氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析有機(jī)肥料中的植物生長(zhǎng)激素2，4-二氯苯氧乙酸

楊 一，林振華，雷小瑞

（1上?；ぱ芯吭?，上海200062；2上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，上海201418）

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氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析有機(jī)肥料中的植物生長(zhǎng)激素2，4-二氯苯氧乙酸

楊 一1，林振華2，雷小瑞2

（1上?；ぱ芯吭海虾?00062；2上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，上海201418）

摘 要：建立了氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定肥料中2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）的分析方法，主要分為樣品的前處理過(guò)程和GC-MS分析過(guò)程。肥料樣品中的2，4-D以酸性乙腈為提取劑用超聲波輔助提取，甲酯化衍生處理后進(jìn)行GC-MS分析。使用INERTCAP 5MS/NP毛細(xì)管柱程序升溫分離，選擇質(zhì)荷比為199的碎片離子定量分析。以3種市售有機(jī)肥為樣品，2，4-D的加標(biāo)回收率為63.5%—78.0%，進(jìn)樣溶液濃度在1—80 μg/mL內(nèi)線性良好；樣品檢出限為0.24 μg/g，定量限0.8 μg/g。該方法靈敏度高、方便快捷，可用于有機(jī)肥料中2，4-D的分析檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：有機(jī)肥料；2，4-二氯苯氧乙酸；氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用

2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）是一種人工合成的植物激素，也是最早研制和投入使用的植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑，廣泛應(yīng)用于提高作物品質(zhì)及水果保鮮等方面。但2，4-D不易降解，對(duì)人畜有一定的毒副作用，存在環(huán)境與健康問(wèn)題［1］，對(duì)其使用量需要嚴(yán)格控制，有必要建立肥料中2，4-D的分析方法。

目前，2，4-二氯苯氧乙酸殘留的檢測(cè)主要采用GC-MS、GC以及LC-MS法等，其中GC-MS方法較多。吳平谷等［2］建立了豆芽10種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑（包括2，4-D）的分級(jí)凈化與GC-MS分析方法，對(duì)10種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的檢出限為0.003 μg/g。李殷等［3］用氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定了市售豆芽中4-氯苯氧乙酸（PCPA）與2，4-D這2種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的殘留。LOPEZ-AVILA等［4］建立了GC-MS同位素稀釋定量分析水和土壤中極微量濃度麥草畏及2，4-D的分析方法。水樣和土壤樣品在pH酸性條件下用有機(jī)溶劑萃取，對(duì)水樣檢測(cè)限達(dá)到0.1—1.0 ng/mL，土樣達(dá)到1—10 ng/g。黃修柱等［5］用GC-MS方法研究了2，4-D丁酯原料藥，得到2，4-D丁酯及其10個(gè)雜質(zhì)質(zhì)譜圖，并推出各自的結(jié)構(gòu)，可指導(dǎo)2，4-D類化合物常規(guī)分析和殘留分析；試驗(yàn)同時(shí)對(duì)2，4-D丁酯原藥的雜質(zhì)進(jìn)行了分析檢測(cè)。常宇文等［6］利用GC結(jié)合電子捕獲檢測(cè)器，建立了豆芽中2，4-D殘留量的凝膠滲透色譜凈化-毛細(xì)管氣相色譜測(cè)定的方法，檢出限為2 ng/g。LOFTIS等［7］改進(jìn)了氣相色譜檢測(cè)土壤中2，4-D含量的方法，用乙醚萃取酸化的土壤后再用含10%BCl3的二氯乙醇試劑進(jìn)行酯化，該法干擾較少同時(shí)靈敏度沒有損失。SHI等［8］采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定五種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，采用含有0.1%（v/v）乙酸-乙腈溶液來(lái)萃取這五種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，定量限在0.5—16.5 ng/g。龔芳等［1］綜述了2，4-D的毒性及殘留檢測(cè)方法進(jìn)展，包括氣相色譜法、免疫學(xué)檢測(cè)法、高效液相色譜法以及聯(lián)用技術(shù)方法等。目前未見在肥料中分析2，4-D含量的報(bào)道。

肥料中的成分復(fù)雜，對(duì)樣品前處理提出了較高的要求。與肥料樣品類似的土壤樣品預(yù)處理可以提供部分借鑒。其方法主要包括超聲波提?。?-11］、萃取分離凈化［12-13］、固相微萃?。?4］、索氏提?。?5］等。本研究建立了GC-MS分析肥料中2，4-D的方法，在對(duì)方法評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上將其用于幾種肥料樣品的分析。

1　材料與方法

1.1儀器

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS QP2010型，島津，日本），電子天平（Sartorius BS224S，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司），超聲波清洗機(jī)（PS-20型，廣東東莞潔康公司），不銹鋼電熱板（DB-1型，江蘇金壇城東新瑞儀器廠），氮吹儀（DC-12型，上海安譜科學(xué)儀器有限公司）。

