朱翔，汪宣，徐文君，沈建敏

（上海煙草包裝印刷有限公司，上海 200137）

全氟和多氟化合物(PFAS)是一類人工合成的脂肪烴類化合物。OECD和EPA等國際機(jī)構(gòu)將全氟化合物中取代的C原子數(shù)目大于等于6的PFSAs、大于等于7的PFCAs定義為長鏈PFASs，反之則稱之為短鏈PFASs[1-3]。PFAS因其獨(dú)特的惰性、疏水疏油性、良好的滑動(dòng)性、拒污性等，被廣泛應(yīng)用于紡織品、涂料、化工、紙張和包裝等領(lǐng)域。在食品接觸材料相關(guān)領(lǐng)域，PFAS最廣泛的用途是作為生產(chǎn)聚四氟乙烯(PTFE)、不粘鍋涂層以及被添加到用于盛放熱的油膩食品的紙制品中，而N-乙基全氟辛基磺酰氨基乙醇(EtFOSE)則被廣泛用于造紙?zhí)幚怼Ｓ捎谌衔锸且环N出色的表面活性劑，因此也常常添加入油墨中，幫助其中的組分進(jìn)行分散。目前，全氟化合物用于紙質(zhì)材料涂層或添加物中的主要是些低分子量（C6，C8等）或者以他們?yōu)橹麈満幸欢▊?cè)鏈的高分子量（如C10和C12）的全氟化合物。[4]

PFAS中的C-F使得此類化合物難降解，排放至環(huán)境后能夠在自然界中穩(wěn)定存在，并在生物鏈中不斷傳遞和累積。已有的毒理研究表明長鏈PFAS可引發(fā)多種疾病，因此許多國際氟化工生產(chǎn)商就開展了短鏈PFASs的替代研究，但短鏈PFASs與長鏈PFASs一樣對(duì)肝和甲狀腺有毒性效應(yīng)，區(qū)別是短鏈PFASs需要更高的劑量以達(dá)到長鏈PFASs相似的效應(yīng)。因此，研究PFAS需要同時(shí)關(guān)注長鏈和短鏈的使用情況。[5-7]

1 主要國家管控要求

目前一些主要國家都發(fā)表了PFAS的管控要求：1）中國只有生態(tài)環(huán)境部出臺(tái)相關(guān)公告，2019年底10號(hào)《關(guān)于禁止生產(chǎn)、流通、使用和進(jìn)出口林丹等持久性有機(jī)污染物的公告》中涉及在物質(zhì)和產(chǎn)品中到不得使用全氟辛烷磺酸及其鹽類、全氟辛基磺酰氟。執(zhí)行日期為2019.3.26。2）歐盟POPs法規(guī)(2019/1021)中闡明物質(zhì)、混合物、物品中：a）全氟辛酸及其鹽類：≤0.025 mg/kg；b）全氟辛酸相關(guān)物質(zhì)：≤1 mg/kg。執(zhí)行日期為2020.7.4。3）REACH法規(guī)高度關(guān)注物(SVHC)中規(guī)定物質(zhì)、混合物、物品中：a）全氟十三酸：≤ 0.1%；b）全氟十二烷酸：≤ 0.1%；c）全氟十一烷酸：≤ 0.1%；d）全氟代十四酸：≤ 0.1%；e）全氟辛酸銨(APFO)：≤ 0.1%；f）全氟辛酸(PFOA)：≤ 0.1%；g）全氟壬酸(PFNA)及其鈉鹽和銨鹽：≤ 0.1%；h）全氟癸酸(PFDA)及其鈉鹽和銨鹽：≤ 0.1%；i）全氟己基磺酸(PFHxS)及其鹽類：≤ 0.1%；j）全氟丁烷磺酸(PFBS)及其鹽類：≤ 0.1%；k）3,3,3-四氟-2-（七氟丙氧基）丙酸及其鹽和酰鹵化物：≤ 0.1%。均已實(shí)行。其法規(guī)附錄REACH法規(guī)附錄XVII規(guī)定物質(zhì)、混合物、物品中：a）C9-C14全氟羧酸(C9-C14 PFCAs)及其鹽：＜ 0.025 mg/kg (25 ppb)；b）C9-C14全氟羧酸(C9-C14 PFCA)相關(guān)物質(zhì)：＜ 0.026 mg/kg (260 ppb)（總和）。正在提議。4）丹麥的行政命令第681/2020號(hào)規(guī)定食品接觸用紙和紙板中全氟和多氟烷基物質(zhì)(PFAS)：不得使用，執(zhí)行日期為2020.7.1。5）加拿大SOR/2012-285及其修訂SOR/2016-252規(guī)定物品、產(chǎn)品中：a）全氟辛基磺酸(PFOS)及其鹽類和其相關(guān)物質(zhì)：不得含有；b）全氟辛酸(PFOA)及其鹽類：不得含有；c）C7-C8全氟烷基物質(zhì)(C7-C8 PFAS)：不得含有；d）C9-C21全氟羧酸(C9-C21 PFCAs)及其鹽類：不得含有；e）C8-C20全氟烷基物質(zhì)(C8-C20 PFAS)：不得含有。執(zhí)行日期：2017.1.1。6）與我們貿(mào)易摩擦最嚴(yán)重的美國包裝中的有毒物質(zhì)公示法案(TPCH)規(guī)定包裝或包裝部件全氟和多氟烷基物質(zhì)(PFAS)：不得檢出。正在公眾評(píng)議階段[8]?？梢钥闯鲋袊鴮?duì)于全氟化合物的管控還比較寬松，因此很多全氟化合物的使用都被得到允許，加之許多供應(yīng)商對(duì)其使用量及添加成分是商業(yè)機(jī)密，因此很難直接知悉可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。然而一旦我們的產(chǎn)品出口到國外，許多國家的法律法規(guī)是非常嚴(yán)格的，可能遭遇“綠色壁壘”。

