水和土壤基质中PFOS 和PFOA 的LC/MS/MS 测定

摘要：本应用简报根据近的报告[1]，介绍了 Agilent Ultivo 三重四极杆 LC/MS 与 Agilent 1290 Infinity II LC 联用系统分析水和土壤基质中全氟辛烷磺酸 (PFOS) 和全氟辛酸 (PFOA) 的性能。简单来说，过滤环境水样，用甲醇萃取土壤样品。使用弱阴离子交换柱对所得样品进行净化，以富集目标化合物并去除干扰物。然后在高 pH 下洗脱目标化合物，在氮气下进一步蒸发，然后复溶于甲醇中用于 Ultivo LC/MS/MS 分析。采用内标同位素稀释法进行定量。溶液中的 PFOA 和 PFOS 在 0.5–200 µg/L 范围内均表现出优异的线性关系，线性回归系数达 0.997。PFOA 和 PFOS 的检测限 (LOD) 在水中为亚 ng/L 级，在土壤中为 ng/kg 级。以 2.5、40 和 200 ng/L 浓度加标至纯水、河水和废水中的 PFOA 和 PFOS 的平均加标回收率分别为 88.4%–98.8% 和 88.0%–97.3%，所有 RSD 值 (n = 6) 均在 0.60%–14% 范围内。对于加标浓度分别为 0.50、5.0 和 20 µg/kg 的空白土壤、田间土壤和沉积物基质，PFOA 和 PFOS 回收率分别为 98.6%–113% 和 96.8%–111%，两种化合物的 RSD 均在 0.4%–6.6%。上述结果表明，使用 Ultivo LC/MS/MS 开发的方法十分准确可靠。该方法还符合各种环境水和土壤基质中痕量 PFOA 和 PFOS 常规监测的标准。样品净化和富集将水样 (500 mL) 采用石英滤膜过滤。然后，将 10 ng 13C4-PFOA 和 13C4-PFOS 加入滤液中，涡旋混合 30 秒，然后在室温下静置 30 分钟。WAX 净化方案按照参考文献 1 中的步骤进行，或者减少每个步骤中使用的溶剂量以使该方法更环保。各步骤细节如下： 1. 依次使用 0.5% 氨甲醇溶液 (4 mL)、甲醇 (4 mL) 和水 (4 mL) 预活化 WAX 柱 2. 然后将水样以 3–5 mL/min 的流速上样至 WAX 柱 3. 在所有水样通过净化柱后，使用水 (5 mL) 和乙酸缓冲液（5 mL，pH 4.0）依次清洗净化柱 4. 然后将净化柱在真空下干燥 1 小时 5. 干燥后，使用 3 mL 甲醇清洗净化柱，弃去流出的溶液 6. 然后，使用 0.5% 氨甲醇溶液 (4 mL) 从净化柱中洗脱目标化合物；将洗脱液收集在 10 mL 聚丙烯试管中，在 40 °C 下用氮气干燥至近干

水和土壤样品的采集、运输和储存地表水和废水采集自国内的河流和工业废水。土壤样品采集、运输和储存遵循 GB17378.3 和 HJ/T 166 土壤采样指南。将所有采集的样品在 4 °C 下避光储存在聚丙烯装置中，在两周内净化，并在一个月内进行分析。

为了测定基质中 PFOA、PFOS 和其他全氟烷基化物质的含量，先采用固相萃取 (SPE) 净化，然后进行液相色谱三重四极杆串联质谱 (LC/MS/MS) 分析的这一方法已得到广泛应用[2–3, 6–8]。用于全氟烷基化物质的 SPE 净化柱主要基于反相色谱和弱阴离子交换 (WAX) 机制。这些 SPE 净

