【应用实例】电雾式检测器（CAD）分析全氟酸类化合物

1. 前言

全氟酸类化合物（Perfluorinated Carboxylic Acids, PFCAs）是一类碳链中所有氢原子均被氟原子取代的羧酸化合物，其通式为 CF₃(CF₂)ₙCOOH（n ≥ 0）。自20世纪40年代问世以来，PFAS因其独特的化学稳定性、疏水疏油性和表面活性等特性，被广泛应用于纺织、皮革、食品包装、消防泡沫、电子工业等领域。然而，近年来研究发现，PFAS在环境中难以降解，具有生物累积性和潜在毒性，对生态系统和人类健康构成威胁，因此引起了广泛关注。

PFAS种类繁多，主要包括全氟羧酸（PFCAs）、全氟磺酸（PFSAs）、全氟烷基磺酰胺（FASAs）等。这些化合物具有相似的化学结构，但其碳链长度、官能团类型和取代基位置等差异导致其环境行为和毒性效应各不相同。为评估PFAS的环境风险和健康危害，开发高效、灵敏的检测方法至关重要。目前，PFAS的检测主要依赖于液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS），该方法具有高选择性和灵敏度，能够同时检测多种PFAS。然而，PFAS检测仍面临诸多挑战，例如：（1）样品前处理复杂，基质干扰严重；（2）部分PFAS缺乏标准品，难以准确定量；（3）新型PFAS不断涌现，现有检测方法难以覆盖所有种类。同时由于全氟酸类化合物缺乏发色团，传统的检测方式不仅需要高精密仪器，而且价格昂贵，不是一种简单快捷的方法。

因此，深入研究PFAS的环境行为、毒性效应和检测方法，对于控制PFAS污染、保护生态环境和人类健康具有重要意义。

图1：全氟辛烷磺酸（PFOS）、全氟辛酸（PFOA）和十三氟己烷磺酸钾盐（PFHxS）的结构图

电雾式检测器（CAD）作为一种通用型检测技术，尤其适用于缺乏紫外吸收的化合物（如全氟酸类物质），其基于气溶胶带电原理的检测机制赋予其高灵敏度、宽线性响应范围及优异的选择性。本研究采用配备Sparkflux-2000型CAD的高效液相色谱（HPLC）系统，针对三种典型全氟酸类化合物（全氟辛烷磺酸PFOS、全氟辛酸PFOA及全氟己烷磺酸PFHxS）进行方法开发，旨在构建一种快速、精准的全氟酸类化合物分析策略，以弥补传统紫外检测法在此类物质分析中的不足。

2. 样品配置方法

2.1 样品PFOS、PFOA和PFHxS，纯度>98 %。

2.2 配置方法溶剂为纯水，配置浓度为75ppm

3. 分析条件

样品浓度：75ppm的PFOS、PFOA和PFHxS样品

色谱柱：纳谱-C18柱（150 mm×4.6mm，5um）

流动相：甲醇/10mmol醋酸铵水，流速：1mL/min

紫外检测波长：254nm

CAD检测条件：蒸发温度（35 ^oC）

表1：分析条件梯度表

4. 结果与讨论

4.1 紫外分析vs Sparkflux-2000-CAD分析

如图2所示，对比紫外检测和Sparkflux-2000-CAD检测结果，由此可见，在优化的分析条件下，CAD能够快速、全面地检测出三种目标全氟酸类化合物，展现出高效的分析能力。相比之下，由于全氟酸类化合物分子结构中缺乏发色团，在254 nm波长下，紫外检测器无法对其产生有效响应，因此未能检测到任何目标化合物。这一结果进一步凸显了CAD检测器在分析缺乏紫外吸收特性的化合物（如全氟酸类化合物）方面的独特优势。此外，CAD检测器的高灵敏度和宽线性范围也为复杂基质中痕量全氟酸类化合物的准确定量提供了可靠的技术支持

结果表明，CAD是替代传统紫外检测器检测无紫外吸收全氟酸类化合物的最佳选择之一。

图2：紫外分析与CAD分析结果对比图

5. 总结

总体而言，Sparkflux-2000方法在分析全氟酸类化合物时，展现出了更优的灵敏度和简便性。这一优势证明了Sparkflux-2000在环境检测中对无紫外吸收化合物展示出广阔的应用潜力。