INERTCAP 5MS/NP毛細(xì)管氣相色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，GL Sciences，日本）。

1.2試劑與樣品

2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）購(gòu)自東京化成工業(yè)株式會(huì)社，其他均為國(guó)產(chǎn)分析純?cè)噭?，?gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。試驗(yàn)用水為屈臣氏蒸餾水。

三種肥料：有機(jī)肥料（黑色球狀顆粒，山東恩寶生物科技有限公司）；有機(jī)無(wú)機(jī)混合肥料（黑色球狀顆粒，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；腐植肥料［灰色顆粒，眾德肥料（煙臺(tái)）有限公司］。

1.3樣品預(yù)處理

樣品提?。簩悠吩谘欣徶醒谐杉?xì)粉后，準(zhǔn)確稱取0.5 g肥料樣品于8 mL具塞離心管中，移取8 μL甲酸溶液和4 mL乙腈溶液，漩渦混勻1 min，室溫下超聲輔助提取30 min，然后在4 000 r/min下離心5 min，將上清液移至另一8 mL具塞離心管中，殘?jiān)? mL含甲酸的乙腈溶液再次萃取，上清液合并后加入0.6 g氯化鈉，渦漩混勻1 min，取乙腈層轉(zhuǎn)移至另一離心管中，在通風(fēng)櫥中水浴加熱蒸發(fā)至干，加入2 mL甲醇在超聲輔助下復(fù)溶。

衍生化：移取1 mL三氟化硼乙醚-甲醇溶液（1∶9，v/v）加入上述提取得到的溶液中，渦漩混勻1 min后在70℃水浴下衍生反應(yīng)30 min，取出后冷卻后加入2 mL純水和1 mL乙酸乙酯-正己烷（2∶8，v/v）混合液中，渦漩混勻1 min后在4 000 r/min下離心5 min，取上層有機(jī)相至進(jìn)樣瓶中，用于GC-MS分析。

1.4GC-MS分析

色譜柱為INERTCAP 5MS/NP柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。

程序升溫起始溫度150℃，維持1 min后以10℃/min的速度升至270℃后維持5 min完成一次進(jìn)樣分析。

進(jìn)樣溫度300℃，分流進(jìn)樣（分流比為1∶10），進(jìn)樣體積為1 μL，載氣為氦氣，離子源溫度250℃，接口溫度300℃，用選擇離子檢測(cè)（SIM）模式檢測(cè)（選擇質(zhì)荷比為199）。

2　結(jié)果與分析

2.1樣品預(yù)處理

文獻(xiàn)［2，8］中的溶劑為酸性乙腈，在乙腈中分別加入了0.2%的甲酸和0.1%的乙酸來(lái)改善2，4-D的提取效率。本試驗(yàn)根據(jù)肥料中成分復(fù)雜的特點(diǎn)，采用含0.2%甲酸的乙腈為溶劑，以超聲波輔助提取。

參考文獻(xiàn)［2］的方法，使用三氟化硼乙醚-甲醇溶液（1∶9，v/v）為衍生化試劑，使2，4-D轉(zhuǎn)化為極性較小的2，4-二氯苯氧乙酸甲酯。

2.2GC-MS試驗(yàn)條件

文獻(xiàn)中檢測(cè)2，4-二氯苯氧乙酸常用的色譜柱有DB-5MS［2］或HP-5MS［3］、HP-1MS［6］或DB-1［5］、填充柱［4，7］等。考慮衍生產(chǎn)物存在一定極性，故選取HP-5柱。進(jìn)樣口溫度應(yīng)接近于或略高于樣品中待測(cè)組分的沸點(diǎn)，參考文獻(xiàn)［3］方法，進(jìn)樣口溫度設(shè)為300℃。分流進(jìn)樣適合于大部分可揮發(fā)樣品，包括液體或氣體樣品，且2，4-D甲酯沸點(diǎn)較低，故采用分流進(jìn)樣。

程序升溫進(jìn)樣適合于大部分樣品的分析，尤其是在開發(fā)方法或篩選樣品時(shí)，同時(shí)程序升溫很適合分析多組分樣品，通過(guò)溫度隨時(shí)間的改變，能夠使相應(yīng)組分在最佳的條件下進(jìn)行出峰且分離，因?yàn)楸驹囼?yàn)所分析對(duì)象為肥料，干擾組分較多，故選擇程序升溫。

2.3GC-MS分析

從2，4-二氯苯氧乙酸甲酯全掃描色譜圖（圖1）和2，4-二氯苯氧乙酸甲酯全掃描質(zhì)譜圖（圖2）可以看到，在5.0 min所出峰為2，4-D甲酯所響應(yīng)的峰信號(hào)，當(dāng)m/z為199時(shí)，2，4-D甲酯所響應(yīng)的MS峰強(qiáng)度最大，故選擇質(zhì)荷比199為下面選擇離子檢測(cè)（SIM）定量分析的目標(biāo)。

