全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）是一大类合成化学品，广泛用于许多商业产品和应用中，如聚合物、阻燃泡沫、炊具和食品包装。由于其高稳定性、潜在毒性和在环境中的持久性，PFAS对环境和人类健康构成重大威胁。本文综述了广谱PFAS检测分析方法的现状，包括传统的色谱/质谱方法、半定量方法和被动采样器，以及新兴的比色法、荧光分光法和电化学方法，还有可现场部署的传感器。这些新兴方法具有低成本和便携性，可以提高空间和时间数据分辨率，并对含PFAS的样品进行更全面的表征和筛选，但需要进一步开发才能达到监管限制的检测要求。

1.     引言

全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）是一大类（>3000）合成全氟化合物（CnF_2n+1COOH），在许多消费品和工业应用中广泛使用。它们的特征结构由几个C-F键组成，使其高度稳定，难以通过环境和代谢过程降解，成为环境中最持久的化学物质之一。这种固有的稳定性和耐水耐油性使其在纺织品、油漆、个人护理产品、阻燃泡沫、含氟聚合物添加剂和润滑剂以及防水防油脂食品包装中作为防水剂和防污剂得到广泛应用。由于PFAS的广泛使用，在食品、水、废水和人体血液样本中都已检测到PFAS。毒理学研究表明，PFAS暴露与器官系统的不利影响、内分泌系统发育的破坏、神经毒性和参与许多疾病（包括癌症）有关。它们的持久性、高稳定性、毒性和生物积累能力对环境和人类健康构成重大威胁。

鉴于污染的程度，人们正在致力于开发从环境中去除这些化学物质的方法。PFAS的化学稳定性、极性和强C-F键使其能够抵抗水解、光解和化学降解，因此，先进的氧化和吸附工艺是目前最成功的方法。

目前可用的PFAS检测方法包括气相色谱或液相色谱（GC或LC）串联质谱（MS/MS），这些方法昂贵、耗时，并且需要将样品送到中央实验室进行分析。尽管这些方法具有选择性和灵敏度，但由于缺乏可现场部署的技术，现场分析受到限制。PFAS的检测具有挑战性，因为这些化合物缺乏发色团或电活性基团，因此不具有光学或电化学活性。因此，不能直接使用紫外-可见光谱或电化学等方法来测量这些化合物。较低的监管限制给检测带来了额外的挑战，增加了开发超灵敏检测方法的需求。最近，美国环保署发布了饮用水中PFOA的新指南限制值，这带来了重大挑战，增加了开发灵敏度明显高于现有方法的超灵敏检测方法的需求，同时成本更低。因此，迫切需要扩大分析方法的范围，其灵敏度明显高于目前使用的方法，而且成本更低。开发能够识别和筛选样品中PFAS的低成本现场部署工具和传感器尤其令人感兴趣。如果可用，这些工具可以帮助更快地评估PFAS的存在、分布和浓度，降低分析成本，然后再对样品进行更复杂的LC-MS/MS测试。

本文对PFAS测量的最新分析方法、发展现状、优势和局限性进行了综合性概述。本文的第一部分简要回顾了结构的重要性和测定PFAS的最常用方法。在第二部分中，将讨论新兴的方法和工具、检测机制以及可能实施的现场测量示例。还强调了未来的技术发展需求、实施挑战以及这些工具的调整，以便能够更全面地表征和筛选含PFAS的样品。

2.     PFAS的结构决定因素

PFAS的结构多样性包括含有氟化疏水尾部和亲水官能团的短链和长链化合物。显示了一些研究最多的PFAS和替代X代（六氟环氧丙烷（HFPO）二聚酸及其铵盐）的选择，据信其毒性和生物累积性低于PFOA。PFAS的一个特点是全氟化碳部分，它负责稳定性、持久性和不可降解性，这些特性使这些化合物被称为“永远的化学品”。总的来说，环境、健康和监管界一直关注长链全氟烷基磺酸（CnF_2n+1SO₃H，n ≥ 6，PFSAs）和全氟烷基羧酸（CnF_2n+1COOH，n ≥ 7，PFCAs）。由于C主链的分支，PFAS也作为异构体家族存在。

