氣相色譜法同時測定土壤中4 種農(nóng)藥的殘留量

任穎俊，龔道新，鄭琛，袁雅潔，楊麗華

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128)

己唑醇和苯醚甲環(huán)唑同屬于三唑類殺菌劑，具有內(nèi)吸、保護和治療活性，殺菌譜廣，均可有效地防治子囊菌、擔(dān)子菌和半知菌所致病害，如白粉病、黑星病、銹病等，其中苯醚甲環(huán)唑是一種安全性較高的農(nóng)藥，被廣泛應(yīng)用于果樹、蔬菜等作物。目前中國對己唑醇的研究主要集中在水稻[1–4]、小麥[5]、黃瓜[6]病害防治的田間試驗方面，對其殘留檢測方面的報道較少。關(guān)于苯醚甲環(huán)唑殘留檢測的報道相對較多。稻瘟酰胺是一種苯氧酰胺類殺菌劑，有良好的內(nèi)吸性和特效性，是目前中國水稻生產(chǎn)中推薦使用的一種殺菌劑。國內(nèi)外學(xué)者對稻瘟酰胺的研究主要集中在原藥檢測和光解、方面。關(guān)于稻瘟酰胺使用后在環(huán)境中殘留降解及檢測的研究較少[7–9]。螺螨酯屬于季酮酸類殺螨劑，能抑制有害螨體內(nèi)的脂肪合成，適用于防治對現(xiàn)有殺螨劑產(chǎn)生抗性的有害螨類。目前，國內(nèi)主要針對螺螨酯的原藥及其制劑進行了分析，重點對其病害防治效果等進行了研究[10–17]，但對其在作物上的殘留分析少有報道[18–20]。

己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑殘留量的測定方法主要有氣相色譜法、高效液相色譜法和氣相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用法等。目前，國內(nèi)外關(guān)于其單劑在環(huán)境介質(zhì)和各種作物中殘留的檢測方法已有諸多報道，易麗君等[21]采用石油醚、丙酮混合溶劑 (體積比為1∶1)振蕩提取，以弗羅里硅土進行凈化，借助氣相色譜–電子捕獲檢測器(GC–ECD)測定了水稻中的己唑醇殘留量；白蕓等[22]采用乙腈振蕩提取，以弗羅里硅土進行凈化，借助GC–ECD 測定了蘋果和土壤中的螺螨酯殘留量，但對其復(fù)配制劑及藥肥在土壤環(huán)境中殘留量的同時檢測鮮有報道。筆者采用添加回收率試驗，借助GC–ECD 檢測技術(shù)，建立同時測定土壤中己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑殘留量的氣相色譜分析方法，旨在為土壤環(huán)境的安全性評價提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

土壤樣品取自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)科研試驗基地(在此之前該基地未使用過含己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑的農(nóng)藥)的實驗田中。用土鉆取0～20 cm 耕作層的土壤，去除植物根系和小石塊等非土壤部分，混勻后過孔徑0.90 mm 篩，備用。

己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑的標準品(純度分別為97.0%、92.3%、93.7%和97.5%)均由興農(nóng)藥業(yè)(中國)有限公司提供。

1.2 主要儀器與試劑

主要儀器：Agilent Technologies 7890A 型氣相色譜儀(美國安捷倫公司，配有ECD 檢測器和化學(xué)工作站)；SHY–2AS 水浴恒溫振蕩器(江蘇大地自動化儀器廠/環(huán)保設(shè)備廠)；TP–220A 電子天平(湘儀天平儀器設(shè)備有限公司)；RE–2000A 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)；SHZ–D(III)循環(huán)水式真空泵(浙江黃巖求精真空泵廠)；CCA–20 低溫冷卻水循環(huán)泵(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)；玻璃層析柱(1.5 cm×20 cm)。

主要試劑：弗羅里硅土(Florisil，0.15～0.25 mm，國藥集團化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，用前在550℃烘3～5 h，冷卻后以2%蒸餾水脫活)；丙酮（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司生產(chǎn)）；乙酸乙酯（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司生產(chǎn)）；乙腈(天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司生產(chǎn))；正己烷(長沙湘科精細化工廠生產(chǎn))；無水硫酸鈉(天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司生產(chǎn))。以上試劑均為A.R.級。

