黃東仁

(福建省海洋環(huán)境與漁業(yè)資源監(jiān)測中心，福建 福州 350003)

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液相色譜質譜法測定沉積物中的全氟辛基磺酸和全氟辛酸

黃東仁

(福建省海洋環(huán)境與漁業(yè)資源監(jiān)測中心，福建 福州 350003)

建立了沉積物中全氟辛基磺酸(PFOS)、全氟辛酸(PFOA)的固相萃取凈化及超高效液相色譜-串聯質譜(UHPLC-MS/MS)測定方法。沉積物樣品中的待測組分于70℃，15mL甲醇超聲萃取2次，用C18固相萃取小柱進行富集、凈化，經再濃縮、定容至1.0mL后，用EclipsePlus-C18色譜柱、甲醇/水(含5.0mM甲酸銨)為流動相，梯度洗脫方式進行分離；電噴霧負離子模式(ESI-)電離、多重反應監(jiān)測模式(MRM)以及內標法對目標物進行定性/定量測定。優(yōu)化實驗條件下，方法的相對標準偏差(RSD，1.0ng/g，n=7)分別為8.3%(PFOS)、9.1%(PFOA)，沉積物樣品添加0.5、2.0、5.0ng/g濃度水平的待測目標物時，加標回收率在(82.5±9.2)%(PFOS)～(103.2±9.2)%(PFOA)之間(平行測定3次)；方法在0.5～20.0ng/g范圍內，質譜信號響應與待測組分濃度呈良好線性關系，線性相關系數>0.999 0；方法的定量限(LOQ，S/N=10)為0.08ng/g。方法具有樣品前處理簡單、分析速度快、選擇性好的特點，適用于海洋沉積物中PFOS與PFOA的測定。

全氟辛基磺酸(PFOS)；全氟辛酸(PFOA)；沉積物；固相萃?。灰合嗌V-串聯質譜

全氟化合物(Perfluorinatedcompounds，PFCs)具有疏水、疏油、抗污等非常獨特的理化性質，被廣泛地應用在工業(yè)、商業(yè)和個人消費品中。近年的研究表明，PFCs具有環(huán)境穩(wěn)定、污染范圍廣、高生物累積等持久性有機物(POPs)的特性，已引起國際社會的高度關注[1]。全氟辛基磺酸(PFOS)、全氟辛酸(PFOA)是用量最大的全氟化合物[1-2]，已在世界范圍的水體、沉積物、土壤、生物體內檢出[1]。PFCs在環(huán)境介質的積累已經威脅到人類健康和整個生態(tài)環(huán)境的安全，甚至影響生態(tài)系統的生物多樣性。人類活動的主要陸源污染物如PFCs經近岸排污、河口徑流輸入后進入海洋水體并最后被沉積物吸附，海洋沉積物是PFCs在環(huán)境中遷移、轉化的重要載體，也是污染受體和歸宿。建立近岸沉積物中PFOS與PFOA的測定方法，對了解PFCs在環(huán)境中的遷移轉化、污染控制等具有重要意義。

PFCs的測定方法主要有氣相色譜-質譜法(GC-MS)[3-4]、液相色譜—質譜法(LC-MS)[5-8]。但由于PFCs具有高沸點、難揮發(fā)的特點，使用GC-MS測定時需要通過衍生使PFCs酯化；而LC-MS尤其是使用串級質譜(MSn)檢測器時，則無需衍生化，而且檢測靈敏度高、定性/定量能力強，被廣泛應用于各種新型污染物的測定。本研究在前人研究[8-10]基礎上，通過對色譜—質譜條件、固相萃取前處理過程等條件進行優(yōu)化，建立C18固相萃取(SPE)凈化、超高效液相色譜-串聯質譜(LC-MS/MS)快速測定方法，并應用于沉積物柱樣中PFOS、PFOA的測定，了解沉積物中兩種目標物的沉積記錄，為相關檢測機構提供檢測方法參考。

