全氟化合物的液相色譜-串聯質譜檢測方法研究

張靜潔，李運運

（上海天祥質量技術服務有限公司，上海200237）

0 引言

全氟化合物作為一種最難降解的有機化學污染物之一，持久存在于環境中，具有高生物蓄積性和多種毒性，被生物體攝入后與蛋白質鍵合，存在于血液中，并在肝臟、腎臟、肌肉等處蓄積，呈現出顯著的生物富集性，嚴重威脅著人類生存的環境及身體健康。此外，因其遠距離環境遷移能力而導致的全球性污染也引起全世界范圍的廣泛關注。

當前，在全球范圍內已經有多個國家提出相應的法律法規對其進行使用約束。2006年1月，美國環保署提出了全氟辛酸銨（PFOA）自主削減計劃。2006 年12 月27 日，歐洲議會和部長理事會聯合發布《關于限制全氟辛烷磺酸銷售及使用的指令》（2006/122/EC），該指令是對理事會《關于統一各成員國有關限制銷售和使用禁止危險材料及制品的法律法規和管理條例的指令》（76/769）的第三十次修訂，限制全氟辛烷磺化物（PFOS）在產品、半成品、零件及用于特定零部件中及產品的涂層表面（如紡織品中的使用），要求：對銷售和使用的物質和制劑中PFOS 的質量分數≤0.005%（50 ppm）；半成品、物品或零部件中的PFOS 質量分數≤0.1%（1 000 ppm）；對紡織品和其他涂層材料，PFOS的單位面積質量≤1μg/m2。2011 年3 月2 日，歐盟委員會公布第207/2011 號法規，將原第53 項PFOS 從REACH 法規附件XVII 中刪除，因為該物質已被認定為持久性有機污染物質（POPs），應禁止生產及銷售，但對紡織品或其他涂層材料的限量要求仍舊為＜1 μg/m2。2017 年6 月15 日，REACH 法規 附件XVII 新增第68項關于PFOA的限制，當物品或混合物中PFOA（包括其鹽類）的質量濃度≥25 μg/L 或PFOA 相關物質的質量濃度≥1 000 μg/L 時不得投放市場，此要求自2020 年7 月4 日執行；部分其他全氟化合物（PFCs）也被列入REACH 高度關注物質。鑒于PFCs 的危害，全球各大服裝品牌采取了PFCs 淘汰行動，發布分階段淘汰聲明以應對PFCs帶來的健康與環境問題。除此之外，STANDARD 100 by OEKO-TEX?、Bluesign、GOTS 等國際認證以及ZDHC-MRSL 也對紡織品及紡織染整助劑中的PFCs 的限制逐步擴充，從最初的PFOA、PFOS 擴充至PFOA、PFOS的鹽類及其衍生物[3]。

針對全氟化合物的檢測方法，常用的有GB/T 31126—2014《紡織品 全氟辛烷磺酰基化合物和全氟羧酸的測定》（LC-MS/MS）、GB/T 24169—2009《氟化工產品和消費品中全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）的測定 高效液相色譜-串聯質譜法》、SN/T 2392—2009《進出口化工產品中全氟辛烷磺酸的測定 液相色譜-質譜/質譜法》（HPLC/TOF/MS）及氣相色譜-質譜法（GC-MS）等。其中，串聯質譜是文獻報道中使用最廣泛的全氟類化合物定量檢測方法，雖然所用檢測設備較為昂貴，但該方法的選擇性和靈敏度卻很高，對樣品的前處理要求較低，檢測范圍大，檢測極限低，得到國內外研究者的青睞。

然而，關于紡織染整助劑中PFCs 的檢測文獻報道卻較少。本文針對紡織染整助劑中的7 種全氟化合物建立了液相色譜-串聯質譜檢測方法，并對樣品前處理、流動相等條件進行了優化，希望研究結果可為相關研究人員提供幫助。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

高效液相色譜串聯四級桿質譜儀，配有電噴霧離子源（API 3200）；超聲波，工作頻率40 kHz。

1.1.2 試劑

7 種PFCs 標準品（詳見表1），乙腈、甲醇、乙酸銨均為色譜純。分別稱取適量PFCs 標準品，用甲醇配制成單標標準儲備液。分別吸取適量PFCs單標標準儲備液，用甲醇配制成質量濃度為20 mg/L的一級混合標準中間溶液，然后吸取適量的一級混合標準中間溶液用甲醇配制成質量濃度為0.1 mg/L的二級混合標準中間溶液，臨用前用甲醇稀釋成質量濃度分別為0.4 、1、2、5、10 μg/L 的標準工作溶液。

1.2 樣品處理

準確稱取0.2 g 試樣（精確至0.01 g），置于提取器中，加入10.0 mL甲醇，加塞密閉。將提取器置于超聲波浴常溫提取30 min 后，冷卻至室溫，用一次性注射器將樣品溶液通過0.45μm再生纖維過濾頭過濾至樣品瓶中，用甲醇稀釋10 倍后進行HPLCMS/MS分析。