前言：环境（包括水、土壤、沉积物、淤泥和生物基质）中存在两种主要的全氟烷基化物质 PFOA 和 PFOS[2, 3]。对实验动物和流行病学暴露的研究表明，全氟辛烷磺酸和全氟辛酸可能对人类健康产生有害影响，包括肝毒性、发育毒性、可能的生殖毒性和潜在致癌性[4]。欧洲食品安全局 (EFSA) 于 2008 年公布了 PFOA 和 PFOS 的每日耐受摄入量 (TDI)[4]，美国国家环境保护局 (EPA) 在 2016 年规定了饮用水中 PFOA 和 PFOS 总量的健康警告值[5]。中国是全氟烷基化物质的主要制造和使用大国。并且，在过去十年中，国内的各种环境基质和食品中发现了更多的 PFOA、 PFOS 和相关化合物[6–8]。但是，国内还没有针对食品或饮用水中 PFOA 和 PFOS 的高容许浓度。近，国家发布了一种测定植物源食品中 PFOA 和 PFOS 的参考方法[9]。为了确保可靠地监测环境中全氟烷基化物质的残留情况，必须建立一种稳定的方法来测定各种环境基质中的 PFOA 和 PFOS。这种监测有利于将来的环境监管。化柱可有效去除大多数样品基质[6, 8]，有利于后续采用 LC/MS/MS 对分析物进行准确可靠的测量。本应用简报表明，将 WAX 柱净化与 Ultivo LC/MS 结合是一种灵敏可靠的方法，能够准确测定各种环境基质中的 PFOA 和 PFOS。7. 然后，通过充分涡旋将残余物溶解在 1 mL 甲醇中 8. 使用 0.22 μm 滤膜进一步过滤所得溶液，并转移至 2 mL 聚丙烯样品瓶中用于 LC/MS/MS 分析

实验部分：材料和试剂 PFOA、PFOS、13C4-PFOA 和 13C4-PFOS 储备标准溶液购自加拿大 Wellington Laboratories，各自浓度为 50.00 μg/mL （溶于甲醇）。甲醇、乙腈、乙酸、乙酸铵和氢氧化铵 (W% = 20%) 均为 HPLC 级，购自 Fisher Scientific (Fair Lawn, NJ)。在整个实验中均使用 Milli-Q 水作为纯水（电阻为 18 MΩ）。所有其他试剂均为分析纯，均购自 SinoChem（中国北京）。WAX 柱 (150 mg/6 mL) 来自安捷伦科技公司 (Little Falls, DE)。混标校准溶液配制首先由储备溶液配制含有 1 0 n g / m L 每种内标的高浓度混标校准溶液 (200 ng/mL)。然后，由储备溶液配制 10 ng/mL 内标混合物的甲醇溶液作为稀释溶剂。使用含有 10 ng/mL 每种内标的稀释溶剂依次稀释高浓度混标校准溶液，得到其他混标校准溶液（0.5、 1.0 、 2.0 、 5.0 、 1 0 、 2 0 、 50 和 100 ng/mL）。每种校准溶液中的终内标浓度为 10 ng/mL。

结果与讨论： LC 和 MS/MS 条件优化首先，为了找到用于检测两种化合物的正确母离子，在负离子模式下对 PFOA 和 PFOS 标准溶液进行 Q1 MS 扫描。然后对所选择的母离子进行子离子扫描。通过优化母离子传输和碎裂的参数，选择 413/369 和 499/99 离子对分别用于 PFOA 和 PFOS 定量。选择其他离子对（413/169、499/80）用于定性确证。同样，也确定了同位素标样的离子对，如表 3 所示。确定 MRM 采集参数后，选择 InfinityLab Poroshell 120 EC-C18 色谱柱，并使用乙腈和乙酸铵水溶液作为流动相分离 PFOA 和 PFOS。使用五分钟的梯度洗脱， PFOA 和 PFOS 实现基线分离，如图 1 所示。对于相对干净的水基质，五分钟足以分离分析物。但是，在分析复杂基质（如废水、土壤或沉积物）时，净化后样品中的残留基质可能会干扰分析并缩短色谱柱寿命。因此，为确保在每次分析后*净化色谱柱，在两种分析物从色谱柱中洗脱后，将梯度曲线立即升至纯乙腈并保持三分钟。此外，由于全氟烷基化物质普遍存在，LC 系统的背景水平可能很高。在这种情况下，建议在混合溶剂和自动进样器之间连接一根捕集柱，以捕获残留物[7] 并消除共洗脱干扰，实现准确定量。