水环境中15种全氟化合物浓度UHPLC-MS/MS检测方法

技术领域

本发明涉及一种全氟化合物浓度的检测方法，尤其涉及一种水环境中15种全氟化合物浓度UHPLC-MS/MS检测方法。

背景技术

全氟化合物(Per-and Polyfluoroalkyl Substances，PFASs)是一种人工合成而非自然中存在的化合物，是分子中与C连接的H全部被F取代后，在末端连接不同功能基团的化合物的总称。这类化合物具有极强的稳定性、疏水疏油性、极高耐热性，并且能够抗水解、光解、难以被生物降解和代谢等一系列特征，从而被广泛应用于商业、农业、工业、日常用品中。到21世纪，PFASs分布的越来越广泛，遍布湖泊、河流和海洋等水生生态系统的各种水环境介质中，甚至在鲜有人类活动的大洋、南北两极和青藏高原等偏远地区，均发现了PFASs的踪迹。PFASs不仅赋存在水体多介质环境中，同时通过吸附、解析等方式实现在介质之间的迁移、转化。因此构建科学、便捷的PFASs检测方法，明确PFASs在水体多介质中的浓度信息就显得尤为重要。

水体中PFASs通常采用固相萃取(SPE)法进行富集，常用的SPE柱有WAX、HLB等。HLB柱相较于WAX柱活化方式更为简单、便捷，只需甲醇和超纯水且对于PFASs的回收率并不亚于后者。固相中PFASs主要通过超声-离心-萃取的方式收集。多介质环境中的PFASs收集完成后常采用LC-MS/MS的检测方法实现分离定量。对比于HPLC，现阶段新的超高效液相色谱(UHPLC)比HPLC展现出了更高效、灵敏、快速便捷的特质，同时串联质谱时具备降低基质干扰、提高质谱检测灵敏度的优点。UHPLC-MS/MS检测技术满足的重现性和线性范围，可以达到PFASs痕量污染物定量分析的精度要求。在水环境中，建立一种完善、综合的多介质PFASs浓度的UHPLC-MS/MS检测方法，尽可能减少样品预处理的繁琐过程，实验操作简便快捷、省时省力，同时提高富集萃取效果及回收率，降低检出限，是全方位研究PFASs多介质赋存特征及其多介质之间迁移、转化、归趋行为等亟待解决水环境问题的基础和前提条件，相关检测方法有待进一步深入研究。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种在水环境15种全氟化合物的UHPLC-MS/MS检测方法，该方法的处理过程简单便捷，操作省时省力，样品检测分析时间较短，检出限低，且检测结果精度及准确度高目标。

技术方案：本发明所述的水环境中15种全氟化合物浓度UHPLC-MS/MS检测方法，包括如下步骤：

(1)采集待测水样，收集并过滤后得到水相，过滤得到的悬浮颗粒物作为颗粒相；采集水体表层沉积物作为沉积相；

(2)水相中PFASs检测的前处理：水相中加入回收率指示物，活化SPE柱子，将样品上样并富集，用甲醇洗脱SPE柱子以获得PFASs，收集洗脱液后用氮吹仪吹至近干，复溶于甲醇中，过滤后待上机检测；

(3)颗粒相中PFASs检测的前处理：颗粒相中加入回收率指示物；加入甲醇后，超声，离心，萃取，收集萃取液后用氮吹仪吹至近干，复溶于甲醇中，过滤后待上机检测；

(4)沉积相中PFASs检测的前处理：将沉积相研磨过筛，加入回收率指示物；加入甲醇后，超声，离心，萃取，收集萃取液后用氮吹仪吹至近干，复溶于甲醇中，过滤后待上机检测；