3.     PFAS测量的常规方法

PFAS分析使用传统分析仪器进行，特别是色谱与质谱联用LC-MS/MS。该方法具有选择性和定量性，检出限在低ppt范围内。目前批准的EPA方法包括使用固相萃取（SPE）浓缩样品，然后进行LC-MS/MS分析。该方法使用参考标准品，基于多条证据线（即保留时间、母离子/子离子对）提供有关化合物发生和浓度的信息。目前，数千种潜在相关PFAS中的<100种都有标准。色谱法能够在MS检测之前分离混合物中的各个组分，并显著增强我们了解样品成分的能力。EPA列出的大多数PFAS都是通过LC-MS检测的。然而，有几类中性和挥发性PFAS，其中气相色谱法是首选的分离技术。除了进入MS之前的分离外，色谱系统中的保留时间还指示了单个组分的物理化学性质，例如蒸气压和辛醇-水分配系数（K_ow）。保留时间与log K_ow的关系以及几种同源PFAS类别的关系使这些化合物的特征分类成为可能。当尝试鉴定未知特征的分子式时，色谱行为可以补充MS数据。新鉴定的PFAS可以编译到光谱库中，以备将来的分析应用。先前的工作已经在AFFF中发现了很大一部分未鉴定的PFAS，但可能仍然存在其他化合物。此外，很少有研究调查非AFFF来源中的未知PFAS。

尽管有少数实验室拥有合适的仪器和专业知识来进行PFAS分析，但每个样品的成本约为200-300美元，这使得这种测试在常规分析中望而却步。鉴于人们对大规模监测PFAS分布和运输的兴趣，能够同时从多个地点采集样品并在现场进行分析将非常有价值。因此，需要更廉价的取样和监测工具来估计PFAS的总体分布，并评估治疗效果和潜在暴露量。 

4.     被动采样

由于目标PFAS浓度极低，且样品中含有多种化合物，因此采用被动取样方法来浓缩各种PFAS，并创建现场取样和分析的标准化程序。被动采样的使用提供了必要的灵敏度和选择性提高。目前，大多数PFAS分析都是使用被动采样进行的。被动采样允许从采样介质中吸收和解吸PFAS，然后使用色谱法和MS方法分析提取物。在被动采样中，根据菲克扩散定律的规定，分析物通过扩散和分配在收集介质中从样品中收集。通过校准研究确定摄取曲线和采样率，然后在采样期结束时，根据QC/QA程序，，通过与校准的分析物浓度范围相关联来测量分析物浓度。

大多数PFAS被动采样方法都是针对可电离PFAS（C5-C11）开发的。被动采样方法包括渗透装置、聚氨酯泡沫（PUF）盘、固相微萃取纤维、扩散梯度薄膜（DGT）和填充有吸附剂材料的热脱附管。极性有机化学综合采样器（POCIS）是可电离PFAS最常用的采样器。标准POCIS利用封闭在聚醚砜（PES）膜之间的吸附剂，包括PUF泡沫、吸附剂浸渍的PUF或阴离子交换吸附剂（例如Strata XAW），来捕获在水溶液中电离的物质。但一些传统的离子交换吸附剂仅适用于有限范围的PFAS。Kazerson等改进了一种POCIS采样器，将市售的弱阴离子交换吸附剂作为接收相放置在两个聚醚砜膜之间，用于在0.1–15 ppt范围内进行PFCA的现场检测。Kaserzon等还开发了一种使用微孔聚乙烯（PE）管的被动采样装置，用于地下水中的PFAS监测。使用PE被动采样器可检测出17种PFAS。这些采样管由Gardiner等人部署，在三个不同的地点测试地表水，显示出PFAS在16-29天内的线性吸收。Becanova等合成了由4%多孔石墨烯和96%水组成的新型石墨烯基水凝胶，作为新的混合材料，用于从ppt水平预浓缩PFAS。纯石墨烯对长链PFAS表现出良好的吸收性能。具有重氮化学性质的改性石墨烯单体被证明有助于短链PFAS的吸收，并有可能用于预浓缩样品。被动式空气采样器适用于测量大气中PFAS的几种化合物：PFCA（全氟烷基羧酸）、PFSA（全氟烷烃磺酸）、FTOH（含氟调聚物醇）、FTMAC（含氟调聚物甲基丙烯酸酯）、FTAC（含氟调聚物丙烯酸酯）、FOSA（全氟辛烷磺酰胺）和FOSE（全氟辛烷磺酰胺乙醇），检测单位为ng/46 m³的空气。基于弱阴离子交换剂（WAX）的薄膜被动采样器显示出监测PFCA、PFSA、FTSA（氟调聚物磺酸）和GenX的能力，每个采样器的结合载量至少为440 mg PFAS，并具有处理来自废水处理厂和河流的样品的功能。最近的创新包括使用改性有机硅吸附剂与胺聚合物（聚乙烯胺，PEI）和铜交联，以促进短链PFAS的结合。铜-PEI有助于最大限度地提高疏水性和离子交换相互作用，并产生具有更高亲和力的吸附剂，能够达到LOD<70 ppt。当Cu²⁺被添加到树脂中时。关于被动取样在PFAS分析中的校准和应用的概述，请参见参考文献。 

