典型全氟有機酸類化合物的樣品前處理與分析方法研究進展

賀錦燦, 張詩韻, 蘇榆媛, 宋嘉怡, 毋福海

(廣東藥科大學公共衛(wèi)生學院, 廣東 廣州 510310)

全氟化合物(perfluorochemicals, PFCs)是指化合物分子中與碳原子連接的氫原子全部被氟原子所取代的一類有機化合物,化學通式為F(CF2)n-R,其中R為親水性官能團。PFCs主要包括全氟烷基羧酸類、全氟烷基磺酸類等全氟有機酸,全氟烷基磺酰胺類和全氟調(diào)聚醇等。過去幾十年,PFCs被廣泛用于食品包裝、電子產(chǎn)品、不粘鍋涂層、紡織品、潤滑劑、表面活性劑等領域。PFCs具有持久性、難降解性和生物累積性,其污染已經(jīng)遍布全球,廣泛分布在水體、土壤、大氣、各類生物等中,甚至在偏遠地區(qū)的人群中也存在[1]。研究[2]表明,PFCs具有肝毒性、胚胎毒性、生殖毒性、神經(jīng)毒性,其毒理學研究還處于初始階段,已成為公共衛(wèi)生安全領域關注的對象。

全氟辛烷磺酸(perfluorooctanesulfonate, PFOS)和全氟辛烷羧酸(perfluorooctanoic acid, PFOA)是全氟有機酸的典型代表,也是PFCs前體物的最終降解產(chǎn)物,檢出率最高,備受研究者關注。2006年10月25日,歐盟議會[3]通過限制使用PFOS的指令2006/122/EC,標志著歐盟正式全面禁止PFOS在商品中的使用。2009年5月PFOS被列入持久性有機污染物(persistent organic pollutants, POPs)名單[4]。2007年,在美國環(huán)保署的倡導下,3M、杜邦等公司鑒定了PFOA削減協(xié)議,同意分階段停止使用PFOA,并于2015年全面禁用PFOA。目前,世界各國對PFOS和PFOA的危害和污染已達成共識。歐洲議會和理事會[5]修改指令規(guī)定內(nèi)陸地表水中PFOS及其衍生物的含量限制為0.65 ng/L,美國環(huán)保署[6]飲用水指南規(guī)定PFOA的限值為70 ng/L。我國規(guī)定飲用水中氟化物含量不得超過1.0 mg/L,但尚未制定PFOS和PFOA單體的限值[7]。

我國關于PFCs的分析研究落后于國際發(fā)展水平,相關出口產(chǎn)品難免遭遇“綠色壁壘”,相關分析技術的發(fā)展非常迫切。PFCs樣品基體復雜多樣,環(huán)境污染、食品安全監(jiān)控以及毒性研究通常需要大量樣本和痕量甚至超痕量水平的分析,已經(jīng)成為分析化學研究的難點[8]。近年PFOS和PFOA的前處理及分析技術具有較大發(fā)展。本文簡介了PFOS和PFOA的特性,綜述了PFOS和PFOA的前處理及分析方法,并對存在的問題及發(fā)展趨勢進行展望,以期為PFOS和PFOA的監(jiān)測、分析研究及標準制定提供參考。

圖 1 (a) PFOS和(b) PFOA的結構式Fig. 1 Chemical structures of (a) perfluorooctanesulfo-nate (PFOS) and (b) perfluorooctanoic acid (PFOA)

1 PFOA與PFOS的特性

PFOS和PFOA的分子結構式見圖1。由于PFOS和PFOA分子中烷烴鏈上的氫原子全部被氟原子取代,氟原子電負性很強,吸電子能力強。碳氟鍵的極性很強,因此PFOS和PFOA具有較高的穩(wěn)定性、難以被水解、光解及生物降解。有研究[9]報道,PFOS僅在高溫下焚化才能發(fā)生裂解,而PFOA在一般的化學、生物或光解條件下,僅分解為二氧化碳、氨氣和惰性氣體C7F15H。

由于難以脫氟降解,且疏水疏油,PFOA和PFOS在生物體內(nèi)的蓄積模式與有機氯農(nóng)藥和二噁英等POPs不同。這些PFCs進入生物體后,優(yōu)先與蛋白質結合,如在血漿中與血漿白蛋白結合,在肝臟中與脂肪酸結合蛋白結合,其余的累積在脾臟、肌肉等組織中,其中在肝臟和血液中的含量最高[10]。