全氟烷基化合物的主要分析包括氣相色譜類方法、液相色譜類方法、光譜法、酶聯(lián)免疫法及電化學(xué)方法。目前一些標(biāo)準(zhǔn)中，如GB 31604.35-2016《食品接觸材料及制品 全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)的測(cè)定》[9]、SN/T 2393-2009《進(jìn)出口洗滌用品和化妝品中全氟辛烷磺酸的測(cè)定 液相色譜——質(zhì)譜/質(zhì)譜法》[10]、SN/T 3544-213《出口食品中全氟辛酸和全氟辛烷磺酸鹽的測(cè)定 液相色譜——質(zhì)譜/質(zhì)譜法》[11]、SN/T 3694.1-2014《進(jìn)出口工業(yè)品中全氟烷基化合物測(cè)定 第1部分：化妝品 液相色譜——串聯(lián)質(zhì)譜法》[12]、SN/T 3694.6-2014《進(jìn)出口工業(yè)品中全氟烷基化合物測(cè)定 第6部分：油墨 液相色譜——串聯(lián)質(zhì)譜法》[13]、SN/T 3694.13-2013《進(jìn)出口工業(yè)品中全氟烷基化合物測(cè)定 第13部分：食品接觸材料 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》[14]、SN/T 3694.14-2013《進(jìn)出口工業(yè)品中全氟烷基化合物測(cè)定 第14部分：塑料制品 液相色譜——串聯(lián)質(zhì)譜法》[15]，基本采用HPLCMS/MS進(jìn)行檢測(cè)，其靈敏度高、分析對(duì)象比較廣、且能夠準(zhǔn)確定性定量，因此本研究中采用HPLC-MS/MS對(duì)多種全氟烷基化合物進(jìn)行檢測(cè)。

我國對(duì)全氟化合物的研究還處于國際發(fā)展水平，相關(guān)的管控措施也并不完善，然而，隨著全氟烷基化合物的關(guān)注度持續(xù)提升，相關(guān)政策和法規(guī)的建立只是時(shí)間問題。本文基于液相色譜——串聯(lián)質(zhì)譜法，旨在對(duì)開發(fā)檢測(cè)方法的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行探索研究，特別是色譜柱、流動(dòng)相及進(jìn)樣量對(duì)色譜圖峰形以及標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)的影響，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了用于包裝印刷材料中全氟烷基化合物檢測(cè)的液相色譜——串聯(lián)質(zhì)譜法。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器、耗材、標(biāo)準(zhǔn)品與試劑

2.1.1 儀器及耗材

儀器：Agilent 1290 II-6470超高效液相色譜三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用儀（美國Agilent公司）；電子天平（感量：0.1 mg，瑞士Mettler Toledo公司）；移液器（德國brand公司）；5804R高速離心機(jī)（德國eppendorf公司）；Milli-Q超純水儀（美國Millipore公司）；2700TH超聲波清洗器（上海安普實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）；各種規(guī)格具塞錐形瓶（德國witeg公司）；各種規(guī)格色譜柱。

2.1.2 試劑及標(biāo)準(zhǔn)品

全氟烷基化合物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(2000 μg L-1)、內(nèi)標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)品(2000 μg/L)；色譜純甲醇、乙酸銨（上海安普實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）；符合GB/T6682規(guī)定的一級(jí)水。

2.2 內(nèi)標(biāo)溶液的配制

取20 μL內(nèi)標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)品(2000 μg L-1)于10 mL容量瓶，甲醇定容，配制成濃度為4 μg L-1的內(nèi)標(biāo)溶液。

2.3 系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

取0.25 μL全氟烷基化合物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(2000 μg L-1)于50 mL容量瓶，甲醇定容，配制成濃度為10 μg L-1的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液；分取0.1、0.5、1、2、5、10 mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，加入100 μL內(nèi)標(biāo)溶液，用甲醇定容至10 mL容量瓶中，得到0.1、0.5、1.0、2.0、1.0、5.0、10.0 μg L-1系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。