5.     半定量检测

大多数环境基质都含有微量的PFAS及其前体，这使得PFAS的分析具有挑战性。当前体结构和标准品不可用时，分析就更加困难了。已经开发了半定量测定方法，例如总可氧化前体（TOP）和总有机氟含量（TOF）。这些测定方法考虑了PFAS化合物和未知结构的前体，从而能够对PFAS污染进行更全面的分析。这些检测方法对于传统技术（如LC-MS/MS）中可能遗漏的化合物特别有用，这些化合物由于结构未知和标准品不可用而无法检测前体化合物。TOP和TOF对于测量原位母体行为也特别有用。

5.1. 总可氧化前体（TOP）

TOP检测允许通过PFAS前体氧化转化为可测量的全氟烷基酸（PFAA）来研究PFAS前体，通常是通过使用羟基自由基。在降解过程中，自由基首先攻击非C-F片段，然后攻击C-F链，导致TOP检测产物的变化。在前体分子的非氟化部分分解过程中形成的氟化化合物，如PFSA、PFCA和PFAA，可以通过该测定法测定。TOP能够检测已知和未知的前体，取代或补充传统的分析工具。研究了TOP检测从AFFF中选择性检测PFAS的有效性，并将其应用于基于应用程序的智能手机定量，证明了其作为半定量检测预筛选工具的潜力。在TOP摩尔天平中加入短链还可以对PFAS污染进行更完整的分析。

TOF方法提供总氟的浓度，通常用于使用各种方法测量总PFAS：i）粒子诱导伽马射线发射，ii）燃烧离子色谱法和iii）可吸收有机氟。其他方法基于氟-19核磁共振波谱（¹⁹F NMR）、电感耦合等离子体/质谱（ICP-MS/MS）和真空紫外（VUV）光解。一份报告详细介绍了环境样品中可吸收有机结合氟（AOF）和有机结合卤素的研究，通过燃烧离子色谱法测量了工业废水中555 ppb的AOF值。该值是单个PFAS总量的273倍，计算公式为用HPLC-MS/MS测量的F。Schultes等人对TOF和可萃取氟方法进行了综合性审查，并应用了食品包装中的测量方法，强调了不同方法之间的优势和不一致之处，以及它们的性能。

 6.      新兴的低成本检测方法

尽管传统的色谱方法为分析提供了所需的灵敏度和选择性，但复杂的分析程序、对专业设备和训练有素的人员的需求以及每个样品的高成本（200-300 美元）严重阻碍了可用的测试能力。2019年EPA的PFAS行动计划确定了监测PFAS的新分析方法和工具的需求，以便更全面地评估这些化学品的分布、影响和浓度。检测机构、行业和组织可以使用低成本的现场部署方法（如果可用）来评估饮用水和废物流中的PFAS，并协助PFAS污染关键区域的补救工作。这些方法不一定能取代传统的LC或GC-MS/MS程序或半定量分析，但可以提供一种筛选工具，以补充分析并促进对大量样品的测试。

在现场监测PFAS的“理想”低成本方法的特点是：i）紧凑、便携且价格低廉；ii）对低至ppt级监管限值的污染水平敏感，并按照QC/QA程序执行；iii）使用低成本的设备和电源；iv）可在源头操作；v）易于使用，界面友好；vi）可以增材制造以大规模使用。由于PFAS不具有光学或电化学活性，因此无法通过低成本的光谱或电化学方法直接测量。因此，大多数程序都涉及基于氧化还原报告基因或专门设计的界面的间接方法，例如能够结合和识别PFAS的分子印迹聚合物（MIP）。总结了低成本PFAS检测的不同方法。以下部分概述了最近报道的PFAS低成本检测方法，重点介绍了光谱和电化学程序、其检测机理和性能特征。

