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美国EPA使用TD-GC-MS方法进行PFAS管理控制的研究

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分享: 2021/05/06 13:51:58




什么是PFAS


PFAS是包含6000多种物质的一类化合物。通常被定义为含有一个或多个碳原子的脂肪族化合物,其中所有氢原子都已被氟原子取代。由于定义宽泛,众多化合物被归类为PFAS。

截至2021年,《斯德哥尔摩公约》已经限制了两种PFAS化合物(全氟辛烷磺酸PFOS和全氟辛烷磺酸PFOA(图1))的使用和生产,而第三种(全氟辛烷磺酸PFHxS)预计也将受到限制而逐步淘汰。PFOA被认为“对环境和生物的影响具有持久性,生物累积性,是有毒有害的物质,因而受到高度关注。” 这也是PFAS这类化学物质开始受到关注的原因之一。

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图1:PFOS(左)和PFOA(右)的化学结构。


PFAS由于其耐热和耐污的特点,被广泛应用于各种产品中,例如不粘锅、防水衣物,还可用于半导体和消防泡沫。因此,除了限制这些化合物在生产过程中向空气、水和土壤释放之外,监管部门还应对含有PFAS产品进行安全处置和清理。

美国环保署于2021年2月发表标题为 “Low temperature thermal treatment of gas-phase fluorotelomer alcohols by calciumoxide”(使用氧化钙对气相氟代端粒醇的低温热处理)的论文,该论文重点研究中性PFAS物种氟代端粒醇,使用两种分析技术–化学电离质谱(CIMS)和热脱附(TD)联用气相色谱(GC)–质谱(MS)来监控焚烧过程中化合物的分解。该方法有效优化处理工艺,在低温条件下进行反应,可降低由于不完全分解导致PFAS化合物排放到空气中的风险。


使用TD–GC–MS方法规避LC–MS方法的难点


这篇论文中不仅讨论了如何避免PFAS散发到空气的解决方案,而且采用TD-GC-MS进行分析,毕竟TD-GC-MS在这类应用中并不常见。文中还解释了采集气态PFAS化合物时的一些常见误解。

检测气态样品中的PFAS主要是通过LC-MS而不是GC-MS。但对于有些挥发性更强的PFAS,例如氟调聚物醇,使用LC检测的难度很大。另外采集气态化合物时使用的吸附剂(例如PUF和XAD)也难以捕集挥发性较强的化合物,因此可采用TD-GC-MS方法。该技术已经广泛用于监测空气中的有机化合物,包括超挥发物。

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不使用LC-MS采集气态样品的另一个优势是,可避免在色谱系统中和样品提取时使用溶剂。分析PFAS时可能引入的污染包括溶剂和采样介质。由于TD–GC–MS技术无需溶剂,因此本文并未详述溶剂的问题,但仍需要考虑其他污染源。

在许多实验室中,PFAS污染可能来自于PTFE。采用LC方法分析时需要使用溶剂萃取,溶剂萃取时PTFE会从材料中被浸出,因而该方法长期被人诟病。EPA研究人员希望证实PTFE浸出不会影响研究,他们从熔炉和采样机中收集了空白样品,空白样品经过PTFE接头和传输线,以验证是否引入氟化物。使用Markes TD100-xr™进行分析发现,所有空白样品均不含氟化物,证明管内的PTFE接头和吸附剂适用于PFAS采样。


非选择性TD采样的优势


与许多PFAS检测和研究项目一样,这篇EPA论文有目标化合物。但是,研究人员指出,由于TD采样方法的非选择性,我们不仅可以查看目标化合物,还可以发现在热处理过程中会产生了哪些化合物,包括其他PFAS。PFAS碎片结果表明PFAS受到破坏后分解不完全,而那些仅针对目标化合物的检测技术则可能会忽略这些碎片。此外,使用TD方法也可以在该实验中检测其他非PFAS的挥发性有机物VOC。


[来源:思聚仪器仪表(上海)有限公司]

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思聚仪器仪表(上海)有限公司
网友评论  1
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1232021-05-07 06:30:10
谢谢分享。
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