1.3 方法

1.3.1 己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑提取凈化條件的確定

1) 提取劑的選擇。根據(jù)己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑的溶解特性，這4 種農(nóng)藥都能溶于乙腈、甲醇、丙酮、乙酸乙酯和石油醚，故本研究中分別采用乙腈、甲醇、丙酮、乙酸乙酯和石油醚作為土壤樣品的供試提取劑，以期確定一種提取劑能同時提取出己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑這4 種農(nóng)藥。

2) 提取時間的選擇。分別采用了振蕩和超聲處理方法對土壤樣品進行提取，以尋求合適的提取時間。

3) 柱凈化淋洗劑的選擇。采用弗羅里硅土柱對土壤樣品進行凈化處理，并選用丙酮、乙酸乙酯和乙腈作為土壤樣品的供試淋洗劑，以期確定一種淋洗劑能有效去除土壤樣品中的多余雜質(zhì)，并將己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑這4 種農(nóng)藥洗脫下來。

4) 柱凈化淋洗體積的選擇。取10mg/L 己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑混合標準溶液1mL 放入弗羅里硅土柱中，用60mL 乙腈淋洗，以10mL 為單位，分6次收集淋洗液，濃縮后用正己烷定容，供GC–ECD 檢測。通過此方法得到己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑這4 種農(nóng)藥的分次淋洗回收率，觀察其降低趨勢，確定最佳的淋洗體積。

1.3.2 氣相色譜檢測條件的確定

目前，國內(nèi)外關(guān)于己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑這4 種農(nóng)藥單劑在環(huán)境介質(zhì)和各種作物中的檢測方法已有許多報道[21–24]。為達到分析檢測時間較短、靈敏度較高、分離程度較好的試驗?zāi)康模狙芯恐袑σ呀⒌? 種農(nóng)藥單劑的分析檢測條件進行優(yōu)化試驗。

1) 進樣口和ECD 檢測器溫度的選擇。通過對比5 種氣相色譜進樣口溫度(220、240、260、280 、300℃)來確定其適宜的進樣口溫度，并根據(jù)常規(guī)的檢測器溫度設(shè)定原則，確定其相應(yīng)的檢測器溫度，以此考察進樣口和ECD 檢測器溫度對檢測這4 種農(nóng)藥靈敏度的影響。

2) 程序升溫方式的選擇。對比如下3 種程序升溫方式對己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑分離度的影響，以選取適宜的程序升溫方式。方式1：初始溫度120℃，保持4min，20℃/min升溫至270℃。方式2：初始溫度150℃，保持1min，25℃/ min 升溫至250℃。方式3：初始溫度180℃，保持3min，20 /min℃ 升溫至260℃。

3) 柱流量的選擇。 通過考察3 種柱流量(2、3、5mL/min)對己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑分析時間和靈敏度的影響，選取適宜的柱流量。

1.3.3 標準曲線的繪制

采用梯度稀釋法，用正己烷配制成質(zhì)量濃度分別為0.02、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00mg/L 的己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑的標準混合溶液，按選定的色譜條件進行測定，以進樣的質(zhì)量濃度為橫坐標，以相應(yīng)的氣相色譜峰面積為縱坐標繪制標準曲線。

1.3.4 添加回收試驗

在空白土壤樣品中分別添加己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑的混合標準工作溶液，使其質(zhì)量分數(shù)分別為0.05、0.50、1.00mg/kg。每個處理重復(fù)5次。按上述試驗方法進行樣品的提取、凈化和檢測，計算添加回收率和相對標準偏差。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品處理因素的優(yōu)選結(jié)果

2.1.1 土壤樣品的適宜提取劑

試驗結(jié)果表明：土壤樣品以丙酮為提取劑時有雜峰干擾，基線高且不穩(wěn)定；以石油醚為提取劑時螺螨酯的添加回收率較低，只有45%左右；以乙酸乙酯為提取劑時苯醚甲環(huán)唑的峰形過寬，其添加回收率也不達標；以甲醇為提取劑時提取雜質(zhì)較多，基線不平，且己唑醇的色譜峰和稻瘟酰胺的色譜峰分離效果不佳；以乙腈為提取劑時雜質(zhì)明顯減少，4 種農(nóng)藥的回收率都比較高，且穩(wěn)定，其平均回收率都達到了85%以上，故選用乙腈作為土壤樣品中4 種農(nóng)藥的提取劑。

