水质中17种全氟化合物检测方案(液相色谱仪)

SSL-CA20-543Excellence in Science Excellence in ScienceLCMSMS-559 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD.-Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cnTel：86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn 超高效液相色谱三重四极杆质谱联用法测定水质中17种全氟化合物 LCMSMS-559 摘要：本文使用超高效液相色谱仪-三重四极杆质谱仪建立水质中17种全氟化合物残留的测定方法。方法学结果显示校准曲线的相关系数均在0.997以上；对不同浓度的混合标准溶液，各平行测试6次，目标化合物的保留时间和峰面积的相对标准偏差分别在0.01%~0.68%和0.67%~5.81%之间，仪器精密度良好；样品加标回收率均在70.46~111.58%之间。该方法稳定性、重复性好、灵敏度高，可用于水质中多种全氟化合物的残留检测。 关键词：超高效液相色谱三重四极杆质谱全氟化合物水质 全氟化合物(perfluoroalkyl substances， PFASs) 是指有机物分子中至少一个碳原子上结合的氢原子全部被氟原子取代，其化学通式为 F(CF2)n-R，属于这类化合物的主要有全氟羧酸类 (perfluoroalkyl carboxylicacids， PFCAs)、全氟磺酸类 (perfluoroalkyl sulfonicacids， PFSAs)。由于 PFASs 分子中C-F化学键非常稳定，使其具有独特的性质，如表面活性高、耐热性、耐酸性、疏水性和疏脂性。这些优良特性使得 PFASs 得到非常广泛的应用。在工业上，可以作为聚合物、表面活性剂、润滑剂和农药；在商业上，可以用于纺织涂料、不粘涂料、去污剂、食品包装和泡沫灭火器等。 研究发现全氟化合物具有潜在毒性、生物蓄积性、持久性及长距离迁移的特性，威胁环境安全及人体健 康。全氟化合物的高暴露量与膀旁癌、肾癌、睾丸癌、溃疡性结肠炎、高胆固醇和高尿酸血症、甲状腺疾病等存在相关性。 北美和欧洲一些国家制定了 PFASs的饮用水和地下水、淡水标准，以保障人体健康。2009年美国EPA确定饮用水中 PFOS 和 PFOA 的暂定健康参考值分别为200和 400 ng/L。为了保护水质生态安全和人体健康，对全氟化合物进行监测、掌握污染状况十分必要。2021年3月4日，江苏省地方标准《DB32/T 4004-2021水质17种全氟化合物的测定高效液相色谱串联质谱法》发布。 本文使用岛津高分辨液质联用仪 LCMS-8050，建立了水质中17种全氟化合物的液相色谱串级质谱方法。 1.2分析条件 液相色谱条件 色谱柱： Eclipse Plus C18 RRHD 150 mm ×2.1 mm l.D.， 1.8 um 流动相：A-2mM 醋酸铵水溶液，B-乙腈，梯度洗脱程序如表1所示 流速：0.3mL/min柱温：40C进样体积：5pL 表 1梯度洗脱程序 时间(min) A相 B相 0.00 80% 20% 14.00 10% 90% 16.00 10% 90% 16.01 80% 20% 20.00 80% 20% 质谱条件 离子源： ESI- 加热模块温度：400℃ 雾化气流速： 3.0L/min干燥气流速： 10L/min加热气流速： 10L/min驻留时间： 100 ms接口温度：300CMRM 参数：见表2 DL 温度： 250℃ 表 2 MRM质谱参数 NO 化合物 英文名 前体离子 产物离子 Q1 Pre Bias (V) CE(V) Q3 Pre Bias (V) 1 PFBA Perfluorobutanoic acid 213.10 169.00 16 11 17 219.00 18 8 24 2 PFPeA Perfluoropentanoic acid 263.10 69.00 18 5 24 3 PFHxA 313.10 269.00 22 9 29 Perfluorohexanoic acid 119.00 22 20 21 319.05 14.0 10.0 22.0 4 PFHpA Perfluoroheptanoic acid 363.10 169.00 14.0 17.0 17.0 5 PFOA 413.10 369.00 16.0 11.0 26.0 Perfluorooctanoic acid 169.00 16.0 19.0 30.0 6 PFNA 463.10 419.05 18.0 11.0 30.0 Perfluorononanoic acid 219.00 