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1《进出口胶粘剂中全氟烷基化合物的测定液相色谱-质谱质谱法》编制说明一、项目概况1标准来源本标准制订工作是按照国家质量监督检验检疫总局2007年检验检疫行业标准制（修）订计划——《进出口灭火剂中全氟辛烷磺酸的测定》，由吉林出入境检验局承担项目起草。2目的和意义2009年5月，在日内瓦举行的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》第四次缔约方大会上，9种严重危害人类健康与自然环境的持久性有机污染物（POPs）被增列入《斯德哥尔摩公约》。至此，根据公约所禁止生产和使用的POPs数量增加到21种。全氟辛烷磺酸（PFOS）被列入公约附件B。全氟辛烷磺酸的报告概述了若干可以接受的使用用途，包括用于灭火泡沫和昆虫毒饵的切叶蚁，还概述了用于金属电镀，皮革，纺织品，纸张，塑料和橡胶的特定豁免。带有长碳链的全氟烷基化合物（perfuorinatedalkylsubstances，PFAS），包括全氟辛烷磺酸，都是既防脂又防水的。因此与全氟辛烷磺酸有关的物质在不同用途中被用作表面活性制剂。这些物质的极端持久性使它们适合于高温作业或与强酸或碱接触的作业。正是很强的碳氟结合特性使氟化物质具有持久性，自1951年由3M公司研制成功以来，被广泛用于生产纺织品、皮革制品、家具和地毯等表面防污处理剂、灭火器泡沫、纸张和包装材料、涂料和涂料添加剂、工业和家用清洁剂、农药和灭白蚁药剂等各个领域。全氟烷基化合物作为持久性有机污染物被证明具有毒性、生物积累性、难以降解，并可通过空气、水和迁徙物种及产品传输并沉积在远离其它排污点的地区，已经对生态安全构成一定威胁。在各种全氟类化合物中，全氟磺酸盐和全氟羧酸盐应用广泛，其中全氟辛烷(c8)产品占80％以上。研究发现，数百种全氟类化合物产品使用后，在环境中和生物体的最终分解物多是全氟辛烷磺酸(perfluorooctanesulfonate，PFOS)和全氟辛烷羧酸(perfluorooctaneacid，PFOA)。全氟辛烷磺酸的持久性极强，它在任何环境条件测试中都没有出现水解、光解或生物降解。美国环保局污染预防和有毒物质管理办公室实验展开了一项关于全氟辛烷磺酸在水中的水解、光解作用的研究。研究设定pH值在1.5到11.0，温度在有助于水解的50℃水中进行，但全氟辛烷磺酸没有显示出任何降解现象。全氟辛烷磺酸的半衰期被确定为超过41年。而任何条件测试中均没有发现明显的直接或间接光解现象。25℃时全氟辛烷磺酸的间接光解半衰期估计超过3.7年。模拟微生物降解仿真程序，分解代谢系统和专家建议预测171种已研究的全氟化物质中超过99%的物质将由于生物降解而成为持久性极强的全氟化酸。它们中有109种物质预计最后形成全氟化磺酸，包括全氟辛烷磺酸，61种物质会形成全氟化羧酸。唯一已知的可使全氟辛烷磺酸降解的条件是在正确操作环境下高温焚化（3M公司，2003年）。低温焚化的潜在降解性还不清楚。全氟烷基化合物不仅是目前为止发现的最难分解的有机污染物，具有很高的持久性、生物蓄积性和潜在的生物毒性，而且具远距离环境迁移潜力。全氟磺酸类物质和全氟羧酸类物质是最常被检测和讨论的两类全氟化合物。欧盟规定：在欧盟市场上，纺织品或涂料中PFOS限制含量为1μg/m2。全氟类化合物由于具有表面活性剂性质，含有水溶性官能团，在水中的溶解度大(如PFOS为570mg／L，PFOA为4.7g／L)，因此能在水体中大量长期存在，这与一般持久性有机污染物具有显著差异。研究表明，全氟类化合物具有持久性和生物累积性，在生物体内的蓄积水平高于已知的有机氯农药和二恶英2等持久性有机污染物的数百倍至数千倍。全氟类化合物还具有生殖毒性、诱变毒性、发育毒性、神经毒性、免疫毒性等多种毒性，是一类具有全身多脏器毒性的环境污染物。毒理学研究中可观察到的毒性具体包括：抑制免疫系统，影响线粒体代谢，导致肝细胞损伤，生殖细胞受损，降低繁殖与生育能力，影响胎儿的晚期发育，基因表达的改变，干扰酶活性，破坏细胞膜结构，改变甲状腺功能，等等。