(5)采用UHPLC-MS/MS检测方法测得水环境中15种PFASs浓度。

优选地，步骤(1)中所述活化SPE柱子时，分别先后用6-10mL甲醇和6-10mL超纯水对SPE小柱进行活化，样品流速为3-6ml/min。

优选地，步骤(3)中所述颗粒相中的悬浮颗粒物含有滤膜，直接剪碎处理，可以避免悬浮颗粒物量少、损失、不利于收集及检测的问题。

优选地，步骤(3)和(4)中所述超声时的温度为50-60℃，时间为25-30min，所述离心所需的时间为8-10min。

优选地，所述同位素标记的回收率指示剂为

优选地，本发明中所有环节用的容器均为聚丙烯材质，尽可能的减少了实验误差，避免了玻璃材质器皿对PFASs的吸附和含氟材质器皿中PFASs的释放。

优选地，步骤(2)中，水样通过HLB柱进行富集纯化。本发明选用甲醇和超纯水活化HLB柱，即可较好的活化并去除柱内溶剂及杂质。

优选地，步骤(3)中，用上述预处理过程，直接剪碎用于收集SPM的滤膜于聚丙烯离心管中，可以避免SPM量少、损失、不利于收集及检测的问题，保证了水环境中SPM中真实准确的PFASs浓度信息。

优选地，步骤(4)过程中，首先挑出沉积物中杂质(如碎石、动植物残体等)，后冷冻干燥沉积物，即可使得沉积物中PFASs不发生变化，也可保证检测结果的准确性。

优选地，步骤(5)中，流动相A为2mmol/L乙酸铵溶液，流动相B为乙腈，采用梯度洗脱的程序，两种流动相的比例在不同时间进行改变，干扰性比较下，在缩减测样时间的同时尽可能保证不同PFASs在不同时间被洗脱分离出来，峰形保留时间短、稳定、对称且无拖尾。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：提供了一种更完善和综合的PFASs多介质浓度的UHPLC-MS/MS检测方法，在保证回收率且检测结果准确度的前提下，优化调整了不同介质中的样品前处理方式，使得实验过程更加方便快捷，省时省力，避免使用传统的玻璃材质耗材，减少了实验误差。最终采用改进液相和质谱条件的UHPLC-MS/MS检测方法实现多介质中PFASs定性及定量的测定。检测过程信噪比符合标准要求，无杂质峰的干扰，检测限较低，检测范围更广，PFASs峰形保留时间短、稳定、对称且无拖尾，分析检测结果更加精准。

附图说明

图1是本发明流程示意图；

图2是本发明中UHPLC-MS/MS检测方法测得的PFASs标准曲线图；

图3是本发明中UHPLC-MS/MS检测方法分离的15种PFASs总离子流色谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的方案做进一步阐述。

实施例1

按照流程示意图1所示，本实施例公开的水环境中15种PFASs浓度的UHPLC-MS/MS检测方法包括如下步骤：

(1)水相中PFASs检测的前处理过程：

1)野外采集水样1L，用0.7μm Whatman玻璃纤维滤膜(400℃煅烧6小时后称重)过滤。过滤后的水样中加入50ng的回收率指示物的混合物；

2)分别先后用6mL甲醇和6mL超纯水活化SPE小柱；

3)过滤后的水样以4ml/min的流速过完活化后的SPE小柱，并用8mL超纯水淋洗小柱，后将SPE小柱在真空下抽至完全干燥；

4)用6mL甲醇洗脱(靠自然重力流下)小柱以获得PFASs，收集洗脱液后用氮吹仪吹至近干，复溶于1mL甲醇溶液中，过0.22μm的滤膜转移至色谱瓶，待上机检测。

(2)颗粒相中PFASs检测的前处理过程

1)对收集于0.7μm Whatman玻璃纤维滤膜上的SPM样品冻干燥，准确称重(冷冻干燥后的滤膜-滤膜自身质量＝SPM质量)，剪碎滤膜于50mL聚丙烯离心管中，加入5ng的2种回收率指示物的混合物(静置24小时，使得回收率指示剂和SPM样品充分混合均匀)；

2)在盛有样品的聚丙烯离心管中加入10mL甲醇并涡旋混合均匀，在50℃水浴下超声萃取26min，接着用离心机在3500rpm转速下离心8min，提取上清液，再依次加入10mL甲醇，超声离心提取，重复操作两次，合并上清液；