18.0 16.0 24.0 7 PFDA 513.10 469.00 20.0 11.0 23.0 Perfluorodecanoic acid 219.05 20.0 19.0 24.0 519.05 22.0 13.0 38.0 8 PFUnDA Perfluoroundecanoic acid 563.10 269.00 22.0 18.0 30.0 569.10 24.0 13.0 28.0 9 PFDoDA Perfluorododecanoic acid 613.20 169.10 24.0 27.0 30.0 619.10 26.0 13.0 32.0 10 PFTrDA Perfluorotridecanoic acid 663.20 169.05 26.0 27.0 18.0 669.05 20.0 13.0 34.0 11 PFTeDA Perfluorotetradecanoic acid 713.20 169.05 20.0 27.0 17.0 12 813.20 769.00 20.0 14.0 40.0 PFHxDA Perfluorohexadecanoic acid 169.00 20.0 33.0 17.0 868.90 22.0 16.0 32.0 13 PFODA Perfluorooctadecanoic acid 913.20 169.00 22.0 34.0 17.0 299.00 79.90 22.0 33.0 30.0 PFBS Perfluorobutane sulfonate 98.95 22.0 28.0 19.0 15 PFHxS Perfluorohexane sulfonate 399.10 79.90 30.0 46.0 30.0 98.95 30.0 34.0 19.0 16 PFOS Perfluorooctane sulfonate 499.10 79.95 19.0 54.0 30.0 99.00 19.0 41.0 19.0 17 PFDS Perfluorodecane sulfonate 599.10 80.00 20.0 55.0 30.0 99.00 20.0 50.0 18.0 18 CPFBA 217.00 172.00 26.0 10.0 18.0 19 C4PFHxA 315.00 270.00 24.0 9.0 30.0 20 CPFOA 417.00 372.05 30.0 11.0 26.0 21 C PFNA 468.00 423.05 18.0 11.0 30.0 22 C PFDA 515.10 469.95 20.0 12.0 23.0 23 CPFUnDA 565.00 520.05 20.0 13.0 38.0 24 CPFDoDA 615.10 570.00 24.0 13.0 28.0 25 0，PFHxS 403.00 103.00 15.0 35.0 19.0 26 CPFOS 503.00 79.95 36.0 50.0 30.0 1.3标准溶液的配置 取适量的17种全氟化合物标准溶液和内标溶液液，用甲醇稀释，配制成2 ug/mL的混标储备溶液和200 ng/mL 的内标溶液。取准确体积的标样储备液，使用初始流动相依次配制成 0.1 ng/mL， 0.5 ng/mL， 1 ng/mL， 10 ng/mL，50 ng/mL， 100 ng/mL 浓度的标准工作液。移取1mL标准工作溶液于棕色进样瓶中，加入50 uL内标使用液，混匀待测。 1.4样品前处理方法 500mL样品中加入200 ng/mL 的内标溶液50uL。使用弱阴离子交换反相吸附固相萃取柱，依次加入4 mL 0.1%的氨水/甲醇溶液、4mL甲醇和4mL超纯水进行活化，将加入内标的样品通过固相萃取柱，流速控制在约1滴/秒。用4 mL 25 mmol/L 醋酸铵缓冲溶液萃洗固相萃取柱，全氟化合物被固定在固相萃取柱上，此前的样品和淋洗液都弃置。将固相萃取柱真空抽干后，依次用4mL甲醇和4mL的氨水/甲醇溶液 (w=0.1%)淋洗，用15mL聚丙烯离心管收集淋洗液。将收集到的淋洗液在氮气吹干仪浓缩至1mL， 通过0.22 um 滤膜后装于 1.5 mL 棕色进样瓶，4℃保存，等待仪器检测。 ■结果与讨论 2.117种全氟化合物标准溶液的 MRM 色谱图 17种MRM色谱图如下图1所示。 