三普系列丨DART 原位质谱快速筛查土壤

而摆在眼前的是，土壤问题日益突出。

“耕地污染危害粮食安全”、“学校建址涉‘毒地’ 学生身体异常”、“楼盘存土壤污染紧急停工”，等新闻时有发生，一次次引发我们对脚下土地“健康状况”的担忧。

其实，土壤问题早已引发普遍关注，小规模、局部的调查、监测和修复一直在进行，但缺乏更全面、更完善的土壤数据。

2022年2月，全国范围内的“土壤三普”开始启动。历时4年，摸清我们的土壤根基，将为一切问题的解答，提供最为详实和科学的依据。

上世纪70年代，“拉夫运河污染事件”让美国政府及民众认识到土壤污染的巨大危害，并设立“超级基金”治理污染场地。

评估并清理污染场地是美国环保署（EPA）的任务之一。在国家优先控制场地名录（NPL）中，许多场址都存在半挥发性极性有机化合物的污染。比如，加州的92个超级基金场所中，12个含有“杀虫剂”，7个含有用于木材保存的五氯酚（PCP）。

传统的质谱分析需要大量样品制备，成本高昂且耗时。对一个场地来说，只有有限数量的此类分析是可以承受的，在初始场地特征描述过程中，可能会遗漏高污染的局部区域。

美国环保署（EPA）2012年使用 DART-MS 直接高通量筛查土壤中的半挥发性、极性有机污染物。该方法简单、快速、高通量、经济、灵敏、且具特异性，为众多受污染地区的监管治理提供高度保障。

在有或没有配置 VAPUR 专利接口的情况下，分别分析了土壤加标0.01-33%含量的阿司匹林、二苯胺和五氯苯酚。用水浸过的棉签蘸取土壤样品，自然干燥后直接分析。分别在普通和高敏质谱仪条件下分析了高、低浓度的样品及高浓样品是否零残留。

在0.9分钟内完成了对30个棉签的分析（约2秒每个样品），可清晰观察到污染物含量从0.01%到10%之间的数值差异。装有 VAPUR 接口时测定的相对标准偏差（RSDs）较低。不装该专利接口，残留减弱，不过 RSDs 较高和离子锥孔需经常清洗。

本研究证明了 DART-MS 直接筛查土壤中污染物的潜力，可对土壤中的被分析物定量分析，以绘制污染地区的地图，监测修复效果，并定位可能对人和生态健康构成威胁的严重污染区域中的半挥发性、极性有机化合物。

全氟烷基化合物（PFAS）是一类具有持久性和生物累积性的人为污染物。由于其化学结构非常稳定，PFAS 一旦产生，便无法在自然界中分解，因此被称为“永生的分子”。

关于全氟化合物的讨论，请点击：

身在“氟”中不知“氟”丨全氟化合物的悄然渗透

斑马鱼成像：LESA-MS 全氟化合物 PFASs 轮廓分布研究

DART 是一种软电离技术，提供与完整分子相关的离子。DART-MS 结合 Kendrick 质量缺陷分析，无需色谱分离即可准确鉴别 PFAS。因为含氟化合物存在质量亏损，很容易与背景信号区分开。

本研究使用 SPME-DART-MS 快速筛查环境污染物 PFAS ，检测限低于 ppq（parts per quadrillion，1x10^-15），并准确识别分析物。

对澳大利亚昆士兰州受污染的地下水进行一步法提取，发现了全氟辛烷磺酸（PFOS）、全氟己磺酰胺以及 C4-C8 全氟烷基羧酸。在美国新罕布什尔州一个前军事空军基地附近采集的土壤样本中发现其中存在1 ppb 全氟壬酸（PFNA）和微量全氟庚酸。

方法：涂层玻璃毛细管（CGC）作为 SPME 设备。CGC 成本较低，吸附涂层的制备无需实验室专业知识，可采用类似于 SPME 的疏水、亲水或混合模式材料。

综上所述，无论是无污染或被污染的土壤和水体，即使浓度极低，SPME-DART 只需 mL 级样品就能够在分钟内一步法提取并快速高通量分析 PFASs。