PNNL PFAS传感器的图示。水样本的一端流过迷宫，而全氟辛烷磺酸被中间的海绵状材料捕获。该技术可用于许可。图片提供：Nathan Johnson | PNNL

PNNL已获得专利的一种精确且便携式的方法，可以检测微量的极度持久的有毒化学物质，这些化学物质积聚在我们的身体和环境中。

全氟烷基物质和多氟烷基物质（PFAS）是危险的人造化学物质，可用于不粘炊具，防水服，食品包装和灭火泡沫等产品，因为它们会排斥水和油。它们不会自然分解，也没有已知的快速修复方法可以摧毁它们。多项研究已将PFAS（在环境中长期存在）与胆固醇升高，肥胖，免疫系统减弱，内分泌紊乱，甲状腺疾病和癌症联系起来。

PFAS的联邦健康咨询水平为70万亿分之一，大约等于1,000加仑水中的一粒盐。美国某些州的严格程度甚至更高。水位太低，以致必须使用敏感的分析方法将水样送到实验室进行测量。从源头快速检测和测量PFAS存在的困难使补救工作面临挑战。

PNNL研究人员与新泽西理工学院（NJIT）合作开发了一种小型设备，可以快速，准确地测量全氟辛烷磺酸（PFOS），这是一种PFAS。专有的芯片实验室传感器可以检测到全氟辛烷磺酸水平，该水平比联邦健康通报低两个数量级（0.5万亿分之一）。这提供了一种前所未有的便捷方式，可以准确，现场和实时地检测水中的微量全氟辛烷磺酸。该设备足够小，并且运行速度足够快，可以提供使用点测量数据。此外，PNNL正在扩展该设备检测各种PFAS污染物的能力。

PNNL材料科学家Radha Motkuri说：“净水是必不可少的。能够快速识别PFAS污染的来源也很重要。” “我们预见了一个可以立即广泛部署该芯片实验室的世界。”

片上实验室PFAS传感器

快速，现场检测超低含量的PFAS和PFOS是保护人类健康的关键一步。从历史上看，测试最少需要几个小时到几天。使用PNNL的便携式传感器，可以立即在现场测量PFOS的水平。

金属有机框架材料类似于海绵，用于将捕获的PFOS靶向微流板内的小探针。图片来源：Andrea Starr | PNNL

Motkuri说：“去年，我们致力于全氟辛烷磺酸的捕集，我们将继续开发可从水中捕集更多全氟辛烷磺酸分子的材料。” “但是我们希望开发一种可以在现场快速准确地量化PFAS的工具。”

传感器看起来像一个显微镜载玻片，上面有一个曲折的小迷宫。水样本流过迷宫，并进入中间的海绵状材料。水样本中的任何PFOS或PFAS分子都被海绵捕获，而其他分子则通过。

当电流脉冲通过传感器时，捕获的PFAS会引起电流变化。这种变化可以瞬时测量样品中PFAS的浓度。

期待减少PFAS

PNNL的使用点传感器有潜力用于检测其他威胁人类健康和环境的令人不安的化学品。PNNL和NJIT小组正在努力扩展这项技术，以检测各种地下水源中的其他PFAS分子，包括PFOA，PFBA，PFBS和GenX。

PFAS传感器正在申请专利，该技术可用于许可。

PNNL商业化经理Allan Tuan说：“各种不同的部门都可以使用该技术，包括环境修复，市政水，化学制造，石油和国防。” “这是快速检测和测量PFOS和其他污染物的令人振奋的突破。”

PFAS传感器是3月4日在ACS Applied Materials＆Interfaces上发表的论文“用于超灵敏检测全氟辛烷磺酸的基于金属-有机框架的微流体阻抗传感器平台”的重点。