图1 17种全氟化合物 MRM 色谱色 (1 ng/mL) 2.217种全氟化合物标准溶液的线性范围 表3 17种全氟化合物线性范围 序号 名称 校准曲线 线性范围(ug/L) 相关系数r 准确度% 内标 1 PFBA Y=0.0784830X-0.000129819 0.1~100 0.9996 92.8~105.1 CPFBA 2 PFPeA Y=0.176954X+0.00193584 0.1~100 0.9984 88.1~110.3 C PFBA 3 PFHxA Y=0.117008X+0.00255797 0.1~100 0.9995 89.1~109.3 C PFHxA 4 PFHpA Y=0.122940X+0.00309619 0.1~100 0.9988 91.8~106.0 C4 PFHxA 5 PFOA Y=0.146658X+0.00270615 0.1~100 0.9996 93.5~104.3 C， PFOA 6 PFNA Y=0.109820X+0.000558738 0.1~100 0.9999 94.3~104.4 C PFNA 7 PFDA Y=0.103227X+0.000706487 0.1~100 0.9995 88.5~109.2 cPFNA 8 PFUnDA Y=0.103758X+0.00719796 0.1~100 0.9996 92.4~103.9 C4PFUnDA 9 PFDoDA Y=0.0801712X-0.00180156 0.1~100 0.9989 88.6~110.7 C， PFDoA 10 PFTrDA Y=0.0399746X-0.000773710 0.1~100 0.9994 94.5~104.9 C， PFDoA 11 PFTeDA Y=0.0455262X-0.000109549 0.1~100 0.9990 88.5~109.5 C，PFDoA 12 PFHxDA Y=0.0459597X+0.00133417 0.1~100 0.9982 88.5~107.5 C， PFDoA 13 PFODA Y=0.0516868X-0.000639395 0.1~100 0.9979 92.4~113.1 C， PFDoA 14 PFBS Y=0.191729X-0.00809447 0.1~100 0.9998 90.0~106.3 0PFHxS 15 PFHxS Y=0.110501X+0.00336048 0.1~100 0.9990 89.0-108.5 0， PFHxS 16 PFOS Y=0.105452X+0.00135026 0.1~100 0.9996 95.2-102.5 CPFOS 17 PFDS Y=0.0189226X+0.000177655 0.1~100 0.9972 88.4-111.6 13C PFOS 2.317种全氟化合物标准溶液的定量限及检出限 按照样品分析的全部步骤，称取500 mL超纯水，加标浓度为0.5ng/L， 平行7份，将各测定结果换算为样品中的浓度或含量，计算7次平均测定的标准偏差，方法检出限根据 HJ 168-2010《《环境监测分析方法标准制修订技术导则》规定，按照 MDL=t(6，0.99)×S进行计算，以4倍检出限作为测定下限，17种化合物的信噪比和方法检出限如下表4所示。 表4·信噪比(S/N)和方法检出限以及定量限 名称 平均浓度水平(ng/L) 标准偏差(ng/L) 测定下限(ng/L) 检出限(ng/L) PFBA 0.53 0.024 0.30 0.08 PFPeA 0.54 0.014 0.18 0.04 PFHxA 0.53 0.016 0.20 0.05 PFHpA 0.54 0.014 0.18 0.04 PFOA 0.54 0.024 0.30 0.08 PFNA 0.51 0.025 0.31 0.08 PFDA 0.53 0.024 0.30 0.08 PFUnDA 0.48 0.042 0.53 0.13 PFDoDA 0.51 0.040 0.50 0.13 PFTrDA 0.49 0.043 0.54 0.14 PFTeDA 0.48 0.041 0.52 0.13 PFHxDA 0.53 0.043 0.54 0.14 PFODA 0.54 0.064 0.80 0.20 PFBS 0.47 0.012 0.15 0.04 PFHxS 0.52 0.022 0.28 0.07 PFOS 0.51 0.033 0.41 0.10 PFDS 0.55 0.060 0.75 0.19 2.4方法精密度 对不同浓度混合标准工作液连续测定6次，考察仪器的精密度，保留时间和峰面积的重复性结果如表5所示。结果显示不同浓度标准品保留时间和峰面积的相对标准偏差分别在0.01%~0.68%和0.67%~5.81%之间，仪器精密度良好。 