3)合并三次后的上清液用氮吹仪吹至近干，复溶于1mL甲醇溶液中，过0.22μm的滤膜转移至色谱瓶，待上机检测。

(3)沉积相中PFASs检测的前处理过程

1)野外采集的沉积物样品冻干后，研磨过100目筛，准确称取2g于50mL聚丙烯离心管中，加入5ng的2种回收率指示物的混合物(静置24小时，使得回收率指示剂和沉积物样品充分混合均匀)；

2)盛有沉积物样品的聚丙烯离心管中加入10mL甲醇，并涡旋混合均匀，在50℃水浴下超声萃取26min，接着用离心机在3500rpm转速下离心8min，提取上清液，再依次加入10mL甲醇，超声离心提取，重复操作两次，合并上清液；

3)合并三次的上清液用氮吹仪吹至近干，复溶于1mL甲醇溶液中，过0.22μm的滤膜转移至色谱瓶，待上机检测。

(4)15种PFASs浓度UHPLC-MS/MS检测方法：

1)UHPLC-MS/MS液相色谱条件：仪器为Agilent 1290液相色谱，色谱柱为AgilentZORBAX Eclipse Plus-C18内径1.8μm，2.1×50mm，柱温30℃，进样量：4μL，流动相及速度：0.25mL/min，A相2mmol/L乙酸铵溶液，B相乙腈，采用梯度洗脱(洗脱程序表1)；

2)UHPLC-MS/MS质谱条件：仪器为Agilent 6470三重四级杆质谱仪，离子源为电喷雾离子源(AJS-ESI)，负离子模式(EI)，雾化器(N

实施例2

按照流程示意图1所示，本实施例公开的水环境中15种PFASs浓度的UHPLC-MS/MS检测方法包括如下步骤：

(1)水相中PFASs检测的前处理过程：

1)野外采集水样1L，用0.7μm Whatman玻璃纤维滤膜(400℃煅烧6.5小时后称重)过滤。过滤后的水样中加入50ng的回收率指示物的混合物；

2)分别先后用8mL甲醇和8mL超纯水活化SPE小柱；

3)过滤后的水样以5ml/min的流速过完活化后的SPE小柱，并用9mL超纯水淋洗小柱，后将SPE小柱在真空下抽至完全干燥；

4)用6mL甲醇洗脱(靠自然重力流下)小柱以获得PFASs，收集洗脱液后用氮吹仪吹至近干，复溶于1mL甲醇溶液中，过0.22μm的滤膜转移至色谱瓶，待上机检测。

(2)颗粒相中PFASs检测的前处理过程

1)对收集于0.7μm Whatman玻璃纤维滤膜上的SPM样品冻干燥，准确称重(冷冻干燥后的滤膜-滤膜自身质量＝SPM质量)，剪碎滤膜于50mL聚丙烯离心管中，加入5ng的2种回收率指示物的混合物(静置24小时，使得回收率指示剂和SPM样品充分混合均匀)；

2)在盛有样品的聚丙烯离心管中加入10mL甲醇并涡旋混合均匀，在55℃水浴下超声萃取28min，接着用离心机在3500rpm转速下离心9min，提取上清液，再依次加入10mL甲醇，超声离心提取，重复操作两次，合并上清液；

3)合并三次后的上清液用氮吹仪吹至近干，复溶于1mL甲醇溶液中，过0.22μm的滤膜转移至色谱瓶，待上机检测。

(3)沉积相中PFASs检测的前处理过程

1)野外采集的沉积物样品冻干后，研磨过100目筛，准确称取2g于50mL聚丙烯离心管中，加入5ng的2种回收率指示物的混合物(静置24小时，使得回收率指示剂和沉积物样品充分混合均匀)；

2)盛有沉积物样品的聚丙烯离心管中加入10mL甲醇，并涡旋混合均匀，在55℃水浴下超声萃取28min，接着用离心机在3500rpm转速下离心9min，提取上清液，再依次加入10mL甲醇，超声离心提取，重复操作两次，合并上清液；