3 結(jié)果與討論

3.1 色譜柱的選擇

全氟烷基化合物由于同時(shí)兼具疏水性和親水性，因此選擇C18反相色譜柱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)即可滿足化合物的分離分析。然而，雖然固定相種類相同，但粒徑、柱長、柱直徑都會(huì)影響出峰時(shí)間、峰形和分離情況。本文選擇C18 RRHD 1.8 μm×2.1 mm×100 mm（圖1a）、C18 RRHD 1.8 μm×2.1 mm×150 mm（圖1b）、C18 RRHD 1.8 μm×3.0 mm×50 mm（圖1c）進(jìn)行研究。

圖1a） C18 RRHD 1.8 μm×2.1 mm×100 mm色譜柱圖

圖1b） C18 RRHD 1.8 μm×2.1 mm×150 mm色譜柱圖

圖1c） C18 RRHD 1.8 μm×3.0 mm×50 mm色譜柱圖

圖2a） 乙酸銨-水：乙酸銨-甲醇體系中的色譜圖

圖2b） 乙酸-水：乙酸-甲醇體系中的色譜圖

圖2c） 乙酸銨：水-甲醇體系中的色譜圖

在使用C18 RRHD 1.8 μm×3.0 mm×50 mm色譜柱時(shí)，色譜峰出峰時(shí)間較晚，同時(shí)峰形較差。改用C18 RRHD 1.8 μm×2.1 mm×150 mm時(shí)，出峰位置前移，峰形得到改善。進(jìn)一步優(yōu)化，使用C18 RRHD 1.8 μm×2.1 mm×100 mm時(shí)，色譜峰出峰時(shí)間更快，同時(shí)峰形較為對(duì)稱。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)采用C18 RRHD 1.8 μm×2.1 mm×100 mm進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 流動(dòng)相體系的選擇

流動(dòng)相對(duì)于色譜峰的分離效果也是一個(gè)重要因素，甚至影響出峰情況。目標(biāo)化合物帶有COO-、SO32-等集團(tuán)，難于質(zhì)子化，故在流動(dòng)相中需要提供酸性環(huán)境以幫助目標(biāo)化合物進(jìn)行質(zhì)子化，同時(shí)采用ESI-模式進(jìn)行全掃描。實(shí)驗(yàn)中加入乙酸銨和乙酸進(jìn)行酸性調(diào)節(jié)。當(dāng)采用①乙酸銨-水：乙酸銨-甲醇體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，色譜峰分離度較好、出峰均在18 min內(nèi)完成。當(dāng)采用②乙酸-水：乙酸-甲醇體系時(shí)，色譜峰分離度沒有體系①效果好，并且出峰較慢，均在20 min內(nèi)完成，因此采用乙酸銨體系進(jìn)行酸度調(diào)節(jié)可以獲得滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，乙酸銨在甲醇中的溶解度隨著溫度升高而增大，在溫度較低的環(huán)境，例如冬天的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，乙酸銨容易在甲醇中析出，產(chǎn)生微小結(jié)晶，當(dāng)隨著流動(dòng)相進(jìn)入系統(tǒng)會(huì)液相堵塞系統(tǒng)、堵塞色譜柱，使液相系統(tǒng)的壓力波動(dòng)較大，同時(shí)在樣品采集過程中壓力不斷增大會(huì)影響出峰時(shí)間穩(wěn)定性、出峰峰形。由于乙酸銨與水是互溶的，溫度對(duì)其溶解度影響較小，進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，采用③乙酸銨：水-甲醇體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采用該體系時(shí)，其出峰時(shí)間與體系①相比，差別較小，均在17.5 min內(nèi)完成出峰，同時(shí)峰形的影響較小。而采用該體系可以有效解決乙酸銨在甲醇中靈敏度的問題，故后續(xù)實(shí)驗(yàn)采用體系③進(jìn)行。

3.3 進(jìn)樣量選擇

進(jìn)樣量對(duì)液相體系影響較大，特別是其中涉及到的溶劑效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行10 μL和5 μL進(jìn)樣量進(jìn)行研究。結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)樣量為10 μL時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的溶劑效應(yīng)，峰不僅出現(xiàn)裂分，并且出現(xiàn)變形（如圖3b所示）。當(dāng)用甲醇對(duì)標(biāo)樣進(jìn)行稀釋或者降低進(jìn)樣量時(shí)，峰形得到明顯改善（如圖3a所示），因此后續(xù)實(shí)驗(yàn)采用5 μL進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖3a） 進(jìn)樣量為5 μL的色譜圖

圖3b） 進(jìn)樣量為10 μL的色譜圖

3.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

在最優(yōu)條件下，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立，具體結(jié)果如表1所示，所有物質(zhì)的線性相關(guān)系數(shù)均在0.99以上。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線建立的具體結(jié)果

4 結(jié)論

本文利用液相色譜——串聯(lián)質(zhì)譜法對(duì)全氟烷基化合物進(jìn)行檢測(cè)，著重研究色譜柱、流動(dòng)相及進(jìn)樣量對(duì)色譜峰峰形、出峰時(shí)間等的影響，并完成相關(guān)檢測(cè)方法的開發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均大于0.99。該方法有望為包裝印刷材料中全氟烷基化合物檢測(cè)和篩查提供技術(shù)保障和技術(shù)支撐，填補(bǔ)相關(guān)技術(shù)空缺。