1　材料與方法

1.1儀器與試劑

Agilent1290液相色譜儀、Agilent6460三重串聯四極桿質譜儀(美國安捷倫科技有限公司)，配置電噴霧離子源(ESI)接口、MassHunter工作站軟件；Milli-Q超純水制備系統(美國Millipore公司)；KQ-400KDE型高功率數控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；BHA-9050A濃縮儀(CaliperLifeSciences，USA)；0.22μm一次性針式過濾膜(天津市津騰實驗設備有限公司)；C18鍵合硅膠填料固相萃取柱(500mg，6mL，BESEP，北京振翔科技有限公司)。

甲醇(MeOH)、乙腈(美國Merck公司)以及甲酸、甲酸銨(美國Sigma公司)純度均為LC-MS級；待測目標物PFOS與PFOA標準品購于Dr.EhrenstorferGmbH公司(純度>98.0%)；內標化合物13C4-全氟辛基磺酸(MPFOS)、13C4-全氟辛酸(MPFOA)(1.2mL，50mg/L)購于WellingtonLaboratories公司。

稱取100mg單標(固體)于10mL容量瓶，用甲醇溶解并定容至刻度，配制成濃度為10.0mg/mL的單標儲備液；取合適量的兩種單標儲備液，用甲醇配置混合標準工作液，使用時再用甲醇/水流動相(60∶40，v∶v)逐步稀釋至所需濃度。

1.2樣品采集與前處理

沉積物樣品采集于九龍江河口潮間帶。樣品采集后保存于玻璃樣品瓶中，并立即運回實驗室，冷凍干燥后，用陶瓷研缽磨細，過100目篩后備用。

稱取5.0g干燥后的沉積物樣品，加100μL50μg/L混合內標溶液(ISTD，MPFOS及MPFOA)，分別用15mL甲醇為萃取溶劑，超聲萃取2次；超聲萃取條件為70℃，60min。合并后的萃取液在8 000r/min下離心5min，真空濃縮到1mL后，將濃縮液用50mL超純水溶解，再使用固相萃取(SPE)富集、凈化。

使用C18SPE柱進行凈化。SPE小柱使用前，分別用正己烷、丙酮、甲醇、超純水(各2mL左右)對小柱進行潤洗；將待富集、凈化的樣品萃取液緩慢注入SPE小柱，流速大致控制在3mL/min，待樣品萃取液完全流干后，將SPE小柱中殘留的水分用真空抽濾至干；然后用10mL甲醇洗脫SPE小柱，收集流出液并濃縮至近干，用甲醇定容至1.0mL，待上機測試。

為避免器皿引入較高空白，實驗過程應該避免使用聚四氟乙稀(PTFE)材質的器皿和色譜管路，實驗中應使用玻璃器皿或不銹鋼、聚醚醚酮(PEEK)管路。

1.3色譜分離及質譜測定條件

EclipsePlus-C18(2.1mm×50mm，1.8μm)色譜柱；流動相為含5.0mM甲酸銨的甲醇和水，流速0.5mL/min，柱溫40℃；梯度洗脫程序為：0～1.0min，60%～95%MeOH；1.0～2.0min，95%MeOH；進樣量2.0μL。

電噴霧采用負離子模式(ESI-)；干燥氣溫度350℃，流速8L/min；霧化氣壓力241.3kPa；鞘氣溫度380℃，流速8L/min；毛細管電壓4kV；噴嘴電壓3.5kV。定性/定量方法采用多重反應監(jiān)測(MRM)模式，參數分別為：PFOSFrag.180V掃描離子對為499>80(定量)，499>99；PFOAFrag.70V掃描離子對為413>369(定量)，413>169；MPFOSFrag.180V掃描離子對為503>80(定量)，503>99；MPFOAFrag.70V掃描離子對為417>372(定量)，417>169。內標法定量。

