强大的化学分析工具有助于解开有害PFAS的复杂性
PFAS是由数千种人造化学物质组成的家族，无处不在，其中一些已知对我们的身体和环境有害。更可怕的是，从食品包装、清洁产品到消防泡沫，我们对这些无处不在的污染物知之甚少。
包括科罗拉多州立大学Jens Blotevogel在内的一组研究人员正在使用世界上最强大的化学分析工具之一来解开PFAS的复杂性。他们正在努力对PFAS家族中成千上万的化合物进行特征描述和分类，以便未来的研究可以找到健康和环境影响的解决方案。
“我们不仅试图解决PFAS的化学复杂性，我们还为那些想要研究治疗、环境命运和运输以及毒理学的研究人员打开了大门，”土木与环境工程系的研究助理教授Blotevogel说。“这给人们提供了最强的放大镜来揭示这些过程。
PFAS需要更仔细地观察，因为我们甚至不知道有多少。一项由Blotevogel和他的合作者进行的研究发表在环境科学与技术今年1月发现的证据表明，可能比已经确定的几千个还要多。
亲密的家庭
PFAS代表全氟烷基物质和多氟烷基物质。它们标志性的碳氟化学键是自然界中最强的化学键之一，为它们赢得了“永远的化学物质”的绰号。
它们存在于自然界和我们身上。研究表明血液中的PFAS世界各地的人和动物。
“第一步是了解那里有什么物种，然后你可以找出对环境的影响，并试图补救它们，但你必须知道化学，”艾米·麦肯纳说，她是科罗拉多州立大学土壤和作物科学系的附属教员，也是美国国家科学基金会资助的佛罗里达州塔拉哈西国家强磁场实验室的环境分析化学家。
独一无二的仪器
麦凯纳非常熟悉分析复杂混合物的最佳工具:国家强磁场实验室的21特斯拉傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(21T FT-ICR MS)。质谱仪使用电场和磁场来区分单个分子，它们的重量不到一万亿分之一盎司。
MagLab的先进质谱仪是同类机器中最强大、分辨率最高的。它可以比任何其他仪器更准确地区分单个化合物。
“它足够强大，能够看到所有这些不同的PFAS分子，但它也足够强大，可以从包含数千种天然化合物的环境样本中挑选出它们，”CSU校友、新墨西哥州立大学化学分析与仪器实验室主任罗伯特·杨(Robert Young)说。
他们最近的研究分析的样本来自pfas污染的地方，每个样本都含有大约1万到3万种化合物——大量的人造化学物质与天然有机物质的背景相对照。MagLab的独特仪器测量质量非常精确，研究人员可以确定许多化合物的元素组成。
获得这种专业仪器的途径有限，但该团队正在将他们的发现编目到PFAS化合物数据库中，以便其他人可以利用他们的结果。他们已经发布了一个PFAS库报告详细介绍了他们的新分析方法基于他们迄今为止为美国国防部战略环境研究与发展项目所做的工作。
McKenna说:“我们希望利用离子回旋共振的力量，通过建立PFAS化合物的目录，为科学界提供服务，他们可以将其作为开发不依赖于21T FT-ICR MS的方法的工具。”
揭示了化学暗物质
Blotevogel说，大多数环境调查只寻找大约15到30种已知的PFAS化合物，但在“暗物质”中可能潜伏着其他我们看不到的潜在危险化合物。
“如果这些未知数中有一只黑天鹅呢?”他说。
MagLab强大的质谱仪使他们能够发现未知，确定它们的化学公式，并记录它们以供未来研究。
研究人员不仅对PFAS化合物的组成感兴趣，他们还想知道这些化合物在环境中是如何变化的。一些化合物在降解或与其他化合物混合时，可能会从无害变成有害。
只有了解这些化合物是什么，它们会变成什么，我们才能弄清楚它们是否有害，以及如何清除它们。首先，我们需要知道我们在寻找什么，这就是Blotevogel、McKenna、Young和他们的团队正在开拓的新领域。
杨说:“我们的长期目标是帮助识别这些东西，让其他人知道该寻找什么。”“一旦我们知道要寻找什么，我们就可以专注于了解健康和环境的影响，并优先考虑治疗或监管解决方案。”
参考:Young RB, Pica NE, Sharifan H，等。使用超高分辨率21T FT-ICR MS进行PFAS分析:具有无与伦比的质量分辨率和准确性的可疑和非靶向筛选。环境科学技术．2022.doi:10.1021 / acs.est.1c08143
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