3)合并三次的上清液用氮吹仪吹至近干，复溶于1mL甲醇溶液中，过0.22μm的滤膜转移至色谱瓶，待上机检测。

(4)15种PFASs浓度UHPLC-MS/MS检测方法：

1)UHPLC-MS/MS液相色谱条件：仪器为Agilent 1290液相色谱，色谱柱为AgilentZORBAX Eclipse Plus-C18内径1.8μm，2.1×50mm，柱温30℃，进样量：4μL，流动相及速度：0.25mL/min，A相2mmol/L乙酸铵溶液，B相乙腈，采用梯度洗脱(洗脱程序表1)；

2)UHPLC-MS/MS质谱条件：仪器为Agilent 6470三重四级杆质谱仪，离子源为电喷雾离子源(AJS-ESI)，负离子模式(EI)，雾化器(N

实施例3

按照流程示意图1所示，本实施例公开的水环境中15种PFASs浓度的UHPLC-MS/MS检测方法包括如下步骤：

(1)水相中PFASs检测的前处理过程：

1)野外采集水样1L，用0.7μm Whatman玻璃纤维滤膜(400℃煅烧7小时后称重)过滤。过滤后的水样中加入50ng的回收率指示物的混合物；

2)分别先后用10mL甲醇和10mL超纯水活化SPE小柱；

3)过滤后的水样以6ml/min的流速过完活化后的SPE小柱，并用10mL超纯水淋洗小柱，后将SPE小柱在真空下抽至完全干燥；

4)用6mL甲醇洗脱(靠自然重力流下)小柱以获得PFASs，收集洗脱液后用氮吹仪吹至近干，复溶于1mL甲醇溶液中，过0.22μm的滤膜转移至色谱瓶，待上机检测。

(2)颗粒相中PFASs检测的前处理过程

1)对收集于0.7μm Whatman玻璃纤维滤膜上的SPM样品冻干燥，准确称重(冷冻干燥后的滤膜-滤膜自身质量＝SPM质量)，剪碎滤膜于50mL聚丙烯离心管中，加入5ng的2种回收率指示物的混合物(静置24小时，使得回收率指示剂和SPM样品充分混合均匀)；

2)在盛有样品的聚丙烯离心管中加入10mL甲醇并涡旋混合均匀，在60℃水浴下超声萃取30min，接着用离心机在3500rpm转速下离心10min，提取上清液，再依次加入10mL甲醇，超声离心提取，重复操作两次，合并上清液；

3)合并三次后的上清液用氮吹仪吹至近干，复溶于1mL甲醇溶液中，过0.22μm的滤膜转移至色谱瓶，待上机检测。

(3)沉积相中PFASs检测的前处理过程

1)野外采集的沉积物样品冻干后，研磨过100目筛，准确称取2g于50mL聚丙烯离心管中，加入5ng的2种回收率指示物的混合物(静置24小时，使得回收率指示剂和沉积物样品充分混合均匀)；

2)盛有沉积物样品的聚丙烯离心管中加入10mL甲醇，并涡旋混合均匀，在60℃水浴下超声萃取30min，接着用离心机在3500rpm转速下离心10min，提取上清液，再依次加入10mL甲醇，超声离心提取，重复操作两次，合并上清液；

3)合并三次的上清液用氮吹仪吹至近干，复溶于1mL甲醇溶液中，过0.22μm的滤膜转移至色谱瓶，待上机检测。

(4)15种PFASs浓度UHPLC-MS/MS检测方法：

1)UHPLC-MS/MS液相色谱条件：仪器为Agilent 1290液相色谱，色谱柱为AgilentZORBAX Eclipse Plus-C18内径1.8μm，2.1×50mm，柱温30℃，进样量：4μL，流动相及速度：0.25mL/min，A相2mmol/L乙酸铵溶液，B相乙腈，采用梯度洗脱(洗脱程序表1)；

2)UHPLC-MS/MS质谱条件：仪器为Agilent 6470三重四级杆质谱仪，离子源为电喷雾离子源(AJS-ESI)，负离子模式(EI)，雾化器(N

表1液相色谱梯度洗脱程序

表2 15种PFASs质谱多重反应离子检测参数

表3实施例1-3水环境中15种PFASs分析验证结果

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