2　結果與討論

2.1色譜分離及質譜測定條件選擇

實驗選擇對中等極性、弱極性待測組分有良好保留特性及分離能力的EclipsePlus-C18色譜柱，分別用甲醇/水(分別含0.01%、0.05%、0.10%甲酸以及1.0、2.5、5.0、10.0mM甲酸銨)、乙腈/水(含2.0mM甲酸銨)流動相進行梯度洗脫，以選擇合適的流動相。實驗結果表明，上述幾種體系均能使目標組分得到較好分離；但甲醇/水體系的結果顯示，加入甲酸后待測組分的質譜響應有一定下降；而含有甲酸銨的流動相體系則表明，待測兩種PFCs組分的質譜信號強度明顯增加，且色譜峰形也得到改善。綜合考慮色譜分離、質譜信號響應強度，實驗選擇甲醇/水(含5.0mM甲酸銨)體系進行分離，待測的2種目標物可在2.0min內被洗脫，如圖1所示。

圖1 MRM 色譜圖(空白沉積物樣品加標濃度1.0 ng/g，圖中1.PFOA，2.PFOS)

Fig.1 MRM chromatogram of standard spiked sediment sample(Standard spiked at 1.0 ng/g for1：PFOA and 2：PFOS)

采用儀器自帶的操作條件優(yōu)化軟件Optimizer分別對碎裂電壓(Fragmentor)、碰撞能量(Collisionenergy，CE)、定性/定量MRM離子對進行優(yōu)化。使用直接進樣方式、甲醇/水(60/40，v/v，含5.0mM甲酸銨)為流動相，得到各待測組分的最佳MRM采集參數。實驗還優(yōu)化了干燥氣溫度、干燥氣流速、霧化氣壓力、鞘氣溫度、鞘氣流速、毛細管電壓、噴嘴電壓等離子源參數，使各待測組分得到最佳的信號響應。

2.2方法的精密度及加標回收實驗

在未檢出待測組分的沉積物樣品中分別添加濃度水平為1.0ng/g的混合標準溶液及內標溶液，放置24h后制成人工模擬樣品，測定方法的精密度。實驗中，依照上述2.2～2.3所述的樣品前處理、色譜分離及質譜測定條件，對模擬樣品進行平行測定7次，計算測定結果的相對標準偏差(RSD)，如表1所示。實驗結果表明，方法的相對標準偏差在8.3%～9.1%之間，可以滿足痕量PFOA、PFOS測定的要求。

用標準加入回收實驗驗證方法的準確度。在未檢出PFOA、PFOS的沉積物樣品中，分別添加濃度水平為0.5ng/g、2.0ng/g、5.0ng/g的混合標準溶液及內標溶液，放置24h后進行實驗；依照上述2.2～2.3所述的樣品前處理、色譜分離及質譜測定條件測定，對3次平行實驗的結果進行統計、計算，結果如表2所示。表2中實驗結果表明，實際樣品中添加低、中、高3個濃度水平的回收率在(82.5±9.2)%(PFOS)～(103.2±9.2)%(PFOA)之間，可滿足海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋化學研究等對沉積物樣品中PFOA、PFOS測定的要求。

表1　方法的精密度、線性范圍和定量限

表2　PFOS與PFOA加標回收實驗結果

注：*回收率為3次平行測定結果的平均值。

Nota：*Therecoverywasobtainedfrom3-replicate.

2.3方法的線性范圍及定量限

在未檢出PFOA、PFOS的沉積物樣品中分別添加0.0、0.5、2.0、5.0、10.0、20.0ng/g的PFCs混標，同時添加濃度為2.5ng/g的內標物MPFOS、MPFOA，依照上述2.2～2.3所述的樣品前處理、色譜分離及質譜測定條件進行測定，以待測組分濃度(ng/g)為橫坐標，定量離子對的峰面積(yi)與相應內標物質峰面積(yin)的比值(y)為縱坐標進行線性回歸，得到標準曲線、線性相關系數，線性相關關系圖見圖2，結果如表1所示。實驗結果表明，在實驗的添加濃度范圍內(0.5～20.0ng/g)，樣品中待測組分添加濃度與待測組分信號及內標物信號的比值呈良好的線性相關關系，相關系數均>0.999 0?？紤]到沉積物樣品中PFOA、PFOS的濃度較低，方法的線性范圍以實驗的濃度范圍(0.5～20.0ng/g)表達。

方法定量限(LOQ)采用標準添加的方法進行確定。在未檢出PFOA、PFOS的沉積物樣品基質中，從高濃度至低濃度逐步添加待測組分后進行測定，直至獲得的信噪比為10(S/N=10)時對應的濃度定義為方法的定量限。其中，噪聲的測量時間為3.0min，噪聲測量方式為均方根(RMS)，由儀器自帶工作站軟件計算得到[11]。方法的LOQ如表1所示，實驗確定的PFOS、PFOA的LOQ均為0.08ng/g.

