固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測定土壤中4種擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留

賈清華 杜 濤 劉文杰，3 盧亞玲，3*

(1 塔里木大學(xué)分析測試中心， 新疆 阿拉爾 843300)(2 塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300)(3 塔里木盆地生物資源保護(hù)利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆 阿拉爾 843300)

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固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測定土壤中4種擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留

賈清華1杜 濤2劉文杰2，3盧亞玲2，3*

(1 塔里木大學(xué)分析測試中心， 新疆 阿拉爾 843300)(2 塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 新疆 阿拉爾 843300)(3 塔里木盆地生物資源保護(hù)利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆 阿拉爾 843300)

建立了固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用快速測定土壤中4種菊酯殘留的方法。土壤試樣經(jīng)超聲提取、弗洛里硅土柱凈化，進(jìn)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)檢測。實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了超聲時(shí)間、提取溶劑和超聲功率對提取率的影響，當(dāng)超聲時(shí)間20 min，提取溶劑石油醚:丙酮(1:2)，超聲功率因數(shù)為90%時(shí)，菊酯的提取率最好。經(jīng)過色譜條件優(yōu)化，4種菊酯得到分離，在0.5 ～5 mg/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性，檢出限低于3 μg/L，回收率介于76. 2～96. 8%之間。建立的方法準(zhǔn)確度好，靈敏度高，可用于土壤中菊酯殘留的測定。

固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用； 菊酯

擬除蟲菊酯[1]是一類仿生合成的殺蟲劑，是能防治多種害蟲的廣譜殺蟲劑，其殺蟲毒力比老一代殺蟲劑如有機(jī)氯、有機(jī)磷、氨基甲酸酯類提高10～100倍[2]。擬除蟲菊酯中的溴氰菊酯、氯氟氰菊酯、氯氰菊酯等在果蔬上的應(yīng)用十分廣泛[3]。氯氰菊酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成四對外消旋體；氰戊菊酯中等毒性，有兩種異構(gòu)體，氯氟氰菊酯化學(xué)結(jié)構(gòu)中引入3個(gè)氟原子，具有活性更高，藥效迅速，滲透作用更強(qiáng)等特點(diǎn)，溴氰菊酯適用作物非常廣泛，對多種害蟲均具有很好的殺滅效果。研究表明，此類農(nóng)藥仍具有一定的毒性和蓄積性, 會導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)及皮膚中毒，以及致癌、致畸作用[4]。和其他農(nóng)藥一樣，菊酯類農(nóng)藥不但會殘留在產(chǎn)品的表面，而且最終會進(jìn)入土壤，在土壤中一系列的遷移、轉(zhuǎn)化，進(jìn)而對大氣、水體、生態(tài)系統(tǒng)和人類的生命造成危害，因此對這4種菊酯的檢測就更加的重要。但是，檢測這類殺蟲劑普遍存在出峰數(shù)量不對、出峰重疊、出峰晚等問題。目前國內(nèi)外關(guān)于擬除蟲菊酯類殺蟲劑殘留的研究較多，采取的分析方法主要有氣相色譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用[5-7]，高效液相色譜法、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用，近紅外光譜法、酶聯(lián)免疫法等[8-10]。氣相色譜具有靈敏度和分離度高的特點(diǎn)，可以檢測到擬除蟲菊酯不同的立體異構(gòu)體，但因其檢測器不是選擇性檢測器，對樣品提取時(shí)的溶劑的選擇有了很大的局限性；高效液相色譜對于熱不穩(wěn)定性類擬除蟲菊酯有明顯的優(yōu)勢，但其靈敏度明顯低于氣相色譜；酶聯(lián)免疫法具有靈敏度高、特異性強(qiáng)等特點(diǎn)，但它只適用于結(jié)構(gòu)比較相似的化合物，局限性太強(qiáng)；聯(lián)用技術(shù)彌補(bǔ)了上述幾種方法的不足，具有靈敏度高、分離度好、定量準(zhǔn)確、適用性廣等特點(diǎn)?，F(xiàn)今GC-MS[11-14]比HPLC-MS的條件更成熟。[15-16]

本方法簡化樣的前處理，土壤試樣經(jīng)超聲提取、弗洛里硅土柱凈化，濃縮定容后進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)檢測。考查了超聲時(shí)間、提取溶劑和超聲功率對提取率的影響，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到最優(yōu)提取方法。建立的方法準(zhǔn)確度好，靈敏度高，可用于土壤中擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留的測定。

2 材料與方法

2.1 試劑與儀器

2.1.1 試劑

氯氟氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯(純度>97. 0%)購自于農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研檢測所。丙酮，正己烷、石油醚(60～90 ℃)，乙酸乙酯，氯化鈉 (650 ℃ 烘4 h)為分析純，購自于西安化學(xué)試劑廠，水為Millipore純水。

2.1.2 儀器

Finnigan Trace GC-DSQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國)，KQ-400KDE型高功率數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)。