6.1. 光学检测和传感器

6.1.1. 比色测定

比色法因其操作简单、适合非专业人员使用、响应时间快和仪器成本低而引起了人们对化学分析的兴趣。PFAS检测的比色法通常基于两个原理：1）胶体纳米颗粒（NPs）与PFAS相互作用或PFAS诱导的聚集时光谱特征的变化；以及2）PFAS结合后氧化还原染料的紫外-可见光谱的变化。大多数报道的比色策略涉及使用金（Au）NPs，测量其表面性质和与PFAS相互作用时聚集状态的变化。基于NPs和PFAS之间表面相互作用的纳米基受体和放大器的纳米检测有可能实现PFAS的低成本传感。这些方法的检测限通常以ppb（μg/L）为单位，比法规允许的限值高出几个数量级，因此在环境环境中测量PFAS的用途有限。使用巯基封端聚苯乙烯修饰的AuNPs的检测报告，当用聚乙二醇和全氟烷基硫醇（Au@PEG-F NPs）修饰AuNPs时，PFOA的检测限（LOD）为10 ppm和10 ppb。全氟辛烷磺酸在Au@PEG-F NPs上的吸附是由于F-硫醇诱导的F-F相互作用，导致Au@PEG-F NPs的积累，从而诱导探针沉淀，导致AuNPs吸光度的浓度依赖性变化。这种色度探头检测的检测限为∼10 ppb，具有良好的线性范围。该测定显示出低成本检测PFAS的潜力，但需要显著提高灵敏度才能在现场使用。最近，报道了一种基于纳米电化学的方法，使用AgNPs作为PFAS的氧化还原探针，该方法能够超灵敏地监测PFOS在单个AgNPs表面的相互作用，从而能够监测涉及PFOS的单颗粒事件，低至ppt浓度。

第二类比色法涉及使用氧化还原染料，如亚甲蓝（MB）和亚甲基绿（MG），它们通过离子对结合PFAS，以浓度依赖性方式改变其紫外-可见光响应的强度。PFOA和PFOS等阴离子表面活性剂与阳离子染料（如MB、MG或乙基紫）相互作用，并在PFAS疏水端形成离子对。MB检测适用于基于智能手机的颜色测量，能够在5分钟内进行分析，这表明该检测具有作为现场分析的预筛选工具的潜力。该测定与SPE接口相连，以预浓缩样品并提高灵敏度。据报道，LOD为0.5 ppb，线性范围在10至1000 ppb之间。使用相同的原理，但使用MG染料，比色测定法适用于全氟辛烷磺酸的纸基分析设备（PAD）。某报告的检出限为10 ppm，但只有极高浓度的全氟辛烷磺酸（>50 ppm）才能看到肉眼颜色变化。该方法显示出与重金属以及其他阴离子、阳离子和表面活性剂的显著交叉反应性。缺乏选择性和高LOD（10 ppm），与EPA设定的低ppt/ppq建议限值相去甚远，使得该测定不适合现场分析。然而，该检测的低成本（∼1美元）和分析时间短（<15分钟）使其成为进一步开发的有趣候选者。据报道，一种基于使用具有结合PFOA能力的卟啉受体的比色法是一种具有光谱分析能力的快速比色法。卟啉是已知的受体分子，是分子传感的理想候选者，因为它们具有很强的吸光度和功能化的潜力，以实现对靶标的选择性。该方法在1-16 ppm的浓度范围内显示出PFOA检测能力，并且可以在土壤提取中进行测量。 

6.1.2. 荧光和发光检测        

PFAS的荧光测定基于对溶液中常见荧光团的荧光信号的测量，或测量在与PFAS相互作用之前和之后固定在固体平台上的荧光信号。一种有趣的方法是将荧光染料与分子印迹聚合物（MIP）结合，使用MIP接枝在SiO₂ NPs上，如所示。分子印迹通常用于制备具有特定分子识别受体笼的聚合物材料，这种材料对特定靶标具有高亲和力。MIPs的一个独特之处在于它们能够检测非电活性分子，如PFAS类。为了构建基于MIP的PFAS荧光测定法，首先通过将MIP和染料接枝到SiO₂表面，合成MIP荧光报告基因，生产染料-（NH₂）-二氧化硅-荧光素6-异硫氰酸酯（FTC）荧光基团和胺配体，作为PFAS结合的受体位点，并通过氢键相互作用和酸碱配对实现结合。全氟辛烷磺酸与染料-SiO₂的结合由于染料在SiO₂表面的电子转移发生变化，诱导荧光猝灭，该方法的灵敏度低至5.57 ppb，线性范围为5.57至48.5 ppb。聚合物吸附剂可以合成，并且适合使用含氟单体和交联剂进行分子印迹，并且可以设计为通过氢键和F-F相互作用来识别PFAS化合物。其他策略包括使用CdS量子点（QD）定量PFOA诱导的荧光猝灭，如所示。Cd QD和PFOA的阴离子羧酸基团之间的相互作用改变了表面电荷，从而通过F-F亲和相互作用诱导聚集，这解释了淬灭机理。

