非饮用水中全氟/多氟烷基化合物检测方案(液质联用仪)

应用简报 Agilent环境水质分析 Trusted Answers 非饮用水中全氟/多氟烷基化合物的简单快速分析 使用超高效液相色谱与串联质谱法 Jerry Zweigenbaum和Hui Zhao 安捷伦科技有限公司 本应用简报介绍了一种分离并检测水样中28种全氟/多氟烷基化合物 (PFAS) 的方法。该方法将 Agilent 1290 Infinity ll 液相色谱仪与 Agilent 6470A 三重四极杆液质联用系统联用，并采用 Agilent MassHunter 工作站软件。对 ASTM 7979 方法中包含的所有 PFAS 进行了分析，并采用相同的样品前处理方案。将5mL 水样用等体积甲醇稀释，然后直接进样分析，大多数化合物的报告限为 10 ppt (ng/L)或更低。 前言 由于在所有环境介质(包括空气、水和土壤)中均检测到 PFAS， 因此人们越来越关注这类化合物的使用。持久性化学物质可能在环境中累积，进而影响食物链，对鱼类、鸟类、牲畜和人类造成威胁。通常需要对 ppt (ng/L) 级的 PFAS 进行检测。 本研究对一种利用超高效液相色谱与串联质谱联用系统(UHPLC/MS/MS) 筛查、鉴定并定量分析水样中28种痕量 PFAS化合物的方法进行了评估。 采用水样对该方法进行评估，并用外标法进行定量分析。结果表明，在特异性、线性、报告限、准确度和精密度方面均获得 了令人满意的结果。该方法可用于同时检测并定量分析试剂、自来水、地表水、地下水和废水基质中的 PFAS 残留物。表1列出了本研究中分析的 PFAS化合物(包括代用品)。 化合物 缩写 11-氯二十氟-3-氧杂十一烷-1-磺酸钾 11CI-PF30UdS 氟调聚物磺酸盐4：2 4-2FTS 氟调聚物磺酸盐 8：2 8-2 FTS 9-氯十六氟-3-氧杂环己酮-1-磺酸钾 9CI-PF30NS 十二氟-3H-4，8-二氧杂壬酸钠 ADONA N-甲基-d3-全氟-1-辛烷磺酰氨基乙酸 d3-N-MeFOSAA N-乙基-d5-全氟-1-辛烷磺酰氨基乙酸 d5-N-EtFOSAA 1H，1H，2H，2H-全氟-1-[1，2-c，]己烷磺酸钠 (4：2) M2 4-2 FTS 1H，1H，2H，2H-全氟-1-[1，2-1c，]癸烷磺酸钠 (8：2) M28-2FTS 全氟-正-[1，2-c，]十二烷酸 M2PFDoA 全氟-正-[1，2-*c，]十四烷酸 M2PFTreA 全氟-1-[2，3，4-c]丁烷磺酸钠 M3PFBS 全氟-1-[1，2，3-C，]己烷磺酸钠 M3PFHxS 全氟-正-[1，2，3，4-13c]丁酸 M4PFBA 全氟-正-[1，2，3，4-c]庚酸 M4PFHpA 全氟-正-[1，2，3，4，6-1c，]己酸 M5PFHxA 全氟-正-[1，2，3，4，5-1c，]戊酸 M5PFPeA 全氟-正-[1，2，3，4，5，6-3c，]癸酸 M6PFDA 全氟-正-[1，2，3，4，5，6，7-c-]十完烷酸 M7PFUnA 全氟-1-[C]辛烷磺酰胺 M8FOSA 全氟-正-[C]辛酸 M8PFOA 全氟-[c]辛烷磺酸钠 M8PFOS 全氟-正-[C。]壬酸 M9PFNA 化合物 缩写 N-乙基-N-((十七氟辛基)磺酰基)甘氨酸 N-EtFOSAA N-(十七氟辛基磺酰基)-N-甲基甘氨酸 N-MeFOSAA 全氟丁酸 PFBA 全氟丁烷磺酸盐 PFBS 全氟癸酸 PFDA 全氟十二烷酸 PFDoA 全氟癸烷磺酸盐 PFDS 全氟(2-乙氧基乙烷)磺酸 PFEESA 全氟庚酸 PFHpA 全氟庚烷磺酸盐 PFHpS 全氟己酸 PFHxA 全氟己烷磺酸盐 PFHxS 全氟-4-甲氧基丁酸 PFMBA 全氟壬酸 PFNA 全氟壬烷磺酸盐 PFNS 全氟辛酸 PFOA 全氟辛烷磺酸盐 PFOS 全氟辛烷磺酰胺 PFOSA 全氟戊酸 PFPeA 全氟戊烷磺酸盐 PFPeS 全氟十四烷酸 PFTreA 全氟十三烷酸 PFTriA 全氟十一烷酸 PFUnA 实验部分 设备 本研究的所有实验均使用 Agilent 1290Infinity ll液相色谱仪与 Agilent 6470A三重四极杆液质联用系统，其中 Agilent1290 Infinity lI 液相色谱仪配备 G7167BMultisampler、G7120A二元泵和G7116B 高容量柱温箱。