環(huán)境水體中的全氟與多氟烷基物質到底源自于哪里?
PFAS
全氟與多氟烷基物質(PFAS)是一類廣泛應用于紡織、廚具、電鍍、消防等多個行業(yè)的化工產(chǎn)品,其在生產(chǎn)、使用和回收環(huán)節(jié)均可能進入環(huán)境,因其持久性、生物累積性和遷移性,在環(huán)境中廣泛存在。近年來,隨著對 PFAS 環(huán)境調查與風險評估的系統(tǒng)與深入,越來越多的國際組織和國家對 PFAS 的生產(chǎn)與使用限制及排放管控愈發(fā)嚴格。隨著今年我國《新污染物治理行動方案》的出臺,重點管控新污染清單受到越來越多的關注。
在近期發(fā)布的 2022 版《重點管控新污染物清單》(征求意見稿)中,毫無懸念地將三類按《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》已禁限的 PFAS 列入其中,包括:全氟辛基磺酸及其鹽類和全氟辛基磺酰氟(PFOS 類)、全氟辛酸及其鹽類和相關化合物(PFOA 類)、全氟己基磺酸及其鹽類和相關化合物(PFHxS 類)。目前已知的 PFAS 已達上萬種,其中很多可能已進入環(huán)境。但由于涉及商業(yè)機密,很多生產(chǎn)商對其產(chǎn)品中的 PFAS 成分秘而不宣,相關的標準品也無法獲取,這就使得全面了解環(huán)境中 PFAS 的賦存狀況面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
消防演練和火災現(xiàn)場用于撲滅 B 類火時廣泛使用的水成膜泡沫(AFFF)被認為是環(huán)境中 PFAS 的主要來源之一,這是由于其配方的核心成分是氟碳表面活性劑(FS)。已有研究表明,目前市場上主流 FS 產(chǎn)品中傳統(tǒng)的 PFAS(如 PFOS、PFOA 等)含量較低,這與過去十余年來全球各國對 PFOS 和 PFOA 的禁用是一致的,各種新型替代 FS 產(chǎn)品應運而生并被用于生產(chǎn)配方中。那么目前主流的 FS 產(chǎn)品中主要有哪些新型 PFAS?應急消防事件中 AFFF 的大量使用,對周邊水體 PFAS 水平會產(chǎn)生怎樣的影響呢?要回答這些問題,就需要對廣泛生產(chǎn)和使用的 AFFF 及其配方核心成分 FS 進行組成解析,并研究消防后周邊水體中 PFAS 組成的變化,這些信息將為災后周邊水體和生態(tài)環(huán)境的風險評估與修復提供重要的數(shù)據(jù)支持。
安捷倫質譜技術的應用
最近,清華大學環(huán)境學院黃俊老師課題組在國際知名環(huán)境研究期刊 Environmental International 上發(fā)表了一篇題為“ Suspect screening and nontargeted analysis of per- and polyfluoroalkyl substances in representative fluorocarbon surfactants, aqueous film-forming foams, and impacted water in China"的研究論文[1]。
安捷倫作為合作單位參與到該論文相關的項目研究中。在該文中,研究者針對離子型 PFAS,采用了基于安捷倫 1290 Infinity II UHPLC-6546 QTOF/MS 聯(lián)用平臺的超高效液相色譜-四級桿飛行時間質譜技術,結合自建數(shù)據(jù)庫、深度數(shù)據(jù)挖掘技術、譜圖與結構相關性解析等手段和技術,首次建立了完善的針對 PFAS 可疑與非靶向篩查流程,同時亦采用了 GC/MS 對中性 PFAS 進行篩查。該研究特別選擇市場上主流 FS 產(chǎn)品和 AFFF 濃縮液進行 PFAS 組成的解析,并選擇災后消防核心區(qū)與上下游水體進行 PFAS 的篩查,進一步根據(jù)已解析的 PFAS 組成及含量探索受影響水體中 PFAS 組成以及其與市場主流的 FS 產(chǎn)品及 AFFF 中 PFAS 組成的相關性。