2.1.3 樣品

選取學(xué)校或周邊果園內(nèi)果樹噴灑農(nóng)藥時(shí)，噴灑或落到地面的土壤，噴灑期為7d，除去表面雜物，采集地表土壤。

2.1.4 樣品處理方法

準(zhǔn)確稱取土壤樣品1g，加入石油醚-丙酮(1:2) 30 mL，在90%功率因數(shù)超聲波輔助下提取20 min。過無水硫酸鈉脫水，旋干，以5 mL石油醚溶解，過弗洛里硅土柱凈化，濃縮定容至1 mL，過0. 22 μm有機(jī)膜，進(jìn)氣相色譜-質(zhì)譜儀測定。

凈化步驟：弗洛里硅土柱先用10mL石油醚預(yù)處理，洗脫液為10 mL石油醚:乙酸乙酯(95:5)。

2.1.5 氣相色譜/質(zhì)譜檢測條件

Finnigan Trace GC-DSQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國)；檢索譜庫：NIST、Mainlib、Replib。

色譜條件：載氣為He，流速1. 2 mL/min，進(jìn)樣口溫度280 ℃，分流比10:1，傳輸線溫度280 ℃；溶劑延遲時(shí)間為5 min。程序升溫: 初始溫度100 ℃，保持1 min，以40 ℃/min提高到240 ℃，再以10 ℃/min至280 ℃，保持6 min。色譜柱：安捷倫DB-5 MS石英毛細(xì)管柱(30 m×0. 25 mm×0. 25 μm);色譜-質(zhì)譜接口溫度；280 ℃，進(jìn)樣體積：1 μL。

質(zhì)譜條件：電離方式EI，離子源溫度250 ℃，電子能量70 eV，選擇離子(SIM)定量。

3 結(jié)果與分析

3.1 樣品提取條件的優(yōu)化

在空白土樣中，加入四種菊酯和30 mL提取溶劑石油醚-丙酮，超聲提取，凈化后，進(jìn)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測。通過優(yōu)化提取時(shí)間、提取溶劑比、超聲波功率來獲得最佳超聲提取條件。

3.1.1 提取時(shí)間的選擇

當(dāng)所加石油醚:丙酮(1:1)時(shí)，對加標(biāo)的樣品進(jìn)行提取考察提取10 min，20 min，30 min，40 min優(yōu)化，結(jié)果見圖1。由圖可知，4種擬除蟲菊酯農(nóng)藥，在超聲提取20 min時(shí)，提取效率較高。當(dāng)提取時(shí)間過短，目標(biāo)物的提取率較低，而提取時(shí)間太長，提取溶劑的沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，也影響提取效率。因此，最優(yōu)提取時(shí)間為20 min。

圖1 超聲提取時(shí)間優(yōu)化

3.1.2 提取溶劑比優(yōu)化

擬除蟲菊酯農(nóng)藥易溶于極性較大的丙酮，當(dāng)增加不同體積的石油醚時(shí)，影響提取溶劑的極性，從而對擬除蟲菊酯的提取率也產(chǎn)生影響。實(shí)驗(yàn)選擇石油醚:丙酮的體積比分別為4:1 , 2:1 , 1:1 , 1:2 , 1:4，提取樣品20 min，結(jié)果見圖2。結(jié)果表明，選用石油醚:丙酮(V:V)=1:2時(shí)，提取效果最佳。

圖2 溶劑比優(yōu)化

3.1.3 超聲功率的影響

以石油醚:丙酮(1:2)對加標(biāo)樣品超聲提取20 min，探討不同超聲功率：40%，60%，80%，90%，100%對提取率的影響，結(jié)果見圖3。結(jié)果表明功率為90%時(shí)，提取率最好。

圖3 超聲功率優(yōu)化

3.1.4 正交實(shí)驗(yàn)

以3個(gè)因素個(gè)數(shù)超聲時(shí)間、溶劑比、超聲功率因數(shù)和4個(gè)水平數(shù)為基礎(chǔ)做L16(4)3的正交試驗(yàn)，結(jié)果見表1.得到最優(yōu)方案是超聲時(shí)間20 min,溶劑比1：2，超聲功率因數(shù)90%。影響因素由強(qiáng)到弱是超聲功率因數(shù)、溶劑比、超聲時(shí)間。

3.2 方法學(xué)考察

3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精確移取1 mL 100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，加丙酮混勻后配制成10 mg/L的四種擬除蟲菊酯的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液，于-20 ℃保存待用。

將儲備溶液稀釋得到0 . 0 mg/L、0. 5 mg/L、0. 8 mg/L、1 mg/L、2. 5 mg/L、5 mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液。根據(jù)配制好的標(biāo)準(zhǔn)曲線，以濃度為橫坐標(biāo)，響應(yīng)峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。表2為該方法的標(biāo)準(zhǔn)曲線和線性范圍，表明在0. 0～5 mg/L范圍內(nèi)，呈現(xiàn)良好的線性。圖4為4種擬除蟲菊酯的選擇離子流(SIM)圖。由圖可知，4種擬除蟲菊酯在14 min內(nèi)得到良好的分離，且能較好的分離擬除蟲菊酯的對映體。