采用 AgilentMassHunter 工作站软件进行仪器控制、数据采集、定性和定量数据分析以及报告。 样品和标准品 研究基质为试剂水和水样。PFAS 原生化合物和代用品混标购自 WellingtonLaboratories (Guelph， Ontario， Canada)。样品和标准品均于5℃冷藏。 方法 描述 所用方法包括：将水样分散于甲醇中(1：1v：v)，然后过滤 (Captiva NY/GF0.2 um，部件号5190-5132)，用乙酸将pH 调节至酸性。利用 LC/MS 负负离子电喷雾电离模式下进行分析测定。表 2 列出了针对特定分析物的 LC/MS 条件。支持性方法参考为 ASTM 7979。 参数 设置 分析柱 Agilent ZORBAX RRHD Stable Bond C18，100×2.1 mm，1.8pm (部件号858700-902) 分离柱 Agilent ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18，50×3.0mm，1.8 pm (部件号959757-302) 柱温箱 50±2C 进样量 30 pL 运行时间 18分钟 自动进样器 5±2°℃ 流动相A 0.1%乙酸水溶液 流动相B 0.1%乙酸的甲醇溶液 梯度设置 时间(min) 流速(mL/min) %A %B 0 0.4 95 5 14.0 0.4 5 95 15.0 0.4 0 100 18.0 0.4 0 100 18.1 0.4 95 5 25.0 0.4 95 5 质谱参数 参数 设置 MS 采集 动态MRM 分析周期 500 ms 停止时间 18 分钟 离子源类型 安捷伦喷射流电喷雾离子源 (AJS ESI负离子模式) 干燥气温度 250°℃ 干燥气流速 8L/min 雾化器 25 psi 鞘气温度 375°C 鞘气流速 12L/min 毛细管电压 3500V 喷嘴电压 2000V 母离子和子离子分辨率 Unit 针对特定化合物的条件 见表 2 表2.针对特定分析物的LC/MS条件：母离子/子离子离子对、碎裂电压、碰撞能量 (CE)、碰撞池加速器电压(CAV)和保留时间 (RT) 评估程序 通过分析代表性试剂水样((作为基质空白)，并对浓度为 160 ng/L 的 QC加标样品重复测定六次，对加标浓度为10 ng/L和 20 ng/L 的 QC样品重复测定三次，对方法性能进行评估。采用1/x加权的外部校准曲线进行定量分析。 评估标准 系统适用性 浓度为80 ng/L 的校验标样 (CS) 的计算值与预期值之差在±30%范围内 每种 CS 的 RT与标准品峰的平均值的相对寸差(RE%)小于2% 特异性 每个分析物峰的 RT与标准品峰的平均值的 RE% 小于2% 离子比处于30%的允差范围内 线性和范围 · 校准曲线的R²高于0.99 每种工作标样的残差在±30%范围内校准标样应涵盖分析物的浓度范围 精密度 重复测定(至少三次)的RSD≤30%。 准确度 加标浓度为160 ng/L 时平均回收率在70%-130%范围内，加标浓度为 10 ng/L和20 ng/L 时平均回收率在 50%-150%范围内。 系统适用性 如果 CS 中所有化合物(包括代用品)的RT的%RE不超过2%，则适用性评估结果为可接受。 CS 中所有化合物的准确度均符合70%-130%的标准，如图1所示。 特异性 利用多反应监测(MRM)检测 PFAS。在定量分析中，通过评估 MS/MS 离子对的相对强度比率和分析物峰的 RT 对 MS/MS离子对进行监测，能够将目标分析物与潜在的干扰物质区分开。图2为 80 ng/L复合工作标样(WS) 的提取离子色谱图示例，该复合工作标样涵盖了所有分析物，且溶于含有0.1%乙酸的 1：1(v：v) 超纯水：甲醇溶液。图3为含有0.1%乙酸的1：1(v：v) 超纯水：甲醇溶液(试剂空白)的提取离子色谱图。 ×103 图2.复合工作标样的提取离子色谱图，前者涵盖所有分析物，其浓度为 80 ng/L 且溶于含有 0.1%乙酸的 1：1 (v：v)超纯水：甲醇溶液 ×102 采集时间(min) 图3.含有0.1%乙酸的 1：1 (v：v) 超纯水：甲醇溶液(试剂空白)的提取离子色谱图 范围和线性 在5-200 ng/L 的浓度范围内，对该方法进行评估。 为评估方法线性，配制浓度为5、、10、20、40、60、80、100、150和 200 ng/L的各种PFAS(包括代用品)的WS 溶液。