2.1.2 土壤樣品提取的適宜時間

試驗結(jié)果表明：超聲處理方法簡單快速，且己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑在此條件下?lián)p失較小，提取效果較好。繼續(xù)延長提取時間，4種農(nóng)藥提取量隨之增加的趨勢并不明顯，因此，選擇15min 作為適宜提取時間。

2.1.3 柱凈化適宜淋洗條件

1) 適宜的淋洗劑。試驗結(jié)果表明：土壤樣品以丙酮為淋洗劑時，己唑醇、稻瘟酰胺和螺螨酯的回收率都較高，而苯醚甲環(huán)唑洗脫效果不佳，其回收率(68.33%)偏低；以乙酸乙酯為淋洗劑時，己唑醇和稻瘟酰胺的添加回收率都達到了95%以上，而螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑都無法洗脫，其回收率均不達標；以乙腈為淋洗劑時，己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑基本都能洗脫，4 種農(nóng)藥的添加回收率均能達到90%以上，故選用乙腈作為這4 種農(nóng)藥在土壤樣品中的適宜淋洗劑。

2) 適宜的淋洗體積。試驗結(jié)果表明：通過分次淋洗，發(fā)現(xiàn)己唑醇淋洗6次的回收率分別為13.9%、47.4%、17.2%、12.5%、4.8%和0%，前50mL 的總淋洗回收率達95.85%；稻瘟酰胺淋洗6次的回收率分別為10.5%、50.8%、25.2%、9.4%、2.0%和0%，前50mL 的總淋洗回收率達97.92%；螺螨酯淋洗6次的回收率分別為15.2%、49.9%、23.5%、6.6%、2.9%和0%，前50mL 的總淋洗回收率達97.15%；苯醚甲環(huán)唑淋洗6次的回收率分別為11.7%、46.2%、27.8%、8.0%、1.6%和0%，前50mL 的總淋洗回收率達95.30%?？梢?，當(dāng)淋洗體積為50mL時，己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑均能完全洗脫下來，故選擇50mL 作為淋洗劑的適宜淋洗體積。

2.1.4 土壤樣品的前處理優(yōu)化方法

根據(jù)本研究前面部分的試驗結(jié)果，確定土壤樣品的前處理方法為：準確稱取已制備好的土壤樣品20.0g，置于250mL 三角瓶中，加入50mL 乙腈，然后超聲提取15min，靜置；用定量濾紙過布氏漏斗減壓抽濾，分別用20mL 乙腈洗滌殘渣和抽濾瓶2次，合并抽濾液并轉(zhuǎn)入三角瓶中，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上40℃濃縮近干，待弗羅里硅土凈化。凈化前需將層析柱從下至上依次裝填少許脫脂棉、2 cm 厚無水硫酸鈉、5g 弗羅里硅土、2 cm 厚無水硫酸鈉，在裝柱過程中要敲緊敲實，在弗羅里硅土凈化柱裝好后，先用20mL 乙腈預(yù)淋，然后將濃縮液移入弗羅里硅土凈化柱中，用50mL 乙腈分次淋洗(每次10mL 左右)，收集淋出液，于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上40℃濃縮近干，用正己烷溶解并定容至5.0mL，過0.45 μm 有機系濾膜，供GC–ECD 檢測。

2.2 氣相色譜檢測方法的優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 進樣口和ECD 檢測器的適宜溫度

試驗結(jié)果表明：當(dāng)進樣口溫度分別從220、240、260℃升至280℃時，己唑醇、稻瘟酰胺和螺螨酯的色譜峰均逐步升高，苯醚甲環(huán)唑的色譜峰變化不大，而當(dāng)進樣口溫度升至300℃時，由于已經(jīng)接近色譜柱的耐受溫度，不僅進樣基線不平，而且峰形也不美觀，還容易造成柱損失，故選取280℃作為適宜的進樣口溫度。由于檢測器溫度通常等于或者高于進樣口溫度20℃左右，故選取300℃作為適宜的檢測器溫度。

