快速在线检测气态/颗粒态PFAS:耦合FIGAERO的碘负离子化学电离法

2023-02-16 20:22:41, TOFWERK中国 TOFWERK中国-南京拓服工坊



CI-TOF

化学电离-飞行时间质谱





CI-TOF



PFAS,即“全氟和多氟烷基物质”,是多个氟原子取代氢原子的表面活性剂的统称。自上世纪40年代首次合成以来,已经被广泛用于纺织、建筑、家具、炊具、食品包装等领域。这种人工合成的分子,自然环境下无法被降解, 是“持久性有机污染物”的典型代表。PFAS可以通过食物、饮用水、呼吸或灰尘进入我们身体,并可能参与到身体循环中。据文献报道,PFAS具有生物持久性、蓄积性和生物毒性,极可能对环境和人体健康产生长期负面影响。已经有研究表明,PFAS可产生甲状腺毒性、肝毒性、神经毒性以及生殖发育毒性等,而且胆固醇升高、癌症、肥胖、免疫抑制、内分泌紊乱等也可能与PFAS有关。


生产、使用、循环处理、焚烧含PFAS的产品都可能会造成PFAS在室内外空气环境的释放。通常空气中或气溶胶中的PFAS检测都是采取离线形式:将气体或气溶胶吸附到某种介质上,然后萃取洗脱再进行色谱分析,这类方法损失了时间维度信息,而且样品采集及复杂的前处理极易产生样品损失,往往难以反映出真实的污染信息。Vocus CI-TOF具有痕量检测限(亚pptv级)、高质量分辨率(>10,000)和高时间分辨率的优势,并使用软电离的CI离子源,即在高选择性的I-离子模式下,不仅能够监测已知PFAS,还能非靶向识别不在管控清单内的新兴PFAS物种。

图1 气态和气溶胶态的典型PFAS




CI-TOF



PFAS总共包括超过5000种化合物,各自具有不同的物化性质。卡内基梅隆大学Sullivan课题组跟据挥发性,采用了三种不同进样模式来尽可能的提升了PFAS检测覆盖率(图2)。

第一种用加热管法,适用于中等挥发性PFAS,如PFCA等。加热管长2英尺,内径1.5英寸,可加热到200℃。待测PFAS进入加热管后,被气化成气态PFAS进行检测。

第二种是扩散管法,适用于高挥发性PFAS,如FTOH等,样品直接由2000 sccm高纯氮气通过扩散管顶空进入CIMS质谱检测。

第三种是FIGAERO法,适用于低挥发性PFAS,如PFSA,diPAP等,可定量。此方法中,样品被收集到滤片上,通过设定的加热程序将待测物解吸附进入质谱检测。做定量曲线时,取已知量的标准品点在滤纸上,加热使样品解吸附,通过信号和浓度关系推导出标准曲线。值得注意的是,PFSA,diPAP与其他不同,一般不通过碘加成生成产物离子,而是通过质子转移反应。

图2 三种进样方式下,典型PFAS类物种的信号与时序图,绿色为丢失质子产物离子,紫色为分析物离子与碘加合产物离子

本文献也仅对环境中可能存在的部分PFAS物种在I- CIMS质谱法的检测适用性进行验证,后续还需要继续扩充PFAS数据库。为更好地进行定量分析,气态PFAS标样的高重复性生成是未来需要克服的难点之一。最后,本文作者也提出了采用其他CIMS离子源进行PFAS物种检测的延展性,也提到碘负离子模式可能受样品湿度的可能影响。

TOFWERK最新推出的搭配CI-TOF的AIM电离平台,在保持了碘负离子的检测能力的同时,既可快速切换到其他化学离子源,也创新性的解决了对样品湿度的依赖性,使得PFAS准确定量分析变得更为简单。

最后,5000多种PFAS有较多的同分异构体,革命性的Vocus CI-IMS-TOF检测平台完美的解决了这一难题!


表1 对本文献中检测的四类典型PFAS





参考文献



[1] https://doi.org/10.1039/D2EM00275B



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