1.3 儀器分析條件

1.3.1 色譜條件

C18 柱，2.1 mm ×150 mm，粒徑3.5 μm 或相當者。流動相，5 mmol/L 乙酸銨溶液（A）與乙腈（B）。洗脫梯度：0～20 min，70%～0%，A；20～25 min，0%，A；25～25.1 min，0%～70%，A；25.1～30 min，70%，A。流速0.3 mL/min，柱溫40 ℃，進樣量10μL。

1.3.2 質譜條件

離子源ESI，離子源溫度為400 ℃，電離電壓為-4 500 V，檢測模式為多反應檢測模式（MRM）。其中，7 種全氟化合物的定性定量離子對及儀器參數見表1。

表1 PFCs 的定性定量離子對及儀器參數

2 結果與討論

2.1 樣品提取

稱取0.2 g紡織染整助劑于50 mL試管中，分別加入10 mL甲醇、乙腈與四氫呋喃到空白基質樣品中，加入混合標品，在室溫下使用常見頻率40 kHz的超聲波提取器對空白加標樣品提取30 min，提取液經再生纖維素濾膜過濾后用甲醇稀釋10倍進樣分析，平行測定5 個樣品，每個樣品平行測定6 次。考察不同提取溶劑對7 種全氟化合物的萃取效果的影響時發現：對大部分化合物來說，用甲醇做提取溶劑，萃取效率相對較好，且縱觀國內外的標準與相關文獻資料，用于全氟化合物的提取溶劑基本是甲醇。因此，本試驗采用甲醇做提取溶劑。

以甲醇為提取劑，比較不同時間對超聲提取效果的影響，發現7 種全氟化合物的提取率在超聲提取時間達到30 min 后，再延長超聲時間至90 min時，對提取效果的影響較小，因此本文確定超聲提取時間為30 min。然后，再以甲醇為提取劑，超聲時間30 min，比較樣品在常溫、40 ℃、60 ℃下的提取效果發現，提取溫度對7種全氟合物的萃取效率的影響很小，目標物濃度標的變化不大。因此，選擇在室溫條件下進行超聲提取。

2.2 色譜條件優化

采用乙酸銨緩沖溶液以改善色譜峰性，通過優化流動相的梯度洗脫條件，使7 種PFCs 在20 min內得到分離。當流動相水相中未加乙酸銨時，PFCs幾乎沒有質譜信號響應，說明PFCs 無法有效地進行離子化；而在水相中加入5 mmol 的乙酸銨時，各個化合物的響應已經滿足要求。由于鹽離子的濃度越大，對柱子的傷害越大，所以本文選5 mmol 乙酸銨。再次調整流動相，除了水相加入乙酸銨外，有機相乙腈中加入5 mmol 乙酸銨。與不加乙酸銨相比，對各個離子的峰性與響應變化不大，因此只在水相中加入乙酸銨。

2.3 線性關系、檢出限及測定低限

在2.1 和2.2 條款所確定的在常溫下以甲醇為提取溶劑、超聲提取時間為30 min 的儀器條件下，對質量濃度分別為0.4、1、2、5、10 μg/L 的7 種PFCs標準工作溶液進行分析測定，發現濃度與響應值具有良好的線性關系，相關系數R2大于0.995；檢出限的測定方式是以3倍信噪比物濃度分析而得，7種全氟化合物的檢出限范圍為0.04～0.10 mg/kg。根據檢出限和方法條件可計算得到7 種全氟化合物的方法測定低限為0.14～0.33mg/kg，可以滿足ZDHC 對于全氟化合物的限制要求。

2.4 回收率和重復性測試

本試驗分別將液體、膏狀與粉末三種助劑樣品加入混合標準溶液后進行檢測，其添加量分別為0.2、1、5 mg/kg，對每個添加劑的混合溶液水平平行測定6 次。計算得到試樣的回收率和相對標準偏差分別見表2、表3 和表4。由表2～表4 可知：液體助劑的加標回收率為77%～109%，相對標準偏差RSD 在2%～8%；膏體助劑回收率為89%～111%，相對標準偏差RSD為3%～9%；粉末助劑回收率為68%～110%，相對標準偏差RSD 為3%～15%。由于液體基質干擾較小，且樣品比較均勻，故液體基質的回收率最好，相對標準偏差較小；粉末樣品基質干擾大，在質譜檢測時產生離子增加或者抑制，回收率范圍較大，粉末顆粒的不均勻也導致加標回收的相對偏差較大；膏體的樣品基質處于兩者之間，結果也處于兩者之間。對于紡織染整助劑的這三種基質，檢測方法的精密度和回收率都較好，能夠滿足檢測分析要求。

表2 液體助劑中7種全氟化合物不同質量加標濃度的回收率與精密度

表3 膏狀助劑7種全氟化合物不同加標濃度的回收率與精密度

表4 粉末助劑中7種全氟化合物不同質量加標濃度的回收率與精密度

3 結論

（1）建立紡織染整助劑中全氟化合物的分析技術和方法，可以有效地控制和消除紡織產業鏈中全氟化合物的污染問題。

（2）利用液相色譜-串聯質譜分析方法，在優化色譜質譜條件、前處理條件等系統研究的基礎上，可以實現紡織染整助劑中7種全氟化合物的快速分析。該方法前處理簡單，提取效果好，回收率高，精密度好，符合確證分析檢測要求，可以廣泛應用于紡織染整助劑不同基質中全氟化合物的測定。