PFAS 可疑與非靶標篩查工作流程【1】
該研究所開發(fā)的 PFAS 篩查流程,充分利用了目前國際上公開報道的 PFAS 化合物數(shù)據(jù)庫資源、氟元素的質量缺失特征、PFAS 同系物特征以及其二級質譜圖中的中性丟失以及特征性碎片等特征,主要在安捷倫的 MassHunter Profinder, MSC 以及 MPP 等軟件平臺上實現(xiàn)對 FS 產(chǎn)品和 AFFF 濃縮液及受消防影響水體中的 PFAS 選擇性深度數(shù)據(jù)挖掘,并由此鑒定出 24 類 69 種 PFAS,發(fā)現(xiàn)各品牌 FS 與 AFFF 的 PFAS 分布特征。
通過對事故后消防核心區(qū)、下游水體與作為對照的上游水體中 PFAS 的篩查發(fā)現(xiàn),盡管采集的水體樣本距離事故發(fā)生已經(jīng)超過 1 年,仍然有多達 36 種 PFAS 被鑒定到。比較這些已鑒定到的 PFAS 種類與含量發(fā)現(xiàn),下游水體中這些 PFAS 的種類與含量分布與消防核心區(qū)水體中的一致性非常好,只是含量水平略低些,并且含量排序高的均為 6:2 FTS、潛在的前體物質、以及直鏈和支鏈 PFOS。而上游水體中總的 PFAS 不到下游水體中的百分之一,而且完全不含有 6:2 FTS 和潛在的前體物質。
這一結果表明當時事故現(xiàn)場應急使用了不同品牌的多類 AFFF,包括核心成分為 6:2 FTS 的替代 FS 產(chǎn)品和核心成分為 PFOS 的當時僅限于部分地區(qū)銷售的 FS 產(chǎn)品。這些在消防核心區(qū)和下游水體中鑒定到的 PFAS 種類及其含量對災后該地區(qū)水體中 PFAS 污染物的風險評估與修復治理提供了有建設性的參考和數(shù)據(jù)支撐。
隨著對 PFAS 相關的新污染物關注度的日益提升,越來越多的研究者將研究目光投向環(huán)境介質中未知 PFAS 的解析、鑒定以及可能的生態(tài)風險評估中。該研究所開發(fā)的工作流程可以應用到更為廣泛的環(huán)境介質中的 PFAS 篩查。
安捷倫方案滿足您 PFAS 分析各層面需求
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其主要特色如下:
經(jīng)驗證的管路無氟 LC/MS/MS 系統(tǒng)及消耗品,性能滿足 PFAS 分析方法要求
① LC/MS/MS 管路及消耗品不含氟,空白背景低,結果重復性好
② 色譜柱及其他樣品前處理消耗品不含 PFAS,也不吸附 PFAS
參考第一個報批國標方法(GB5750.8 方法 83.1)的經(jīng)驗證解決方案
針對水中 20 種熱點 PFAS 的自動在線固相萃取 LC/MS/MS 分析解決方案,更加省時、省力、省成本
包含 108 種化合物的 PFAS 數(shù)據(jù)庫和大方法,助您快速建立新型 PFAS 的分析方法
無論您按照 GB/T 5750.8 方法 83.1 分析水中 11 種重點 PFAS ,還是希望采用自動在線固相萃取 LC/MS/MS 解決方案分析水中的 20 種熱點 PFAS ,或者開發(fā) PFAS 新方法以及分析各種的 PFAS ,安捷倫水中 PFAS 分析全流程解決方案都能助您一臂之力。
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參考文獻:
1. Liu L.Q., Lu M.L., Cheng X., Yu G., Huang J. Environ. Intern., 2022 (167), 107398.