PFOS和PFOA具有表面活性,在水中具有一定的溶解度(PFOS為0.57 g/L, PFOA為4.7 g/L),目前在全球范圍的地表水、地下水和海水中均發(fā)現(xiàn)存在PFOS和PFOA的污染,這些PFCs在環(huán)境中遷移及在生物體中富集,使其毒性更強[11]。此外,雖然這些PFCs的存在量很小,但是在大氣中穩(wěn)定存在,不易降解,具有很強的紅外線吸收能力,能吸收大量的地表及低空熱輻射能,對全球變暖具有潛在的影響。

2 樣品前處理技術

2.1 液液萃取法

液液萃取(liquid-liquid extraction, LLE)法又稱溶劑萃取法或抽提法,是一種經(jīng)典的樣品前處理技術。其原理是利用不同組分在兩種不相溶溶劑中分配系數(shù)或溶解度的不同,將待測物質與基質分離。LLE法的優(yōu)點是常溫操作,條件簡單,操作方便,缺點是需要較多人力,有機溶劑消耗量較大,易對環(huán)境造成二次污染?；撬峄臉O性大于羧基的極性,對于同一種萃取溶劑而言,PFOS比PFOA更容易被萃取。因此,目前LLE法多用于固體和半固體生物樣品(如動物組織樣品),以及液體樣品(如水體、母乳、血清)中PFOS的萃取[12,13]。文獻報道中多使用甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether, MTBE)作為生化樣品的萃取劑。如Zhang等[13]使用MTBE萃取生物油、生物油改良土壤和植物中的PFCs,但回收率不高。

LLE法設備簡單,但操作繁瑣,有機溶劑消耗量大,萃取效率較低,易發(fā)生乳化,為了提高萃取效率,通常與超聲萃取、固相萃取等其他方法結合[14,15]或者采用液液微萃取的形式[16,17]。為了克服傳統(tǒng)LLE的缺點,閆萌萌等[17]開發(fā)了一種離子液體分散液液萃取法,僅用220 μL離子液體即可提取食品接觸材料遷移液中的PFOS和PFOA,結合使用渦旋和離心,整個萃取過程只花費6 min,大幅度縮短了前處理時間,且減少了有機溶劑的用量。

2.2 SPE法

SPE是一種經(jīng)典的樣品前處理技術。其基本原理是利用待測組分在固相填料中的選擇性吸附和洗脫,以達到分離和富集的目的。SPE的優(yōu)點是萃取時間短,有機溶劑使用量少,集萃取和凈化為一體,缺點在于小柱造價高,分析成本高。常見的SPE柱包括商品化的弱陰離子交換柱(weak-anion exchange chromatography, WAX)[18-21],親水親油平衡柱(hydrophile-lipophile balance, HLB)[22,23]和C18柱[24],也有學者自制SPE柱,如羧基化碳納米粒子小柱[25]、聚酰胺萃取小柱[26]等。其中,WAX柱對大多數(shù)PFCs的萃取效果最好,而HLB柱更適合萃取長鏈PFCs[27]。

傳統(tǒng)的SPE多采取離線操作的方式進行,存在費時、準確性不高等缺點。因此,有研究者采用在線SPE技術[28,29]。例如,Munoz等[23]建立了在線SPE-LC-MS/MS聯(lián)用法,所需樣品量少(25 μL),檢出限低(ng/g級),該方法成功測定了南極洲海鳥血清中包括PFOS和PFOA在內(nèi)的26種PFCs。在線SPE不僅保留了傳統(tǒng)離線SPE的優(yōu)點,而且實現(xiàn)了樣品提取分析一體化,減少了前處理手工操作,避免離線操作中間過程帶來的誤差,提取液全部用于分析,富集倍數(shù)高,因此是未來發(fā)展的方向。

