后的蒸发步骤，通常使用氮吹进行吹扫。氮吹仪耗时且需要实验人员进行观察，对于较大体积的样本，样品容量有限，因此为该方法的改进有着极大的意义。

本应用说明重点介绍采用平行蒸发仪 SyncorePlus 对提取后经过固相萃取（SPE）和浓缩液的净化的土壤样品进行浓缩,使用 LC-MS/MS 进行分析,结果与样品中的预期浓度非常吻合。

实验仪器

试剂和样品

实验过程

土壤样品中全氟和多氟烷基物质（PFAS）的测定包括以下步骤：

• 固体样品制备 - 用甲醇氨水进行萃取

• 使用 SyncorePlus Polyvap 进行浓缩

• 用碳进行 SPE 萃取和净化

• 采用液相色谱 - 串联质谱法进行分析

简化的实验流程如下：

1. 对固体样品或渥太华砂（约 5.0 克）的等分试样进行称重，加入 EIS 或天然标准添加溶液（根据 LCS 和 LLOPR 样品的情况而定），并用 0.3%的甲醇氨水溶液多次提取。在此过程中，可获得 20 - 25 mL的提取物，并将其合并在 50 mL的 Falcon 管中。

2. 使用 表1 中列出的参数，通过 SyncorePlus Polyvap R-24 对提取物进行浓缩。

3. 加入超纯水以使最终体积约为 75mL。

4. 用 5% 的甲酸或 3% 的氢氧化铵水溶液将 pH 值调节至 6.5 ± 0.5 。

5. SPE 柱首先用甲醇冲洗，然后用超纯水冲洗。在自动化 SPE 设备上选择适当的方法，或者手动进行 SPE 操作。上样后，用新鲜溶剂冲洗 SPE 柱并用氮气吹干。在柱下方放置一个 15mL 的离心管，用 5mL 1% 的甲醇氨水进行洗脱。

6. 向每个样品提取物中加入 25uL 乙酸。

7. 制备好的样品提取物通过高效液相色谱 - 串联质谱法进行分析。

表1：使用 Lyovapor L-200 Pro 进行冷冻干燥的设置。

实验结果

5.1方法空白值和最低检测限（方法检测限）

图2展示了三种方法空白测定结果，以及每种PFAS化合物的 MDL 值。方法空白用于评估整个分析过程中从试剂、提取到分析过程中任何 PFAS 污染源。MDL 是方法特定的，表示在99%的置信度下能够与方法空白区分的最小浓度。所有方法空白值均低于 MDL，表明在整个分析过程中，SyncorePlus 或其他来源没有造成交叉污染。

5.2  低级持续精密恢复（LLOPR）样本

低水平持续精密回收样品用于评估在低添加水平（此处为最终浓度为定量限（LOQ）的两倍）的清 洁样品基质中目标化合物的回收情况。在此过程中，参考基质样品用感兴趣的分析物进行添加，   并执行整个分析过程，包括提取、净化和分析。添加分析物的回收率表明了性能，并在 图3 中呈现。参考基质样品重复提取三次（n=3）。详细数值见 表5（见附录）。

5.3  实验室控制样品（LCS）

实验室控制样品（LCS）用于评估在清洁基质中目标化合物的回收率，在添加水平上接近或处于校准的中间水平。在此过程中，向无分析物的基质中添加感兴趣的分析物，并执行整个分析过程，包括提取、净化和分析。添加分析物的回收率表明了性能，并在图4中呈现。参考基质样品重复提取三次（n=3）。详细数值见表6（见附录）。

实验结论

在本应用说明中，使用 平行蒸发仪并行运行了两个土壤样品，以及 LLOPR、LCS 和方法空白样本。所有方法空白值均低于检测限，且表明没有因为平行蒸发仪而引起的交叉污染。LLOPR 和 LCS 样本中目标全氟和多氟烷基化合物（PFAS）的回收率符合 Method 1633 中规定的标准。此外，浓度接近检测限的土壤样本显示出相对较低的百分比差异（n = 2），表明该程序具有可重复性。

因此，使用平行蒸发仪浓缩处理土壤样本中的全氟和多氟烷基物质（PFAS）能提供可靠且可重复的结果，可以作为传统氮吹仪器的替代使用，通过并行处理多个样品，提高了分析人员的工作效率。

文献来源

1. EPA’s Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) Action Plan, EPA 823E18004, [online] February 2019, [17.06.2024], EPA’s Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) Action Plan.

2. Perfluoroalkyl and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS), National Institute of Environmental Health Sciences [online], [17.06.2024], https://www.niehs.nih.gov/health/topics/agents/pfc.

3. Poly- or perfluorinated alkylated substances (PFAS), Lenntech, [online], [17.06.2024], https://www.lenntech.com/processes/pfas.htm.

4. Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), European Chemicals Agency, [online], [17.06.2024], https://echa.europa.eu/hot-topics/perfluoroalkyl-chemicals-pfas.

5. Draft method 1633: Analysis of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Aqueous, Solid, Biosolids, and Tissue Samples by LC-MS/MS, EPA, [online] August 2021, [17.06.2024], https://www.epa.gov/system/files/documents/2021-09/method_1633_draft_aug-2021.pdf.

6. Definition and Procedure for the Determination of the Method Detection Limit, 40 CFR Appendix B to Part 136, Revision 2, [online] [01.08.2024], https://www.govinfo.gov/content/pkg/CFR-2023-title40-vol25/pdf/CFR-2023-title40-vol25-part136-appB.pdf.

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