表5保留时间和峰面积重复性及灵敏度结果 样品名称 RSD% (8ng/L) RSD% (100 ng/L) R.T. Area R.T. Area PFBA 0.35 3.3 0.68 1.10 PFPeA 0.19 1.40 0.37 1.82 PFHxA 0.17 0.67 0.21 1.85 PFHpA 0.14 1.75 0.13 0.94 PFOA 0.13 2.90 0.10 2.30 PFNA 0.10 2.31 0.09 1.52 PFDA 0.08 2.21 0.07 2.17 PFUnDA 0.07 2.76 0.06 1.39 PFDoDA 0.06 4.21 0.05 2.53 PFTrDA 0.04 5.23 0.05 1.87 PFTeDA 0.03 4.81 0.06 3.29 PFHxDA 0.01 4.20 0.05 4.51 PFODA 0.02 5.51 0.05 5.81 PFBS 0.16 3.38 0.20 1.96 PFHxS 0.12 2.21 0.10 2.93 PFOS 0.08 3.45 0.06 3.85 PFDS 0.05 5.13 0.06 5.27 2.5加标回收率测试 按照1.4中样品制备方法，加标浓度如下表6所示，各平行测定3次。测试结果显示：17种全氟化合物样品的加标回收率在70.46~111.58%之间，结果如表6。 表6基质加标实验结果 样品名称 加标浓度 (0.8ng/L) 加标浓度(8ng/L) 加标浓度 (20ng/L) 检测值 回收率(%) 检测值 回收率(%) 检测值 回收率(%) PFBA 0.71 88.33 6.96 87.03 18.66 93.28 PFPeA 0.60 75.50 6.96 87.00 18.47 92.35 PFHxA 0.67 83.25 6.81 85.13 18.67 93.36 PFHpA 0.68 84.38 6.96 87.01 18.17 90.84 PFOA 0.71 89.04 6.79 84.93 18.51 92.57 PFNA 0.78 97.88 7.32 91.55 20.25 101.23 PFDA 0.74 92.88 7.08 88.50 18.93 94.64 PFUnDA 0.66 83.04 7.52 93.94 19.68 98.41 PFDoDA 0.89 111.58 7.55 94.32 21.79 108.93 PFTrDA 0.80 99.75 7.78 97.26 19.50 97.50 LCMSMS-559 PFTeDA 0.68 84.50 6.73 84.07 17.05 85.25 PFHxDA 0.56 70.46 5.96 74.56 15.35 76.74 PFODA 0.60 75.33 6.17 77.09 16.18 80.89 PFBS 0.70 86.96 6.37 79.68 18.87 94.35 PFHxS 0.74 92.67 7.17 89.65 19.49 97.47 PFOS 0.69 85.83 7.22 90.19 19.85 99.25 PFDS 0.75 93.96 7.26 90.70 19.03 95.14 2.6样品测试 按照1.4中样品制备方法处理自来水样品，平行测定3次，结果如图2所示，测得自来水来品含有 PFOA42.12±1.2 ng/L， PFHpA 3.62±0.06 ng/L，PFPEA 3.21±0.08 ng/L，PFHxA 3.28±0.04 ng/L， PFNA 3.42±0.10 ng/L，PFDA 3.29±0.07ng/L。 图22自来水样品 MRM 色谱图 结论 本文使用岛津超高效液相色谱仪 LC-30A 和三重四极杆质谱仪 LCMS-8050 联用测定水样中17种全氟化合物残留的方法。该方法在20 min 内完成17种全氟化合物和9种内标的分析，校准曲线的相关系数均在0.997 以上。对不同浓度的混合标准溶液，各平行测试6次，目标化合物的保留时间和峰面积的相对标准偏差分别在0.01%~0.68%和0.67%~5.81%之间，仪器精密度良好。对于样品加标前处理后上机分析，回收率在70.46~111.58%之间。该方法具有灵敏度高、重复性好的优势，可用于水样中多种全氟化合物的残留检测。 岛津应用云 本实验使用LC30AD+LCMS-8050联用建立了水质中17种全氟化合物的检测方法，该方法满足《DB 32/T 4004-2021 水质 17种全氟化合物的测定高效液相色谱串联质谱法》的检测要求。本文使用岛津超高效液相色谱仪LC-30A和三重四极杆质谱仪LCMS-8050联用测定水样中17种全氟化合物残留的方法。该方法在20 min内完成17种全氟化合物和9种内标的分析，校准曲线的相关系数均在0.997以上。对不同浓度的混合标准溶液，各平行测试6次，目标化合物的保留时间和峰面积的相对标准偏差分别在0.01 % ~ 0.68 %和0.67 % ~ 5.81%之间，仪器精密度良好。对于样品加标前处理后上机分析，回收率在70.46 ~ 111.58%之间。该方法具有灵敏度高、重复性好的优势，可用于水样中多种全氟化合物的残留检测。