【應用實例】電霧式檢測器（CAD）分析全氟酸類化合物

1. 前言

全氟酸類化合物（Perfluorinated Carboxylic Acids, PFCAs）是一類碳鏈中所有氫原子均被氟原子取代的羧酸化合物，其通式為 CF?(CF?)?COOH（n ≥ 0）。自20世紀40年代問世以來，PFAS因其獨特的化學穩定性、疏水疏油性和表面活性等特性，被廣泛應用于紡織、皮革、食品包裝、消防泡沫、電子工業等領域。然而，近年來研究發現，PFAS在環境中難以降解，具有生物累積性和潛在毒性，對生態系統和人類健康構成威脅，因此引起了廣泛關注。

PFAS種類繁多，主要包括全氟羧酸（PFCAs）、全氟磺酸（PFSAs）、全氟烷基磺酰胺（FASAs）等。這些化合物具有相似的化學結構，但其碳鏈長度、官能團類型和取代基位置等差異導致其環境行為和毒性效應各不相同。為評估PFAS的環境風險和健康危害，開發高效、靈敏的檢測方法至關重要。目前，PFAS的檢測主要依賴于液相色譜-質譜聯用技術（LC-MS/MS），該方法具有高選擇性和靈敏度，能夠同時檢測多種PFAS。然而，PFAS檢測仍面臨諸多挑戰，例如：（1）樣品前處理復雜，基質干擾嚴重；（2）部分PFAS缺乏標準品，難以準確定量；（3）新型PFAS不斷涌現，現有檢測方法難以覆蓋所有種類。同時由于全氟酸類化合物缺乏發色團，傳統的檢測方式不僅需要高精密儀器，而且價格昂貴，不是一種簡單快捷的方法。

因此，深入研究PFAS的環境行為、毒性效應和檢測方法，對于控制PFAS污染、保護生態環境和人類健康具有重要意義。

圖1：全氟辛烷磺酸（PFOS）、全氟辛酸（PFOA）和十三氟己烷磺酸鉀鹽（PFHxS）的結構圖

電霧式檢測器（CAD）作為一種通用型檢測技術，尤其適用于缺乏紫外吸收的化合物（如全氟酸類物質），其基于氣溶膠帶電原理的檢測機制賦予其高靈敏度、寬線性響應范圍及優異的選擇性。本研究采用配備Sparkflux-2000型CAD的高效液相色譜（HPLC）系統，針對三種典型全氟酸類化合物（全氟辛烷磺酸PFOS、全氟辛酸PFOA及全氟己烷磺酸PFHxS）進行方法開發，旨在構建一種快速、精準的全氟酸類化合物分析策略，以彌補傳統紫外檢測法在此類物質分析中的不足。

2. 樣品配置方法

2.1 樣品PFOS、PFOA和PFHxS，純度>98 %。

2.2 配置方法溶劑為純水，配置濃度為75ppm

3. 分析條件

樣品濃度：75ppm的PFOS、PFOA和PFHxS樣品

色譜柱：納譜-C18柱（150 mm×4.6mm，5um）

流動相：甲醇/10mmol醋酸銨水，流速：1mL/min

紫外檢測波長：254nm

CAD檢測條件：蒸發溫度（35 ^oC）

表1：分析條件梯度表

4. 結果與討論

4.1 紫外分析vs Sparkflux-2000-CAD分析

如圖2所示，對比紫外檢測和Sparkflux-2000-CAD檢測結果，由此可見，在優化的分析條件下，CAD能夠快速、全面地檢測出三種目標全氟酸類化合物，展現出高效的分析能力。相比之下，由于全氟酸類化合物分子結構中缺乏發色團，在254 nm波長下，紫外檢測器無法對其產生有效響應，因此未能檢測到任何目標化合物。這一結果進一步凸顯了CAD檢測器在分析缺乏紫外吸收特性的化合物（如全氟酸類化合物）方面的獨特優勢。此外，CAD檢測器的高靈敏度和寬線性范圍也為復雜基質中痕量全氟酸類化合物的準確定量提供了可靠的技術支持

結果表明，CAD是替代傳統紫外檢測器檢測無紫外吸收全氟酸類化合物的最佳選擇之一。

圖2：紫外分析與CAD分析結果對比圖

5. 總結

總體而言，Sparkflux-2000方法在分析全氟酸類化合物時，展現出了更優的靈敏度和簡便性。這一優勢證明了Sparkflux-2000在環境檢測中對無紫外吸收化合物展示出廣闊的應用潛力。