2.3 固相微萃取法

固相微萃取(solid-phase microextraction, SPME)克服了傳統(tǒng)樣品前處理技術的缺陷,集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體,大大加快了分析檢測的速度[30-34]。例如,Deng等[32]自制C18陰離子交換吸附劑修飾的精細金屬探針作為SPME探針,將探針插入大型溞中50 μm,通過反相離子交換機理富集PFOS和PFOA,僅60 s即可完成采樣。為了提高SPME的萃取容量,簡化操作流程,Huang等[33]提出了基于整體吸附材料的纖維束固相微萃取技術(MMF-SPME)。整體吸附材料通過氟-氟親和及陰離子交換反應有效萃取全氟羧酸,與傳統(tǒng)的涂層纖維SPME相比,MMF-SPME中的纖維束含有較多的萃取介質,對全氟羧酸類物質的萃取效率更高、消耗樣品及有機溶劑更少。

與SPE相比,SPME具有樣品、有毒有害試劑用量少等優(yōu)勢,但SPME裝置的萃取頭成本較高,涂層易流失,重復性較差,使用壽命有限,多次使用可能存在交叉污染等問題。

2.4 超聲萃取法

超聲萃取法是利用超聲波的空化作用、機械效應和熱效應等多級效應增大分子的運動頻率和速度,增加溶劑的穿透力,加速樣品基質內(nèi)有效物質的釋放、擴散和溶解,從而提高萃取效率的方法[35-38]。該方法簡單,快速,能一次處理多個樣品,與LLE結合使用,可以減少溶劑消耗,簡化傳統(tǒng)LLE的操作步驟。Xiang等[36]以谷物、胡蘿卜等可食用作物為實驗對象,比較了用3種溶劑(MTBE、乙腈/水、四氫呋喃/水)進行超聲萃取,及用3種SPE小柱(WAX、弗羅里硅土柱、HLB)進行凈化的效果,發(fā)現(xiàn)采用乙腈/水為溶劑進行超聲萃取及WAX進行凈化能獲得最佳回收率。超聲萃取法的缺點在于只適用于簡單樣品的前處理,對于生物樣品等復雜樣品的適用性需進一步研究。

2.5 QuEChERS法

母乳、動物組織等復雜的生物樣品,基質復雜,在樣品測定前需要凈化。QuEChERS是由美國農(nóng)業(yè)部Anastassiades教授[39]等于2003年開發(fā),用于除雜凈化的快速樣品前處理技術。其原理與HPLC和SPE相似,是利用吸附劑填料與基質中的雜質相互作用,吸附雜質,從而達到凈化的目的。QuEChERS方法大致可以分為以下4個步驟:樣品粉碎、乙腈提取、硫酸鎂等鹽除水和乙二胺-N丙基硅烷等吸附劑除雜。該方法具有溶劑使用量少、污染小、操作簡單、處理速度快、回收率高等優(yōu)點[40-44]。目前報道用于母乳中PFCs的前處理主要依賴于SPE提取和凈化。傳統(tǒng)的SPE雖然凈化效果好,但操作繁瑣,耗時長。為了克服該問題,李磊等[40]采用乙腈提取母乳中的PFCs,母乳中的脂肪和水分分別通過QuEChERS脂質體凈化包和高鹽試劑包除去,得到的凈化液經(jīng)氮吹定容后能直接用于LC-MS/MS分析,該方法具有操作簡單、重現(xiàn)性好、回收率高等優(yōu)點,為復雜樣品中PFCs的分析前處理提供了新的思路。蜂蜜的成分非常復雜,含有約70%的果糖和葡萄糖、約20%的水分,非常適合QuEChERS處理。李帥等[41]采用改進的QuEChERS方法對蜂蜜進行前處理,用含1.5%(體積分數(shù))甲酸的乙腈溶液振蕩提取PFCs,用氯化鈉/硫酸鎂除去水分,C18和N-丙基乙二胺吸附劑除去糖類物質,蜂蜜中20種PFCs的提取在16 min內(nèi)即可完成,簡化了前處理流程,縮短了分析時間。QuEChERS方法所使用的儀器設備簡單(主要為離心機和離心管)、溶劑使用量少(只使用乙腈,價格低),但是,對于含水量低或者脂肪含量高的樣品,凈化效果不理想,提取效率低、凈化過程損失較大。

表 1 不同分析方法檢測PFOS和PFOA的比較

RRS: resonance Rayleigh scattering; ELISA: enzyme-linked immunosorbent assay; VALLME: vortex-assisted liquid-liquid microextraction; μSPE: micro-solid-phase extraction; SPME: solid-phase microextraction; PFCs: perfluorochemicals.

