ICP-MS/MS 测定有机氟化物中总氟含量的普适性方案

2025-12-16 15:06:40, 安捷伦科技安捷伦科技（中国）有限公司

需求导向制的方法开发

近年来，PFAS（全氟/多氟烷基化合物）的检测需求不断增长。除了单一化合物，研究者也愈加关注“总 PFAS”分析，以更全面地评估环境风险。目前，总 PFAS 的常用分析方法包括燃烧离子色谱（CIC）和粒子激发伽马射线（PIGE），但操作较为复杂，研究者需要更简便高效的方案。

利用 ICP-MS/MS 检测氟含量的方法也逐渐成熟，可以对食品和环境中的总氟（TF）和可提取有机氟（EOF）的氟含量进行较为便捷的定量分析。但现有的利用 Agilent 8800/8900 ICP-MS/MS 测定总氟的方法，需要使用 s 透镜组，或 1.5 mm 内径炬管与 x 透镜组的组合完成，而非仅使用常规的 2.5 mm 内径炬管与 x 透镜组的组合。为了满足更多环境、食品分析实验室的需求，本文将介绍经过优化的仪器分析方法。

ICP-MS/MS 测定总氟的原理简介

ICP-MS/MS 总氟定量的核心原理如下：利用高温等离子体打断有机氟化物中的 C-F 键，使氟离子与在线添加的钡离子结合形成特征离子簇 [¹³⁸Ba¹⁹F]⁺，并通过检测该离子簇实现定量。然而，检测时通常会伴随生成干扰离子簇，为解决这一问题，可采用 NH₃/He 反应气，将目标离子簇“质量转移”至更高 m/z，从而有效区分干扰；也可使用 O₂/H₂ 混合反应气，使干扰离子优先反应，保留目标信号。

图 1. (1) ICP-MS/MS 在质量转移模式下，以 NH₃/He 作为反应池气体，使 [¹³⁸Ba¹⁹F]⁺ (m/z = 157) 形成 [¹³⁸Ba¹⁹F(NH₃)₃]⁺ (m/z = 208) 离子簇，从而测定 F 离子浓度；(2) ICP-MS/MS 在原位质量模式下，以 O₂ 和 H₂ 的混合气作为反应池气体，使各种干扰离子簇 (m/z = 157) 反应得到具有其他质量数的离子簇，然后测定保留的 [¹³⁸Ba¹⁹F]⁺ 离子簇 (m/z = 157)，以得到 F 离子浓度的定量结果。

仪器设置对比

聚焦表 1 中展示的测试方法参数设置中的设置 2 和设置 3，其旨在保证 1:1 的甲醇-纯水溶液 (50% MeOH) 溶液可以在使用 2.5 mm 内径炬管且不使用可选气体（Ar/O₂ 混合气）的情况下稳定运行。需要注意的是，由于用 50% MeOH 作为标准曲线溶液和样品的溶剂，2.5 mm 内径炬管不适用于蠕动泵转速大于 0.1 rps 的情况。因此，在样品引入和样品间清洗时需要耗费较长的时间。

表 1. Agilent 8900 ICP-MS/MS 分析氟的三种典型仪器参数对比

参数	单位	设置 1	设置 2	设置 3
炬管内径	mm	1.5	2.5	2.5
RF 功率	W	1300	1250	1250
采样深度	mm	8	10	10
雾化气	L/min	0.70	1.10	1.00
蠕动泵	rps	0.1	0.1	0.1
雾化室温度	°C	–3	–3	–3
补偿气	L/min	0.48	0.46	0.39
提取透镜 1	V	–15	–15	–15
提取透镜 2	V	–135	–135	–149
氦气流量	mL/min	1	1	0
氢气流量	mL/min	0	0	3
第三种气体流量 (NH₃/He)	%	75	53	0
第四种气体流量 (O₂)	%	0	0	50
八极杆偏转电压	V	–6	–9	–10
轴加速	V	0.2	0.2	1
能量歧视	V	–15	–17	–20

实验结果：ICP-MS/MS 法检出限满足常规总氟检测的需求

由表 2 可知，三种测试方法设置方案虽然信号灵敏度仍有差异，但仪器检出限无显著差异，都可以满足常规总氟检测的需求。

表 2. 在三种不同仪器设置下得到的典型信号灵敏度和仪器检出限

参数	单位	设置 1	设置 2	设置 3
信号灵敏度	cps/μg/g	1300	2490	16700
仪器检出限	μg/g	0.008	0.006	0.005

实验结果：ICP-MS/MS 法精密度优异

为了验证三种仪器设置方案的准确度和精密度，需要制备氟浓度已知的 PFOA 和 PFOS 标准溶液，并分别对其进行定量分析（结果见表 3 ）。从表中可以看出，在三种仪器设置下测得的 F 的回收率在 97%–103% 之间，且每个样品三次定量分析结果的相对标准偏差 (RSD) 均小于 5%，表明这三种仪器设置都能够满足准确测定有机氟化物中总氟含量的需求。

表 3. 在三种不同仪器设置下测定两种 PFAS 标准溶液中的总 F 的分析结果

化合物类型	PFAS 标准溶液中 F 的配制浓度	仪器方法设置	实测平均浓度	实测平均浓度的 RSD (n = 3)	回收率
化合物类型	μg/g	仪器方法设置	μg/g	%	%
PFOA	0.220	设置 1	0.226	2.4	102.9
		设置 2	0.226	4.1	102.7
		设置 3	0.215	1.9	97.6
PFOS	0.547	设置 1	0.552	0.2	100.9
		设置 2	0.546	0.7	99.8
		设置 3	0.535	0.9	97.7

方法亮点

1	配置简化：仅需 2.5 mm 内径炬管和 x 透镜组，适合常规实验室。
2	性能优异：信号灵敏度显著提升，F 的检出限低至 0.005 μg/g。
3	准确度高：PFOA、PFOS 标准验证，回收率 97%-103%，RSD < 5%。