由于全氟类化合物在世界范围内的广泛使用，使各大城市饮用水均有不同程度的污染。地面水中全氟类化合物主要来源于生活污水和微电子及化工企业的工厂废水。人体血清内所含PFOS大部分是通过饮水摄入的，通过胎盘传递给胎儿，影响其生长发育，还可对男性生殖系统产生影响。国外动物实验也发现全氟类化合物对实验体肝脏及生殖系统有毒害作用。为维护和促进国际贸易健康发展，保护我国经济利益和生态环境安全的职能部门加快项目破除和构筑相关的技术性贸易措施，及早制定出相关的检测标准和检验方法，做好积极的应对准备。否则，很可能在不久的将来，国内生产全氟类化合物的企业、使用全氟类化合物的加工行业和大量含有全氟类化合物的胶粘剂，将会遭遇绿色贸易的壁垒，因此产生的负面影响和遭受的损失将是无法估量的。所以，建立我国进出口胶粘剂中全氟类化合物检测技术，建立我国进出口工业品安全体系，构建我国在WTO框架下的安全保护措施和国外技术性贸易壁垒的应对措施，具有十分重大的意义。3方法概述（1）十种全氟烷基化合物包括全氟己酸（Perfluorohexanoate,PFHxA），全氟辛酸(PFOA)，全氟壬酸(Perfluorononanoate,PFNA)，全氟癸酸(Perfluorodecanoate,PFDA)，全氟十一酸(Perfluoroundecanoate,PFuDA)，全氟十二酸(Perfluorododecanoate，PFDoA),全氟丁烷磺酸（Perfluorobutanesulfonate，PFBS），全氟己烷磺酸（Perfluorohexanesulfonate,PFHxS），全氟辛烷磺酸（PFOS），全氟癸烷磺酸（Perfluorodecanesulfonate，PFDS）。表1十种全氟化合物的英文名称、CAS号、结构式等信息化合物名称英文名称CAS号分子式结构式全氟己酸Perfluoro-n-hexanoicacid307-24-4C6HF11O2全氟辛酸Perfluoro-n-octanoicacid335-67-1C8HF15O2全氟壬酸Perfluoro-n-nonanoicacid375-95-1C9HF17O2全氟癸酸Perfluoro-n-decanoicacid335-76-2C10HF19O23全氟十一酸Perfluoro-n-undecanoicacid2058-94-8C11HF21O2全氟十二酸Perfluoro-n-dodecanoicacid307-55-1C12HF23O2全氟丁烷磺酸钾Potassiumperfluoro-1-butanesulfonate29420-49-3C4F9SO3Na全氟己烷磺酸钠Sodiumperfluoro-1-hexanesulfonate82382-12-5C6F13SO3Na全氟辛烷磺酸钠Potassiumperfluoro-1-octanesulfonate---C8F17SO3Na全氟癸烷磺酸钠Potassiumperfluoro-1-decanesulfonate---C10F21SO3Na（2）关于全氟烷基化合物的测定，国内国家主要方法的方法针对的是环境样品，检测使用的仪器主要有液相色谱/质谱法。总揽国内国外相关的全氟烷基化合物及其相关物质的项目，还停留在此物质对环境，生物界及人体的残留和危害的项目，检测主要限于水、血液、食物等环境相关的样品。对于全氟烷基化合物上游的相关工业产品的监测和检测涉及极少，如润滑剂、涂料、化妆品、阻燃剂、电子产品、胶粘剂等。从检测的角度来说，目前针对这些上游产品检测方面的项目国内外未见报道，国内还没有针对胶粘剂中的全氟烷基化合物的检测方法。（3）关于全氟烷基化合物的提取分离技术，从国外的文献报道来看，通常是采用甲醇、乙腈或甲苯萃取，低温分离，液-液萃取分离以及固相萃取分离；而精分离富集多采用高效液相制备色谱柱分离和柱层析分离技术。在本项目中，我们调研了气相色谱法、液相色谱法、LC-MS/MS法、液相色谱-串联质谱法等技术。