应用速递 | MaxPeak Premier色谱柱定量分析超短链到长链的PFAS

2023-11-21 19:51:46, 沃特世沃特世科技（上海）有限公司

全氟化合物（per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS），即全氟和多氟烷基物质，主要由碳原子和氟原子构成，同时具有亲水性功能团及疏水性烷基侧链，具备耐水性、高稳定性和持久性，得以在众多领域被广泛应用。然而，随着人们逐渐意识到PFAS对环境和人类健康的潜在影响，对短链和超短链PFAS的监管力度也在不断加强。尽管超短链PFAS通常不包括在常规的PFAS检测方法中，但一些研究已经发现环境中存在大量的超短链PFAS，例如三氟乙酸（TFA）和全氟丙磺酸（PFPrS）等。这些化合物可能会对环境和人类健康产生严重威胁。

然而，使用常规的反相色谱柱无法保留超短链PFAS，因此许多现行的PFAS法规和标准方法并未涵盖超短链PFAS，这可能会导致样品中PFAS含量的数据严重不足。

表1. 当前方法和法规中包含的超短链和短链PFAS。

本期，我们将介绍一种利用MaxPeak Premier色谱柱在现有的LC-MS/MS系统上实现一次进样分析，对超短链到长链的PFAS的有效分离和分析。

应用优势抢先看：

实现了一次进样分析，对超短链至长链PFAS的有效保留和分离，并显著改善了峰形；
扩大了PFAS的常规检测范围，甚至包括碳链长度低至C2的超短链PFAS，更全面地覆盖了各类PFAS化合物；
采用了ERA废水基质认证参考物质，对46种PFAS的准确定量结果进行了验证，为评估和报告的可靠性提供了坚实保障。

LC-MS条件

LC条件

LC系统：

ACQUITY I-Class BSM with FTN

进样瓶：

700 µL聚丙烯螺纹样品瓶

色谱柱：

Atlantis Premier BEH C18 AX 2.1 x 100 mm, 1.7 µm

Atlantis Premier BEH C18 AX 2.1 x 50 mm, 2.5 µm

柱温：

35 ℃

样品温度:

10 °C

进样体积:

30 µL

流速:

0.3 mL/min

流动相 A:

2 mM乙酸铵水溶液

流动相 B

0.1%（v/v）氢氧化铵溶于甲醇

梯度表：

MS条件

MS系统：

Xevo TQ Absolute

电离模式：

ESI-

毛细管电压：

0.5 kV

离子源温度：

100 °C

脱溶剂气温度：

350 °C

脱溶剂气流速：

900 L/hr

锥孔气流速：

150 L/hr

化合物MRM方法如下表：

（上下滑动查看）

Atlantis Premier BEH C18 AX色谱柱应用优势：

混合模式C18阴离子交换(AX)填料；
增强极性酸性化合物的保留；
宽pH值范围（2-10）。

实验结果

Atlantis Premier BEH C18 AX色谱柱提高了超短链PFAS的保留率。

Atlantis Premier BEH C18 AX混合模式色谱柱相较于传统反相色谱柱，能够同时提供反相和阴离子交换保留机制，从而更好地针对不同长度的PFAS化合物进行分离和分析。在混合模式色谱柱上，超短链PFAS的保留率得到了提高，同时减少了未保留基质化合物的基质干扰几率。

图1. 常规反相色谱柱和Atlantis Premier BEH C18 AX对TFA、PFPrA、PFBA和PFPrS的保留比较。由于天然TFA类似物的污染问题，TFA使用同位素标记的TFA类似物表示。

所有样品均达到了ASTM 8421所要求的数据质量指标。

对各种样品类型进行分析，该方法使用氢氧化铵作为流动相添加剂，在梯度洗脱过程中改变pH值，提高样品的保留时间和分离效果，并在约13分钟的洗脱时间内提高分辨率，并且所有样品均达到了ASTM 8421所要求的数据质量指标。

图2. 使用恒定pH值的标准醋酸梯度（A)和不同pH值的氢氧化铵梯度(B)，比较46种PFAS在Atlantis Premier BEH C18 AX色谱柱上的保留情况。

图3.（左）13C的校准曲线2-TFA、PFPrA和PFPrS在5–200 ng/L范围内，由于天然TFA类似物存在污染问题，TFA使用同位素标记的TFA类似物表示。（右）定量概述页面waters_connect，突出显示重要的ASTM数据质量指南，如残留物、校准、质量控制和空白。

图4. 不同类别的PFAS在Atlantis Premier BEH C18 AX色谱柱上的保留时间稳定性。

图5. 对比在混合模式色谱在和反相色谱在上获得的结果，该方法与ERA认证标准物质的性能对比。

（上下滑动查看）

定量分析

使用混合模式色谱柱可以通过一次进样有效地分析超短链PFAS以及其他常规检测方法针对的PFAS，除PFBA的百分比差为33%外，所有已鉴定的PFAS的两组量化结果之间的百分比差都在15%以内。PFBA的百分比差异较高可能是在C18 AX色谱柱上使用时出现的可能共洗脱峰所导致的，这使得垃圾填埋场渗滤液样品中PFBA的估计值过高。

表2. 使用Atlantis Premier BEH C18 AX混合模式色谱柱和ACQUITY BEH C18反相色谱柱对垃圾填埋场渗滤液样品中的46种PFAS化合物进行定量，并标明两组数据的差异百分比。(ND)未检测到，(NA)不适用。

图6. 垃圾渗滤液样品的放大色谱图，显示C18 AX和反相色谱上C2-C6羧酸盐的洗脱情况。在反相色谱柱上导致PFBA定量较高而在C18 AX色谱柱上得到解析的共洗脱峰被圈起来。由于缩放，TFA和PFHXA峰被截去。

结论

使用Atlantis Premier BEH C18 AX色谱柱可以成功地分析和量化各种PFAS，包括超短链PFAS和长链PFAS。这种色谱柱的设计原理是利用PFAS的疏水性和离子性，通过混合模式色谱技术，实现对超短链PFAS的保留，同时也能保持对其他传统长链PFAS的分析和量化能力。并且，混合模式色谱柱的使用还能使实验室在现有的LC-MS/MS系统上一次进样就能分析从超短链到长链的全氟辛烷磺酸，提高了分析效率。此外，这种色谱柱还通过了ASTM 8421数据质量指南的认证，对成分差异很大的各种水样进行了量化，并使用ERA认证的废水参考物质对结果进行了验证。

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