2.2.2 適宜的程序升溫方式

試驗結(jié)果表明：當(dāng)程序升溫設(shè)定為方式1，4種農(nóng)藥的出峰時間都較晚，檢測時間長，且在9min左右集中出峰，分離程度差；當(dāng)程序升溫設(shè)定為方式2 時，由于升溫過快，己唑醇和稻瘟酰胺的色譜峰無法實現(xiàn)分離；當(dāng)程序升溫設(shè)定為方式3 時，稻瘟酰胺、己唑醇、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑的分離效果較好，且有效縮短了檢測時間，故認為程序升溫方式3 為適宜升溫方式。

2.2.3 適宜的柱流量

試驗結(jié)果表明：采用柱流量為5mL/min 時，己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑的出峰時間、靈敏度等均明顯優(yōu)于其他柱流量的設(shè)置，且定量較為準確，故選取5mL/min 作為適宜柱流量。

2.3 線性關(guān)系

在上述選定的氣相色譜檢測條件下，己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑的標準工作曲線分別為Y=8 054.5x+141.11(r=0.998 1)、Y=171 97x－132.38(r=0.998 8)、Y=158 22x－385.05(r=0.996 7)和Y =118 0.3x+27.57(r=0.998 9)。結(jié)果表明:在供試農(nóng)藥質(zhì)量濃度為0.02～1.00mg/L，這4 種農(nóng)藥的質(zhì)量濃度與相應(yīng)的氣相色譜峰面積呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)≥0.996 7，均達極顯著水平，可滿足農(nóng)藥殘留分析的要求。

2.4 方法的準確度、精密度和定量限

在選定的適宜氣相色譜檢測條件(初始溫度180℃，保持3min，以20 /min℃ 升至260℃，保持7min，進樣口溫度280℃，檢測器溫度300℃，載氣(N2)流速為5mL /min，尾吹流速30mL /min，進樣量1 μL，分流比20∶1)下，添加回收試驗結(jié)果(表1)表明，在0.05、0.50、1.00mg/kg 3個添加水平下，己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑的平均回收率為89.9%～100.2%，相對標準偏差為2.7%～8.6%，最小檢出量均為0.05 ng，其在土壤中的方法定量限均為0.05mg/kg。在選定的色譜條件下，己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑的峰形較好，靈敏度高，分離程度較好，且檢測時間較短(圖1)。

表1 己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑在土壤中的添加回收率及相對標準偏差 Table 1 Fortified recoveries and relative standard deviation of hexaconazole, fenoxanil, spirodiclofen and difenoconazole in soil

圖1 己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑標準混合溶液及添加4 種農(nóng)藥土壤溶液的氣相色譜圖 Fig.1 Gas chromatograms of hexaconazole, fenoxanil, spirodiclofen and difenoconazole from their standard mixture solution and fortified sample in soil

3 結(jié)論

對氣相色譜法同時測定土壤中己唑醇、稻瘟酰胺、螺螨酯和苯醚甲環(huán)唑殘留量的前處理方法和檢測條件進行優(yōu)化，土壤樣品用乙腈超聲提取(超聲15min)，再經(jīng)弗羅里硅土柱凈化(用50mL 乙腈分次淋洗)，采用初始溫度180℃，保持3min，以20 /min℃ 升至260℃，保持7min，進樣口溫度280℃，檢測器溫度300℃，載氣(N2)流速為5mL/min，尾吹流速30mL/min，進樣量1 μL，分流比20∶1 的檢測條件對土壤樣品進行分析檢測，這4 種農(nóng)藥在質(zhì)量濃度0.02～1.00mg/L 的線性關(guān)系良好，在0.05、0.50、1.00mg/kg 3個添加水平下的平均回收率為 89.9%～100.2%，相對標準偏差為2.7%～8.6%，最小檢出量均為0.05 ng，方法的定量限均為0.05mg/kg。

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