圖2PFOA 和PFOS 標準曲線圖

Fig.2Standard curves of PFOA and PFOS

2.4實際樣品測定

為了驗證建立方法的能力，本工作對九龍江河口采集的沉積物樣品中PFOA、PFOS進行測定。表3所示為實驗中測定的部分沉積物樣品中PFOA、PFOS的結果。實際樣品測定結果表明，九龍江河口區(qū)沉積物樣品中PFOS含量遠高于PFOA，但PFOS的含量均低于1.0ng/g，尚處于較低水平。

表3　九龍江河口區(qū)沉積物中PFOA與PFOS含量

注：nd為未檢出。

Note：ndwasnotdetected.

3　結論

文中通過對沉積物樣品中PFOA、PFOS兩種全氟化合物萃取、凈化、淋洗等樣品前處理過程的優(yōu)化，以及超高效液相色譜-質譜測定條件的選擇，建立了可應用于沉積物樣品中兩種全氟化合物測定的方法。方法簡單、快速、準確，可測定沉積物中0.08ng/g以上的PFOA和PFOS的含量，方法可應用于近海海洋環(huán)境監(jiān)測工作。

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Simultaneous determination of PFOS and PFOA in sediments samples using liquid chromatography-mass spectrometry

HUANG Dongren

(FujianMarineEnvironmentandFisheryResourcesMonitoringCenter，Fuzhou350003，China)

AmethodforsimultaneousdeterminationofPFOSandPFOAinenvironmentalsedimentssampleswasdevelopedbyultrapressureliquidchromatographycoupledwithtandemmassspectrometry.Sedimentssamplewasextractedbyultrasonicwith15mLmethanoltwice，thenenrichedandpurifiedthroughaC18SPE，andfinallyconcentratedinto1.0mLwithanautomatedde-solventdevice.TargetanalyteswereseparatedonaEclipsePlus-C18columnusingmethanol-water(containing5.0mmol/LNH4COOH)asmobilephase.Thenegativeelectrosprayionization(ESI-)andmultiplereactionmonitoringmode(MRM)wereutilized.Therecoveries(n=3)andrelativestandarddeviations(RSD，n=7)were(82.5± 9.2)%and8.3%forPFOSat0.5，2.0and5.0ng/gspikinglevelsand(103.2± 9.2)%and9.1%forPFOAat0.5，2.0and5.0ng/gspikinglevels，respectively.Aninternalstandardcalibrationmethodwaschosentothequantitativeanalysis.ThecalibrationcurvesofPFCswerelinearintherangeof0.5～20ng/gwithcorrelationcoefficientsmorethan0.999 0.Thedetectionlimitswere0.08ng/gforPFOSandPFOA.Theresultsshowedthatthismethodpossessedefficiencyandgoodselectivity，andcouldbeusedforthedetectionofPFOSandPFOAinmarinesediments.

PFOS；PFOA；sediments；solidphaseextraction(SPE)；liquidchromatography-massspectrometry(LC-MS)

2016-01-20

國家海洋公益性行業(yè)重點項目資助(201205009).

黃東仁(1962-)，男，福建閩清人，本科，高級工程師，研究方向為海洋環(huán)境監(jiān)測.E-mail:kk5832@126.com

P76

A

1006-5601(2016)01-0041-06

黃東仁.液相色譜質譜法測定沉積物中的全氟辛基磺酸和全氟辛酸[J].漁業(yè)研究，2016，38(1)：41-46.