据报道，通过胍芳烃在氧化铁NPs上的超分子组装而开发的荧光指示剂替代测定法，可用于联合荧光检测和去除。两种杯芳烃，胍基胍芳烃（GC5A-6C和GC5A-12C）被用作分子受体，因为它们能够选择性地与PFOS和PFOA靶标结合，而氧化铁NPs则用于促进PFOS/PFOA的吸附和磁分离。全氟辛烷磺酸的化学结构、检测机理和相应的校准曲线见。结合亲和力为3.5 ± 1.0 × 107 M⁻¹（全氟辛烷磺酸）和1.7 ± 0.3 × 107 M⁻¹（PFOA），使用GC5A-6C受体报告PFOS和PFOA的LOD分别为11.3±0.2 ppb和10.9±0.1 ppb。该测定对全氟辛烷磺酸和全氟辛酸具有选择性，对CTAB、辛磺酸、全氟己烷、NaCl、Na2SO4、KCl和MgCl2的反应可忽略不计。这些受体选择性地与PFAS结合的能力为设计基于荧光的分析测定和传感器提供了机会，但该方法的灵敏度仍需要显着提高，以满足实际应用的要求。

最近开发了一种用于检测PFOA的可切换开关传感器，该传感器使用发色团配体2,3,5,6-四（4-羧基苯基）吡嗪（H₄TCPP）。发光MOF对F−和PFOA的开启检测具有灵敏度和选择性，F−和PFOA的LOD分别为1.3 ppb和19 ppb。负责F−结合的机制归因于PFOA和tcpp网络之间的酸碱相互作用，主要发生在桥接-OH与有机组分中N的存在之间的相互作用。这些研究表明，合成设计可用于制造光学活性分子，这些分子具有选择性结合和检测高性能传感器PFAS的能力。

6.2. 电化学方法

电化学方法和传感器以其低成本、便携性和灵敏度以及现场部署能力而著称。由于PFAS不具有电化学活性，因此氧化还原材料通常用作传感探针，以监测PFAS结合时电子转移电阻的变化。用于PFAS检测的低成本电化学方法的例子很少，其中大多数利用MIP作为合成受体，将PFAS“笼”在工作电极表面。基于MIP的电化学传感器是通过在交联剂和靶标存在下对单体进行电聚合来制备的；在这种情况下，靶标是一种特定的PFAS，这导致产生与靶分子形状和大小相匹配的分子识别位点。在大多数情况下，检测是通过氧化还原探针完成的，例如溶液中的二茂铁羧酸。基于MIP的电聚合能够合成具有PFAS选择性空腔的聚合物吸附剂。一般的印迹过程包括：i）将模板分子与含氟单体和交联剂混合，形成具有固定靶标的聚合物网络，ii）提取靶标，iii）将互补靶标（例如分析物）结合到空腔中。原则上，这些空腔应具有与靶标互补的特性（大小、电荷和结合相互作用）。使用2,2,3,3,4,4-六氟戊烷-1,5-二甲基丙烯酸酯（HFPDMA）作为交联剂的氟受体MIP表明，较高的氟含量通过F-F相互作用和氢键结合显着增加了PFOA的吸附和保留。使用甲基丙烯酸（MA）和2,2,3,4,4,4，-六氟戊烷-1-5-二基二甲基丙烯酸酯（HFPDMA）与PFOA的羧基结合，制备了PFOA选择性MIP。使用该策略，可以使用甲基丙烯酸2-（二甲基氨基）乙酯促进与全氟辛烷磺酸磺酸盐的静电结合，从而对全氟辛烷磺酸等其他PFAS进行选择性调整。这些MIP可用作SPE提取的材料，也可用作PFAS检测的传感探针。使用聚邻苯二胺（邻苯二胺）（o-PD）和二茂铁羧酸（FcCOOH）作为氧化还原探针制备的化学改性MIP涂层电极能够灵敏地检测全氟辛烷磺酸，LOD为20 ppt，。通过在扁平金电极上电聚合o-PD产生MIP腔，并使用差分脉冲伏安法（DPV）监测FcCOOH探针的信号以产生电化学信号。Dick等人使用相同的策略探索了这些MIP的表面化学性质及其选择性，发现腐殖酸和氯化物等物质在电极表面的吸附干扰了测量，突出了这些传感器缺乏选择性。