除了以上介紹的5種前處理方法外,逆固相分散萃取法和超臨界流體萃取法等其他樣品前處理技術也用于PFOS及PFOA的分析前處理。目前研究者關注較多的是針對樣品中PFOS和PFOA的富集和萃取,對樣品基質的凈化研究較少。環(huán)境、食品、生物等復雜樣品的基質凈化及其對測定結果的影響還需進一步研究。

3 分析方法

PFOS和PFOA的分析方法包括GC(或GC-MS)法[45-50]、LC(或LC-MS)法[51-58]、MS法[31,32,59-63]、光譜法[64-76]、酶聯(lián)免疫法[77-79]和電化學法[80-83]等。表1為這些方法部分應用實例的樣品前處理方法、檢出限及優(yōu)缺點。

3.1 色譜-質譜法

3.1.1GC和GC-MS法

GC法是一種以氣體為流動相的色譜法,具有柱效高、分析速度快,儀器成本適中等優(yōu)點,被廣泛應用。GC適合易于氣化的化合物的分析,而PFOA和PFCS沸點高,難以揮發(fā),因此在GC分析前通常需要進行衍生化。GC法測定PFOA/PFOS的前處理過程繁瑣,衍生化后生成其他物質,因此還需進行凈化,在PFOA/PFOS的檢測應用受到一定的限制。但是,GC法與電子捕獲檢測器配合使用,對含氟有機物PFOA/PFOS具有較高靈敏度和檢測速度。衍生方法包括形成脂類衍生物的烷基化反應、形成酰胺類衍生物的酰胺化反應或硅烷化反應。其中,烷基化試劑有碘甲烷、芐基溴、重氮甲烷、三氟化硼-甲醇、乙酰氯-甲醇、硫酸-異丙醇、氯甲酸異丁酯、離子對試劑四丁基氫氧化銨等;酰胺化試劑有2,4-二氟苯胺、3,4-二氯苯胺等;硅烷化試劑有三甲基氯硅烷等。夏靜芬等[45]使用2,4氟苯胺為衍生劑,N,N′-二環(huán)己基碳二亞胺為脫水劑,9種全氟羧酸均可發(fā)生衍生反應生成酰胺衍生物,據(jù)此建立了柱前衍生-GC-電子捕獲法同時測定水中9種全氟羧酸,檢出限為0.62～1.38 μg/L。由于磺酸基團的強離子性(pKa<1), PFOS的衍生化條件比較苛刻[46]。Lü等[47]選用N,O-雙(三甲基硅基)三氟乙酰胺(BSTFA)為硅烷化試劑進行PFOS衍生,反應需要在加熱、無水的條件下進行。

GC-MS集成了GC的分離技術和MS的檢測技術的優(yōu)點。特別是負化學電離源(NCI)模式具有較高的選擇性,可以提高分析結果的準確性[48-50]。Naile等[48]以重氮甲烷為衍生化試劑,將PFOA衍生為全氟辛酸甲酯,通過氣相色譜-負化學電離質譜(GC-NCI-MS)法可以檢測到8種同分異構體。Ye等[49]對樣品進行磁性SPE萃取和微波輔助衍生后,結合GC-MS技術實現(xiàn)了PFOA的分析,方法的線性范圍為0.055～0.086 μg/L。PFOS和PFOA的極性大,不易揮發(fā),因此在GC-MS分析前通常需要進行衍生化,前處理過程繁瑣。總體來說,GC-MS儀器相對普及,使該方法具有一定的實用性。

3.1.2HPLC和HPLC-MS(/MS)法

PFOA/PFOS本身沒有紫外吸收基團和熒光基團,因此,除了LC-電導檢測法外,使用HPLC對PFOA/PFOS分析必須先對樣品進行衍生化前處理,接上一些紫外吸收或熒光的基團,再結合紫外檢測器或熒光檢測器進行分析[51,52]。例如,單國強等[52]選用3,4-二氯苯胺為衍生化試劑,通過碳二亞胺合成法,將PFOA轉化為酰胺化衍生物,該物質在255 nm處具有紫外吸收,因此可以用LC-UV方法進行定性和定量分析。