3.2.2 檢出限與定量限

方法檢出限以3倍信噪比所對應(yīng)的濃度值來計(jì)算，定量限以10倍信噪比所對應(yīng)的濃度值來計(jì)算。結(jié)果見表2。

表1 4種菊酯提取率的正交試驗(yàn)結(jié)果 L16(4)3

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線、線性范圍、檢出限、定量限

3.2.3 精密度和回收率

取濃度為0. 5 mg/L的混標(biāo)溶液，在一日內(nèi)連續(xù)進(jìn)樣6次，計(jì)算日內(nèi)精密度，連續(xù)六天進(jìn)樣，計(jì)算日間精密度。該方法精密度在0. 76%～4. 53%范圍之內(nèi)，精密度良好。當(dāng)在樣品中加入中濃度的混標(biāo)溶液，經(jīng)樣品處理，凈化，進(jìn)氣相色譜-質(zhì)譜測定，計(jì)算加標(biāo)回收率，4種菊酯化合物的回收率為76. 2%～96. 8%，回收率比較高，滿足分析要求。

表3 精密度、回收率

3.3 定量方法

氯氰菊酯和氰戊菊酯都有同分異構(gòu)體。氯氰菊酯有4對外消旋體,因此有4個(gè)峰；氰戊菊酯有兩種異構(gòu)體(2個(gè)峰)。積分定量時(shí)以所有同分異構(gòu)體峰面積的總和為準(zhǔn)進(jìn)行定量，外標(biāo)法定量。

3.4 結(jié)果分析

圖4為土樣加標(biāo)的選擇離子流色譜圖，目標(biāo)物的出峰時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)品一致，并且質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)譜圖也一致。在測定的20個(gè)土壤樣品中，均未有氯氟氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯檢出。

圖4 4種菊酯的選擇離子流圖(SIM)與加標(biāo)樣的的選擇離子流圖(SIM)

4 結(jié)論

通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)得到最佳方案，以1:2的石油醚：丙酮超聲萃取樣品20 min，弗洛里硅土柱凈化，前處理簡單，有毒試劑用量較少，進(jìn)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)檢測，4種農(nóng)藥在14 min內(nèi)峰都能得到較好的分離，相比于GC和HPLC，GC-MS解決了易出現(xiàn)假陽性、出峰不準(zhǔn)、峰重疊、出峰晚等問題。本文建立了土壤中4種菊酯農(nóng)殘的快速分析方法，在滿足分離度的前提下，通過優(yōu)化提取條件、色譜-質(zhì)譜條件，有效的提高了分析效率和靈敏度，降低了檢測限?；厥章史弦?，所建立的方法準(zhǔn)確度高、選擇性好，分析時(shí)間短，結(jié)果可靠，適用于土壤中菊酯殘留的安全控制。研究結(jié)果可為深入研究土壤中農(nóng)殘降解提供方法參考。另外，因GC-MS通過選擇特定的母離子進(jìn)行分析，可以排除樣品中雜質(zhì)的干擾，有利于復(fù)雜樣品的檢測。

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Determination four Kinds of Pyrethroid Pesticides Residues in Soil with the Combined Use of Solid Phase Extraction - Gas Chromatography - mass Spectrometry

Jia Qinghua1Du Tao2Liu Wenjie2,3Lu Yaling2,3*

(1 Analysis and Testing Center， Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)

( 2 College of Life Science, Tarim University, Alar, Xinjiang 843300)

(3 Key Laboratory of Biological Resource Protection and Utilization of Tarim Basin, Xinjiang Production & Construction , Alar, Xinjiang 843300)

Asolid phase extraction - gas chromatography - mass spectrometry(SPE-GC-MS) -method was established for the determination four kinds of pyrethroid pesticides residues in soil. The samples were extracted by ultrasonic assisted extraction and purified by Florisil silica column, and were detected with gas chromatography - mass spectrometry (GC-MS). Ultrasonic time, extraction solvent rate and ultrasonic power were optimized on the extraction rate. When the ultrasonic time was 20 min, extraction solvent petroleum ether : acetone was ( 1:2 ) , ultrasonic power was 90%, the extraction rate of pyrethroid was the best. The results showed that the method had good linearity in the range of 0. 5～5 mg/l, the detetion limits could reach less than 3 μg/l，and the recovery rate was between 76. 2～89. 8%. The established method was of good accuracy, high sensitivity, and could be used for the determination of pyrethroid residue in soil.

SPE-GC-MS; Pyrethroid

2014-05-26

塔里木大學(xué)校長基金項(xiàng)目(TDZKSS201312)

賈清華 (1988-)，女，助理實(shí)驗(yàn)師，本科，研究方向?yàn)樯V分析與食品安全。 E-mail:qing_hua13@163.com

*為通訊作者 E-mail:skyling019@163.com

1009-0568(2015)01-0135-06

O657.7

A

10.3969/j.issn.1009-0568.2015.01.024