通过仔细选择单体的结构和构型，可以提高MIPs对特定PFAS的选择性。使用阳离子官能单体4-乙烯基吡啶（4-Vpy）作为吸附全氟辛烷磺酸的模板，由于模板和单体之间的静电相互作用，提高了选择性。吸附与pH值有关，由于带电颗粒积聚和双层吸附，该传感器平台对高浓度全氟辛烷磺酸的选择性降低。MIP用壳聚糖进一步改性，并用作吸附介质以去除水中的PFOS。全氟化合物对不同吸附剂的吸附行为的综述见参考文献。Cao等使用二元官能单体4-乙烯基吡啶（4-Vpy）和2-三氟甲基丙烯酸（TFMAA）、偶氮二异丁腈（AIBN）作为识别水溶液中PFOA和PFOS的引发剂，显示出6270和6420 ppm（mg kg⁻¹）的吸附能力，分别用于全氟辛烷磺酸和全氟辛酸。吸附能力较高，在酸性pH值（从2到5）时不会变化，但当pH值高于5时会降低。吸附的减少是由于某些PFAS在中性至碱性pH范围内的电离态发生变化。MIPs也可以在多壁碳纳米管（MWCNT）结构中制备，这增加了PFOA的结合载量，据报道其值为12400 ppm（mg kg⁻¹）。这些平台可能是提高PFAS电化学传感器选择性和灵敏度的良好候选方案。

 其他检测策略包括使用金属有机框架（MOF）修饰的微电极（ME）进行阻抗检测，并监测PFOS诱导的Pt ME处的析氢反应气泡成核。基于MOF的设计依赖于使用介孔MOF，即Cr-MIL-101，该MOF对全氟辛烷磺酸的氟化链和磺酸盐基团具有亲和力。通过测量全氟辛烷磺酸结合时阻抗的增加来量化全氟辛烷磺酸，据报道，其LOD为0.5 ppt。电化学发光（ECL）等其他检测方式也被用于测量基于MIP的传感器上的PFOA。通过电化学印迹超薄石墨氮化碳（g-C₃N₄）使用循环伏安法和以PFOA作为模板的吡咯制备的纳米片，G-C₃N₄具有分子印迹的片材（MIP@utg-C₃N₄）表现出良好的稳定性和ECL信号的放大。该传感器有两个线性浓度范围，分别为0.02-40 ppb和50-400 ppb，LOD为0.01 ppb。

除上述方法外，光电化学（PEC）还被用作一种具有提高灵敏度和小型化潜力的检测技术。该方法将光辐照与电化学检测相结合，同时利用了光学和电化学方法的特性。氧化钛NPs或其他半导体金属氧化物通常用作光电流转换的光敏剂。一些研究探讨了将PEC与MIP结合使用进行PFOS分析。用TiO₂改性的PEC传感器开发了纳米管阵列和分子印迹丙烯酰胺，用于检测浓度范围为0.25–5 ppm的全氟辛烷磺酸，LOD为86ppb（S/N = 3）。印迹丙烯酰胺通过笼子约束效应增强了选择性，并由于其电子转移能力而增强了光电流的产生。在另一项研究中，使用氧碘化铋（BiOI）纳米片阵列作为电极材料，通过在丝网印刷电极上电沉积BiOI来制备一次性传感条，然后接枝含有PFOS作为模板分子的丙烯酰胺基MIP。在去除模板和靶标结合时，特异性识别和空间位阻是由于全氟辛烷磺酸结合造成的，这诱导了电极表面电子供体电荷转移的变化，进一步产生了浓度依赖性光电流的降低。该便携式传感器在0.05至500 ppb的浓度范围内显示出线性响应，LOD为0.01 ppb。Gong等人报道了类似的方法，使用AgI-BiOI纳米片阵列在可见光照射下检测PFOA，线性范围为0.02–1000 ppb，LOD为0.01 ppb。光电化学检测可能与光降解相结合，以创建具有TiO₂等光催化剂的集成PFAS检测/破坏系统，实现光催化降解和光电化学检测PFAS。

