综述：便携式电化学传感器检测PFAS：现场应用的设计、挑战与机遇

这篇综述系统探讨了利用电化学传感器（如分子印迹聚合物MIPs、金属有机框架MOFs等）实现全氟烷基物质（PFAS）现场检测的最新进展，重点分析了其满足环保署（EPA）ppt级检测限（如PFOA/PFOS 4 ng/L）的潜力，同时指出选择性不足、复杂基质干扰等制约实际应用的挑战。

　　

Abstract
全氟和多氟烷基物质（PFAS）因C-F键的高稳定性成为环境中难降解的持久性污染物，其生物累积性和毒性对生态系统和人类健康构成威胁。美国环保署（EPA）设定的严格限值（如PFOA/PFOS 4 ppt）亟需开发低成本便携式检测技术。传统液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）虽精准但依赖实验室条件，而电化学传感器通过伏安法、阻抗谱（EIS）等策略展现出现场检测潜力。

Introduction
PFAS的检测难点在于其缺乏电活性基团，需通过氧化还原标记（如亚甲蓝染料）或纳米颗粒（Au/Ag NPs）间接量化。研究表明，PFAS与染料离子配对可改变其电化学信号，而纳米孔技术能通过尺寸排阻效应增强选择性。尽管光学方法灵敏度不足，电化学传感器凭借高灵敏度（可达ppt级）和便携性成为优选方案。

PFAS detection needs
PFAS在消防泡沫（AFFF）、塑料中的广泛应用导致全球33%供水系统受污染。现有技术难以应对复杂基质（如土壤、食品）中PFAS混合物的检测需求，而电化学传感器可通过功能化电极（如COFs修饰）实现特异性识别。

General electrochemical sensors
核心挑战是构建PFAS分子识别层：

• 直接检测：利用PFAS与纳米气泡的界面效应产生电流信号
• 间接检测：通过竞争结合法使PFAS置换电活性探针（如Fe(CN)₆^3?/4?）
• 纳米孔技术：监测PFAS穿过纳米孔时的离子流扰动

Challenges and opportunities
当前瓶颈包括：

1. 抗干扰能力（如天然有机物共存）
2. 传感器再生性（MIPs的重复使用≤20次）
3. 设备集成化（微型化恒电位仪开发）
   解决方案涉及机器学习辅助信号解析和纸基微流控芯片设计。

Conclusions
尽管MOFs/MIPs传感器已实现PFOA检测限0.5 ppt，但实际应用仍需解决标准物质缺乏、长期稳定性差等问题。未来方向包括开发广谱识别材料和自动化采样系统，以推动EPA监管框架下的规模化部署。

Declaration & Acknowledgements
研究受美国国家科学基金会（NSF-2141017）和环保署（EPA-R840840）资助，部分技术已申请专利。