气相色谱法和LC-MS/MS法需要衍生化反应才能测定，并且衍生转化率低，灵敏度不高，对仪器污染和环境污染较大，操作步骤繁琐、成本较高，本项目未采用。液相色谱法灵敏度低，同样会有检测成本高，检验周期长等问题。液相色谱-串联质谱无需繁琐的衍生步骤，仅通过对全氟烷基化合物中某特征结构的官能团进行指定分析，即可完成定性定量，同时灵敏度较高，与前处理方法配合使检验周期大大缩短，并可大大降低检测成本。针对我国主要工业品生产和出口情况以及样品基质情况，利用目前国际上普遍采用的先进检测技术和样品前处理技术，研究建立了胶粘剂中全氟烷基类物质残留量的固相萃取（SPE）处理，液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）检测方法和阳性确证方法。4（4）本方法经提取效率试验，净化方法选择试验，测定方式选择试验，LC-/MS/MS测定、确证条件试验，回收率试验，精密度试验，方法验证试验。结果表明，各项技术指标均完全满足检测需要。4编制依据（1）本标准方法是根据GB/T1.1—2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》的要求进行编写制定的。（2）本标准方法以参照采用国内外有关文献为基础，经项目、改进和验证后制定的。二、实验技术论证1.降低系统中全氟化合物的本底值(1)仪器的改装由于特氟隆(Teflon)经过一定时间后会在环境中降解形成全氟辛酸，因此在全氟化合物的检测研究中，存在于高效液相色谱系统的管路中的本底问题非常常见和广泛，势必会影响全氟化合物的检测限和精密度。为避免引入全氟化合物（尤其是全氟辛酸）的高本底值，在进行检测之前对实验室的高效液相色谱-质谱/质谱仪进行改装，本实验中的色谱管路中的特氟隆材质全部采用PEEK管路和不锈钢来代替。实验结果显示，将高效液相色谱系统的管路进行改装后全氟化合物本底减小明显，仪器的改装得到了比较显著的效果。改装前和改装后空白甲醇进样得到的色谱图对比参见图1。从谱图中可以看出全氟丁烷磺酸、全氟己酸、全氟己烷磺酸、全氟辛烷磺酸、全氟癸酸、全氟癸烷磺酸、全氟十二酸的本底基本消除，全氟辛酸、全氟壬酸和全氟十一酸的本底减小了许多，符合定量分析的要求。5图1改装前后空白甲醇进样得到的色谱图对比(2)滤膜的选择为防止本底污染，本研究中所有使用的塑料容器均选用聚丙烯材质。由于实验过程需要将样液经0.22μm滤膜过滤，考虑到滤膜也会带来一定的本底，我们对所用的滤膜进行了一定的选择和改进。对两个厂家的滤膜进行了比较，结果显示厂家一（whitefilter）比厂家二（yellowfilter）的全氟化合物本底要小，所以本实验选择了厂家二的滤膜。在此基础上，对厂家二的滤膜做一定的处理以使本底进一步减小。以甲醇为溶剂，将滤膜进行超声处理30min，本底确实达到了减小的目的，谱图参见图2。6图2不同滤膜及处理前后的本底值比较2.多反应监测（MRM）离子对的选择采用电喷雾离子源（ESI）离子化，负离子扫描，十种全氟化合物的二级质谱图见图3和图4。根据扫描得到的二级质谱图确定多反应监测离子对，并对各种参数进行优化。7图3全氟己酸、全氟辛酸、全氟壬酸、全氟癸酸、全氟十一酸、全氟十二酸二级质谱图8图4全氟丁烷磺酸、全氟己烷磺酸、全氟辛烷磺酸、全氟癸烷磺酸二级质谱图3.提取方法的选择当前最为常用的经典提取方法有索氏提取法、超声波法、振荡法、浸渍提取法、均质法等。因针对胶粘剂是粘稠液体样品，超声波法提取效果要优于振荡荡法（见表1），本方法选用超声波法对胶粘剂进行提取。表1提取方法效果试验振荡法超声波法提取率（%）67~9085~1104.提取溶剂的选择依据相似相溶原理，以试样种类、提取溶剂性质三方面综合考虑，以采用单一溶剂或混合溶剂进行提取是确定选用提取溶剂的原则，分别试验了丙酮、乙睛、乙酸乙酯、甲醇溶剂对十种全氟化合物的提取效果，结果见表2。表2溶剂提取效果对照溶剂回收率（%）丙酮乙睛乙酸乙酯甲醇PFHxA76.4170.1251.5691.08PFOA86.7784.4170.