对于 WS1 至WS9， 除某次 WS1 进样得到的 PFHpS 结果以外，所有化合物的校准曲线残差均≤30%。图4显示了校准曲线残差的统计数据。使用线性校准和加权因子 1/x来测定线性。对于所有分析物，R²值均高于 0.99。 准确度和精密度 在萃取之前向样品中加入分析物标准溶液得到10、20和 160 ng/L 的加标样品，用于测定准确度。未使用内标对结果进行归一化处理。利用18种代表不同 PFAS组的同位素标记标准品作为代用品，对方法和仪器性能进行监测，但是不像 ASTM7979那样将其用于响应归一化。所有样品的内标加标浓度为 160 ng/L。 对浓度为 160 ng/L 的加标样品重复测定六次，对 10 ng/L 和 20 ng/L 的加标样品重复测定三次，对精密度进行评估。 对于所检测的所有28种PFAS，用于衡量准确度的加标回收率和用于衡量精密度的 %RSD 均满足合格标准。图5显示了浓度为 160 ng/L 的加标样品的准确度和精密度结果。表3列出了浓度为10 ng/L和20 ng/L 的加标样品的准确度和精密度详细结果。 WS1 至WS9及其重复进样 图4.工作标样的校准曲线残差 140 图5.浓度为 160 ng/L 的加标样品的测量准确度(加标回收率，%)和精密度(%RSD)， n=6 方法报告限 该方法确定报告限(RL)而不是定量限(LOQ)。在浓度为 10 ng/L 和20ng/L的加标样品满足回收率和精密度 (RSD) 评估标 准的情况下，确定每种分析物的 RL， 见表3。结果表明，除 PFDS 和 PFHpS 的RL 为 20 ng/L 以外，其余各种 PFAS分析物的 RL 为 10 ng/L。 在实际分析中，许 多化合物的 RL 可以达到10 ng/L 以下，并且为了获得极限灵敏度，用户可以使用Agilent 6495三重四极杆液质联用系统。 表3.浓度为 10 ng/L 和20 ng/L 的加标样品(代用品加标浓度为 160 ng/L)的测量准确度(加标回收率)和精密度(%RSD)，n=3(下页续) 加标回收率(%)，基质中加标浓度为10 ng/L 加标回收率(%)，基质中加标浓度为 20 ng/L 化合物 LOQ-10-1 LOQ-10-2 LOQ-10-3 均值 STD RSD% LOQ-20-1 LOQ-20-2 LOQ-20-3 均值 STD RSD% PFMBA 135 147 140 141 5.9 4.2 123 132 121 125 5.8 4.6 PFNA 83 121 101 102 19.1 18.8 101 99 117 106 10.0 9.4 PFNS 87 122 90 100 19.3 19.4 96 128 93 106 19.3 18.2 PFOA 118 136 109 121 13.4 11.1 99 119 106 108 9.9 9.1 PFOS 92 108 90 97 9.6 9.9 136 98 115 116 18.9 16.3 PFOSA 82 99 102 94 10.5 11.1 86 104 91 94 9.4 10.0 PFPeA 103 102 109 105 4.1 3.9 113 113 107 111 3.2 2.9 PFPeS 101 99 117 106 9.8 9.3 103 82 111 99 15.4 15.6 PFTreA 91 106 103 100 8.0 8.0 112 98 97 102 8.6 8.4 PFTriA 102 116 95 105 10.6 10.1 114 102 101 106 6.9 6.6 PFUnA 120 128 100 116 14.4 12.4 107 107 105 106 1.2 1.1 样品测试 利用经过评估的方法分析几种未知水样。 样品分析结果和代用品加标回收率如表4 所示。代用品加标回收率在 70%-130% 范围内，并且所有检测的 PFAS 均满足合 格标准。 表4.样品分析结果和水样中的代用品加标回收率(下页续) 样品分析结果， ng/L 代用品加标回收率(%)，基质中加标浓度为160 ng/L 化合物 未知水样1 未知 水样2 未知 水样3 未知 水样4 未知水样5 未知水样6 未知水样1 未知水样2 未知水样3 未知水样4 未知 水样5 未知 水样6 11CI-PF30UdS

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