HPLC-MS分析方法不需要進行衍生化,具有較高的靈敏度,而且能根據(jù)不同的測試情況選擇不同的離子源,如電噴霧電離(electrospray ionization, ESI)、大氣壓化學電離(atmospheric pressure chemical ionization, APCI)、大氣壓光電離(atmospheric-pressure photoionization, APPI)等,應用較為廣泛。HPLC-MS方法的選擇性比MS/MS差,且復雜樣品的分析容易出現(xiàn)基質干擾,因此在利用HPLC-MS進行分析前,應凈化基質,有效去除干擾[53,54]。Concha-Graa等[54]將渦旋輔助液液微萃取(vortex-assisted liquid-liquid microextraction, VALLME)與LC-靜電場軌道阱高分辨率質譜(LTQ-Orbitrap HRMS)聯(lián)用檢測海水中的PFOS和PFOA,檢出限為0.7～6 ng/L。HPLC-MS檢測水中的PFCs準確度高,但對于生物組織等復雜基質,則出現(xiàn)較差的精密度和回收率,因此該方法的適用范圍需進一步探索。

HPLC-MS/MS法是文獻報道最多的一種檢測PFOS/PFOA的方法,其突出的優(yōu)點是:能提供比單級MS更詳細的結構信息,定性更加準確;選擇性和靈敏度高,對PFOS/PFOA的檢出限為μg/L級別[55-58]。如果配合凈化富集濃縮等合適的前處理技術(離線SPE、SPME及在線SPE等),能檢測到ng/L的樣品含量。例如,Lashgari等[55]將表面活性劑為模板的介孔材料MCM-41作為微固相萃取(μSPE)吸附劑,該吸附劑裝入多孔聚丙烯膜袋后,可以阻止基質內(nèi)的大體積化合物進入膜袋中,從而達到凈化樣品的目的。與LC-三重四極MS法結合,對環(huán)境水樣中的PFOA進行分析,檢出限低至0.02～0.08 ng/L。Liang等[56]以十六烷基二甲胺修飾的磁性納米粒子作為磁性SPE材料,用HPLC-ESI/MS/MS測定環(huán)境水中6種PFCs。由于疏水作用和靜電作用,該磁性材料對PFCs具有很高的富集作用。該方法的檢出限低至0.03～0.05 ng/L。Zabaleta等[57]將超聲、SPE和LLE結合,發(fā)展了一種超聲固液萃取的前處理方法,與LC-MS/MS聯(lián)用,同時分析了魚肝、魚肉組織和貽貝中14種PFCs和10種潛在前體物,檢出限分別為0.1～2.7 ng/g、0.1～3.8 ng/g和0.2～3.1 ng/g。

為了克服離線SPE操作繁瑣、可能帶來樣品損失的問題,Barreca等[58]利用Oasis WAX在線SPE柱對樣品進行萃取和洗脫后,直接進入HPLC-MS/MS中分析,減少了人為操作,避免了離線SPE可能帶來的誤差。雖然在線SPE的自動化程度高,但是商品化的在線SPE裝置選擇范圍有限,檢出限不如離線SPE。HPLC-MS/MS技術成熟,靈敏準確,缺點是有時候會過度檢出,且儀器較為昂貴,需要專業(yè)人員進行儀器操作和維護。

3.1.3直接MS分析法

色譜-質譜聯(lián)用分析方法中色譜分離過程需要耗費一定時間,一些研究者為了縮短時間,對樣品進行前處理后,直接進MS儀進行分析。MS用于PFOS和PFOA的分析中,發(fā)展較前沿的前處理技術,包括SPME和基質分散SPE等[31,32,59-62]。例如,Deng等[32]對精細金屬探針進行C18陰離子交換吸附劑修飾,制成SPME探針,與ESI電噴霧MS聯(lián)用,應用于小生物大型溞中PFOS和PFOA的分析,檢出限分別為0.02和0.03 μg/L。由于低相對分子質量數(shù)化合物的基質干擾問題,基質輔助激光解析電離飛行時間質譜(MALDI-TOF-MS)在小分子物質的分析中存在一定難度。Wang等[59]將金屬-有機骨架作為吸附劑及基質,與MALDI-TOF-MS聯(lián)用,建立了快速分析PFOS的MS法。該方法較好地利用了MALDI-TOF-MS的高靈敏度,同時金屬-有機骨架作為SPE材料解決了基體干擾問題,并對目標物具有富集作用,因此獲得了較低的檢出限。Rao等[60]將N-摻雜的石墨烯量子點為基質,通過MALDI-TOF-MS分析了水和魚血中的PFOS。與傳統(tǒng)的基質相比,N-摻雜的石墨烯量子點中具有多種形態(tài)的N及π共軛結構,能提高解析/離子化效率。直接MS分析省去了色譜分離過程,節(jié)省了時間及流動相的消耗,避免了流動相與流動相管線中可能存在的待測物干擾[63]。但是高分辨率MS儀價格昂貴,維護成本高,難以用于常規(guī)實驗室的日常檢測,其推廣具有較大的難度。

