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根据文献报道，2026年，Wojtal等人首次从真实环境样品中纯化 PFAS，并利用HPLC-Orbitrap IRMS技术测量获得其稳定同位素数据。
PFAS究竟从哪里来？
PFAS 并不是一种化合物，而是一大类含氟有机物的总称。PFOA(全氟辛酸)则是 PFAS 家族中的典型成员之一。同一种 PFOA(全氟辛酸)可能来自不同生产商、不同生产工艺，也可能在环境中经历不同的迁移和转化过程。
随着分析技术的发展，我们已经可以回答环境中有没有 PFAS、浓度是多少。但对于污染治理而言，还有一个更棘手的问题：这些 PFAS，究竟从哪里来？
2025—2026 年，Wojtal 等连续发表两项研究，将 HPLC-Orbitrap IRMS 对 PFOA 的稳定碳同位素分析，从标准品进一步推进到了真实环境样品。
第一步：用Orbitrap-IRMS 技术测量PFOA
对于 PFOA 等高度氟化化合物，采用传统 IRMS 路线开展稳定同位素分析并不容易。
• 难点一：转化难。
极性 PFAS 进行 GC-IRMS 分析通常需要衍生化，后续还需将目标物定量、完全地转化为 CO?；而稳定的 C–F 键增加了完全转化的难度，并可能产生 HF 等含氟分解产物。
• 难点二：校准难。
目前 PFAS 的 CSIA 尚缺少可直接使用的国际稳定同位素标准物质，方法校准和前处理过程中的同位素分馏使校正更加复杂。
• 难点三：样品量。
传统 IRMS 往往需要数百微克级 PFOA，而真实环境样品中的 PFOA 可能只有 nM 水平。以 2025 年研究为例，EA-IRMS 测量 PFOA δ¹³C 需要约 400–600 μg PFOA，而 Orbitrap 方法单次测量仅需 125 ng。
相比之下，Orbitrap 的思路则完全不同：
不必将 PFOA 转化为 CO?，而是直接测量完整分子的同位素体。
2025 年，Wojtal 等利用HPLC-ESI-Orbitrap 建立了 PFOA δ¹³C 分析方法。来自 5 家供应商、6 个批次的 PFOA 被用于方法验证。除一个存在纯度问题的批次外，Orbitrap 测量结果与 EA-IRMS 参考值的偏差为 0.2–1.1‰。
更有意思的是，不同来源的 PFOA 本身就表现出了明显的 δ¹³C 差异。例如 SynQuest PFOA 的参考值达到 −46.1‰，而其他多个材料主要位于约 −27～−31‰。这说明 PFOA 来源已经能够通过 δ¹³C 显著区分。
图1. 不同来源 PFOA 的 Orbitrap-MS 与 EA-IRMS δ¹³C 测定结果比较。蓝色圆点代表不同供应商 PFOA 的平均 δ¹³C 值，误差棒为标准差；黑色虚线为 1:1 参考线，数据点越接近该线，表明两种方法的测量结果越一致。(点击查看大图)
第二步：从标准品走向真实环境水样
“能够测 PFOA”只是第一步。
真实环境中的 PFOA 往往浓度很低，同时伴随其他 PFAS、溶解性有机物等复杂基质。要进行稳定同位素分析，首先需要把目标 PFOA 提取、纯化并富集出来。
2026 年，Wojtal的研究团队进一步建立了一套从真实的环境水样到同位素分析的完整流程：
环境水样 → 过滤 → SPE 富集 → 制备 HPLC 分离 → Fraction Collection 收集 PFOA → HPLC-Orbitrap IRMS分析 → δ¹³C
其中，首先通过固相萃取(SPE)从大量水样中提取并富集 PFAS，随后利用制备液相色谱进一步分离目标化合物，并通过馏分收集器收集 PFOA 馏分；经纯化和浓缩后，再通过液相色谱与 Orbitrap 高分辨质谱联用，测定 PFOA 的稳定碳同位素组成。
图2. 环境水样中 PFOA 的纯化、富集及 HPLC-Orbitrap IRMS 分析流程。(点击查看大图)
对于同位素分析而言，一个关键问题是：
复杂的前处理会不会改变 PFOA 原本的 δ¹³C？
研究人员让两个具有已知 δ¹³C 的 PFOA 标准经过 制备液相后重新测量。
结果显示：
−26.9 ± 0.4‰ → −26.7 ± 0.8‰
−46.1 ± 0.7‰ → −46.1 ± 0.8‰
与 EA-IRMS 参考值相比，offset 仅为 0.2‰ 和 0.0‰，说明 HPLC 馏分收集过程没有造成明显的碳同位素偏移。
进一步在海水、雨水和河水三种真实基质中加入已知 δ¹³C 的 PFOA，经过完整的纯化、富集和 Orbitrap 分析流程后，也均能够较好地还原其原始同位素组成。
最后一步：真正的环境 PFOA，能测吗？
研究人员进一步将该方法应用于真实环境样品，分析了北卡罗来纳州一处关闭垃圾填埋场附近两个地下水监测井中的 PFOA，并测定其 δ¹³C。
结果分别为：
样品 1：21.4 nM，δ¹³C = −40.4 ± 1.1‰
样品 2：6.0 nM，δ¹³C = −41.8 ± 0.4‰
两个样品的 δ¹³C 存在统计学显著差异。作者认为，这种差异可能与不同污染源或环境迁移过程中的同位素分馏有关，但目前的数据尚不足以进一步判断具体原因。
作者指出，这是首次报道从真实环境样品中纯化 PFAS 后获得的 compound-specific stable isotope data。
(点击查看大图)
两项连续研究完成了一次清晰的技术推进：
稳定同位素并不会取代传统 PFAS 定量分析，而是增加了一个新的信息维度。
值得关注的是，PFAS 稳定同位素的环境应用也正在受到国内关注。2026 年发布的团体标准《污染场地土壤地下水环境中 PFAS 的碳同位素源解析和迁移转化识别技术指南》，已将单体稳定同位素分析(CSIA)纳入 PFAS 污染源解析和迁移转化识别的技术框架。
随着不同污染源 PFAS 同位素数据的不断积累，并结合浓度、异构体分析及其他化学指纹技术，HPLC-Orbitrap IRMS 有望为 PFAS 污染溯源、环境法医学及迁移转化研究提供新的研究工具。
浓度告诉我们“有多少”，同位素信息则有望帮助进一步探索“从哪里来、经历了什么”。
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参考文献：
1.Wojtal P. K. et al. Stable Carbon Isotope Analysis of Perfluorooctanoic Acid (PFOA) by Microflow-High Pressure Liquid Chromatography-Orbitrap Mass Spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom., 2025, 39, e10139.
2.Wojtal P. K. et al. Purification and Preconcentration of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) by HPLC Fraction Collection for Isotope Analysis. Anal. Chem., 2026, 98, 21005–21013.
3. Differentiating PFAS sources using Orbitrap-IRMS. ThermoFisher technical note :004379 .
4. T/SCSISH 0005-2026，《污染场地土壤地下水环境中全氟和多氟烷基化合物(PFAS)的碳同位素源解析和迁移转化识别技术指南》.
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