总而言之，在当前的开发阶段，新兴的低成本方法灵敏度有限，并且对共存的物质、离子或腐植酸成分缺乏选择性。总结了用于检测PFAS的不同比色法和电化学技术及其检测原理和报告的灵敏度。

 7.     对未来研究的结论和建议

PFAS在环境中的存在及其对环境和人类健康的风险是有据可查的。虽然强调环境健康和安全问题的证据正在增加，但能够快速评估现场PFAS暴露的分析方法和仪器的可用性有限。本文综述概述了包括传统分析方法（如LC-MS/MS）、半定量和被动采样，以及比色法、光谱荧光法和电化学检测等新兴方法的现状。总结了PFAS检测和分析的主要方法及其优点和局限性。传统方法价格昂贵且未广泛使用，而新兴的低成本方法灵敏度低几个数量级，无法满足监管检测限（例如0.004 ppt PFOA）。开发低成本传感器有助于识别样品并确定其优先级，以便进行PFAS分析和快速干预。低成本的便携式方法可以远程部署以测量单个或总PFAS，对于原位量化PFAS污染非常有价值。然而，尽管现有传感器具有潜力，但尚未得到验证，并且其性能，包括质量控制/质量保证（QC/QA）标准和现场条件下的功能尚未得到证明。

表.测量环境样品中PFAS的分析方法及其优点和局限性

由于PFAS不具有光学或电化学活性，因此通过低成本的光学或电化学方法进行检测会受到严重阻碍。已经报道了利用PFAS与氧化还原活性分子的相互作用以及PFAS分子受体开发的不同方法，以试图实现检测所需的选择性和灵敏度。比色法使用简单且价格低廉，但选择性不足，并且LOD限值在ppm范围内，与监管限值（超低ppt，例如PFOA为0.004 ppt）相比，它们的灵敏度低了几个数量级。电化学传感器是便携式的，比色法更灵敏。大多数报道的电化学传感器使用MIP作为识别平台，LOD通常处于低ppb水平，很少达到高ppt水平。此外，一些研究表明，MIPs具有选择性，受到其他物种（如腐植酸和其他共存阴离子）的强烈干扰。这些装置可以与提取系统（如SPE小柱）连接，以去除预浓缩样品并提高灵敏度。

关键的基本需求仍然是能够开发可现场部署的PFAS分析方法，特别是在以下方面：1）开发能够选择性结合单个或一类PFAS（例如短链与长链）的新材料和分子受体；2）放大光学和电化学信号的检测方式和机制，以达到监管机构规定的低检测限值（例如超低ng/L或ppt）；3）技术的验证、标准化和转化，以扩大PFAS的范围。目前，PFAS与不同类型材料的相互作用在很大程度上是未知的，这限制了该领域的创新能力。虽然众所周知，静电和疏水相互作用有助于PFAS吸附，但对表面化学、成分、几何形状和分子排列的影响知之甚少。合成和超分子组装具有PFAS特异性结合位点的新型材料和配合物的基础工作对于这些方法的开发至关重要。

因此，在宏观和纳米尺度上对PFAS与不同表面的相互作用进行机理理解，是确定关键参数（表面电荷、表面官能团和分子排列）和设计分析方法开发表面的关键下一步。此外，除了验证和标准化之外，还需要确定真实样品中的分析性能和品质因数，以确保这些方法适合现场部署。此外，实验室间验证、性能评估和QC/QA标准，以及这些平台的大规模使用制造，以及现场稳健性和功能的展示，对于推动行业和监管机构采用和实施这些方法至关重要。最终，这些可以集成到分析工作流程中，并单独使用或与其他方法和样品收集/提取/纯化试剂盒结合使用，以测量不同类型基质中PFAS家族的单个或亚组。光谱和电化学方法具有作为低成本、易于使用的PFAS平台的潜力。然而，需要大力发展新材料和检测方式，以提高其现场部署、验证和标准化的能力。这些先进的方法是帮助研究人员和检测机构更有效地测量和评估PFAS污染的必要和重要的开发步骤。