3.2 光譜法

3.2.1比色法

比色法是通過比較或測量有色物質溶液顏色深度來確定待測組分含量的方法,不需要任何儀器設備,通過肉眼觀察溶液顏色變化即可對待測組分進行檢測。比色法具有簡單、快速等特點,因此在分析中具有重要的應用[64-66]。為了提高金納米粒子(Au NPs)比色法的選擇性,Niu等[65]發(fā)展了一種以巰基修飾的聚乙二醇和巰基修飾的全氟烷烴金納米粒子(Au@PEG-F NPs)為探針的比色法檢測PFCs。Au@PEG-FAu NPs能較好地分散在聚乙二醇中,向體系中加入PFCs后,由于F-F親和作用,PFCs吸附在Au@PEG-F NPs表面,進而因全氟碳層的超疏水作用,探針發(fā)生團聚,引起顏色和吸收光譜的改變,據(jù)此實現(xiàn)了PFCs的高選擇性檢測。該方法的檢出限為10 μg/L,可直接應用于實際水樣中PFCs的分析。

基于Au NPs的比色法,可以通過肉眼觀察溶液顏色的變化估測PFCs的濃度,但是判定結果可能受個體差異及光線等周圍環(huán)境的影響。Fang等[67]建立了一種基于智能手機APP檢測PFOA和PFOS的方法。先對樣品進行液液萃取處理,疏水離子對(乙基紫-PFOS或乙基紫-PFOA)被萃取到乙酸乙酯中,有機相顯現(xiàn)顏色變化,再通過手機相機和APP直接讀取樣品中PFOS或PFOA的濃度。在分析之前進行約30 min的SPE或者5 min的雙液相萃取(dual-LPE)前處理,可以消除水樣中無機離子的干擾。該方法用于自來水和地表水中PFOA和PFOS的檢測,檢出限為10 μg/L;采用SPE濃縮凈化,檢出限低至0.5 μg/L。

比色法減少了傳統(tǒng)方法中對儀器的依賴,簡便快捷,靈敏度高,成本低廉。但是比色法不適合復雜基質樣品的分析,真正應用于實際檢測中,還需要解決方法靈敏度和分析體系抗干擾能力等問題。

3.2.2熒光法

熒光光譜法具有靈敏度高、特性參數(shù)多和動態(tài)范圍寬的特點。PFOA和PFOS不具有熒光發(fā)射性質,熒光法用于PFOA或PFOS分析主要基于PFOA或PFOS與熒光染料或熒光量子點相互作用,出現(xiàn)熒光猝滅或增強的現(xiàn)象[68-71]。除PFCs外,其他物質也可能對熒光物質起猝滅作用,使結果出現(xiàn)假陽性。為了降低假陽性,Cheng等[70]采用熒光先猝滅后恢復(off-on)的策略對PFOA和PFOS進行檢測。如在pH 6.09的Britton-Robinson緩沖溶液中,鹽酸小檗堿使碳點發(fā)生熒光猝滅,加入PFOS后,由于PFOS與鹽酸小檗堿的相互作用強于鹽酸小檗堿與碳點,因此熒光恢復,恢復程度與PFOS濃度存在線性關系,該方法對PFOS的檢出限為21.7 nmol/L。為了提高分析選擇性,Jiao等[71]制備了一種集樣品富集和檢測為一體的PFCS分子印跡熒光量子點探針。該熒光探針捕獲PFOS后,通過檢測其熒光強度即可得知PFOS的含量,該方法具有簡便、快速、選擇性好、抗干擾能力強,對血清和人尿樣品中PFOS的檢出限分別為66和85 pg/L。與LC-MS/MS法相比,該方法更為方便,適合于現(xiàn)場使用。

熒光法的儀器簡單,檢測限低,但容易受環(huán)境干擾,需解決干擾問題。PFOS和PFOA自身不具有熒光性質,需開發(fā)間接的熒光分析方法。

3.2.3共振瑞利散射法

共振瑞利散射(RRS)法是20世紀90年代發(fā)展起來的一種分析技術,具有操作簡便,靈敏度高等優(yōu)點。目前RRS在分析化學中的應用主要是利用染料生色團在生物大分子上的聚集作用,或具有相反電荷的兩種離子通過靜電引力、疏水作用力和電荷轉移作用等作用形成離子締合物,引起共振瑞利散射增強或改變。譚克俊課題組發(fā)現(xiàn),維多利亞藍[72]、尼羅藍[73]、健那綠[74]、結晶紫[75,76]等陽離子染料,能與PFOA或PFOS發(fā)生靜電結合,體系RRS信號的增強值與PFOA/PFOS的濃度在一定范圍內(nèi)呈線性關系,以此建立簡便快速的測定PFOA/PFOS的分析方法。

由于水樣中的陰離子表面活性劑和重金屬干擾測定,因此在檢測之前需加入Ba2+和過陽離子交換樹脂消除干擾。目前,共振瑞利散射多用于水樣的檢測,在復雜樣品中的分析應用還需進一步探索。

3.3 酶聯(lián)免疫法

采用酶聯(lián)免疫法(ELISA)分析PFOS和PFOA主要是基于抗原抗體特異性結合的原理,檢測技術有紫外、熒光及表面等離子體共振。Zhang等[77]發(fā)現(xiàn),過氧化物酶體增殖物激活受體-殖(PPARα)能與視黃醇X受體(RXRs)形成異源二聚體PPARα-RXRα,也能與PFOS結合。基于PFOS與PPARα-RXRα的反應及量子點納米粒子的標記作用,建立了間接測定PFOS的ELISA方法,方法的檢出限為2.5 ng/L。該方法用于環(huán)境水中PFOS的檢測,結果與HPLC-MS一致,但是操作更簡單、速度更快。Cennamo等[78]通過ELISA方法獲得抗體,并將其固定在傳感器的金表面,建立了檢測PFOA和PFOS的等離子共振分析方法,具有較高的選擇性和靈敏度,對海水的檢出限為0.21 μg/L。ELISA選擇性高、速度快,隨著抗體制備技術的發(fā)展[79],有望進一步開發(fā)商用試劑盒,簡化檢測步驟,用于應急現(xiàn)場檢測。

3.4 電化學法

總體來說,各種分析方法各有優(yōu)缺點;從發(fā)表的文獻來看,SPE前處理與LC-MS/MS分析方法占較大比例,主要原因是前處理和儀器檢測方法發(fā)展成熟、靈敏度高、適用性強。前處理方法逐漸由離線SPE向在線SPE、SPME等自動化程度高的方向發(fā)展,檢測儀器由GC-MS向LC-MS/MS、直接MS等高分辨率儀器發(fā)展。光譜法、ELISA法和電化學法具有檢測速度快、成本低等優(yōu)勢,發(fā)展迅速,如果能與SPE等前處理技術結合,有望應用于應急監(jiān)測和現(xiàn)場監(jiān)測。

4 總結和展望

PFOS和PFOA是典型的全氟有機酸化合物,曾經(jīng)被廣泛應用,因對環(huán)境和人類的健康構成威脅而成為研究熱點。本文介紹了PFOS和PFOA的特性,總結、評述了各種前處理技術和分析方法。SPE前處理結合LC-MS/MS技術成熟,研究和應用廣泛,逐步向在線、自動化方向發(fā)展;光譜、ELISA和電化學方法檢測速度快,成本低,有望用于現(xiàn)場快篩。我國對于PFOS、PFOA等PFCs的研究起步較晚,與國際先進水平還存在一定差距,特別是目前缺乏健康濃度標準及檢測標準,而阻礙檢測技術發(fā)展的最大因素是標準品。因此,在PFOS、PFOA的環(huán)境污染問題日益突出的今天,建立PFOS、PFOA等PFCs的標準檢測方法是我國分析工作者面臨的一項重要任務。