圖1　2，4-D甲酯總離子流色譜Fig.1 Total ion flux chromatogram of 2，4-D methyl ester

圖2　2，4-D甲酯峰的質(zhì)譜Fig.2 Mass spectrogram of 2，4-D methyl ester

根據(jù)2，4-D甲酯的結(jié)構(gòu)，可以推測(cè)出質(zhì)荷比199為［M-Cl］+碎片離子，這與文獻(xiàn)［2］的結(jié)果相似，但與文獻(xiàn)［5］中2，4-D丁酯裂解時(shí)酯鍵先斷裂的情況不同，可能甲酯中的酯鍵更穩(wěn)定。

2.4方法的精密度、線性、定量限、檢測(cè)限

2.4.1重復(fù)性

用甲醇配制0.2 g/L的2，4-D溶液作為貯備液，再稀釋成質(zhì)量濃度為40 μg/mL的2，4-D的甲醇溶液，按照1.3的方法衍生化后進(jìn)行GC-MS分析，重復(fù)進(jìn)樣6次，結(jié)果單個(gè)樣品溶液GC-MS重復(fù)進(jìn)樣的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.85%。

再取6份加入2，4-D相同含量的同種肥料，經(jīng)提取、超聲及衍生化等步驟后，進(jìn)樣1 μL用于GC-MS分析，根據(jù)色譜圖進(jìn)行峰面積積分，重復(fù)進(jìn)樣6次，結(jié)果包含樣品處理過(guò)程的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.88%。

2.4.2線性

用甲醇配制0.2 g/L的2，4-D溶液作為貯備液，定量移取2，4-D貯備液混于于肥料樣品中，使肥料中的2，4-D含量為1 μg/mL、5 μg/mL、10 μg/mL、20 μg/mL、40 μg/mL和80 μg/mL，干燥后經(jīng)1.3部分的超聲提取及衍生化等步驟后，進(jìn)樣1 μL用GC-MS分析。以2，4-D峰面積為縱坐標(biāo)（Y）、濃度為橫坐標(biāo)（X，μg/mL），回歸得到標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y =85 166X+27 392，相關(guān)系數(shù)（r）為0.9916，線性關(guān)系良好。

2.4.3檢測(cè)限與定量限

根據(jù)上面（2）線性試驗(yàn)中最低濃度色譜峰的信噪比，計(jì)算信噪比為10時(shí)的樣品濃度，約為0.2 μg/mL，作為最小定量限。計(jì)算信噪比為3的樣品濃度約為0.06 μg/mL，作為最小檢測(cè)限。根據(jù)1.3部分的樣品處理過(guò)程，可算得樣品中2，4-D的檢出限為0.24 μg/g，定量限0.8 μg/g。

2.5實(shí)際樣品分析與加標(biāo)回收率

按照1.3的方法稱樣、提取、衍生化，并按照1.4的方法GC-MS測(cè)定。3種樣品中均可看到2，4-D的譜峰，但低于定量限（信噪比均小于10）。

將3種樣品中均加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液后，分別提取、衍生化，并用GC-MS分析含量，計(jì)算加標(biāo)回收率（表1）。加標(biāo)回收率在63.5%—78.0%。

表1　2，4-D加標(biāo)回收率Table 1 2，4-D recovery rates of spiked samples

3　結(jié)論與討論

本方法在用于有機(jī)肥料（包括腐植肥料）獲得了較好的分析結(jié)果和準(zhǔn)確度；而在用于元素肥料與緩釋肥料時(shí)出現(xiàn)回收率偏低的問(wèn)題，可能是這些肥料中存在大量的金屬元素與2，4-D的羧基結(jié)合而降低了的提取率、或者影響到衍生化反應(yīng)的產(chǎn)率。因此對(duì)于含金屬元素多的樣品還需要進(jìn)一步改進(jìn)樣品處理方法。文獻(xiàn)中沒有肥料樣品中2，4-D分析的報(bào)道，與土壤樣品分析的文獻(xiàn)［4］相比，本法目前的檢測(cè)靈敏度還不理想，這也可能與樣品的預(yù)處理方法有關(guān)。

本研究用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法建立了有機(jī)肥料中2，4-D的分析方法，樣品經(jīng)提取、衍生化后用GCMS分析。2，4-D的檢出限為0.24 μg/g，定量限0.8 μg/g。將方法用于3種市售肥料的檢測(cè)，結(jié)果表明：該方法靈敏度高、方便快捷，可用于有機(jī)肥料中的2，4-D分析檢測(cè)。

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（責(zé)任編輯：程智強(qiáng)）

Determination of 2，4-D in organic fertilizer by GC-MS

YANG Yi1，LIN Zhen-hua2，LEI Xiao-rui2
（1Shanghai Research Institute of Chemical Industry，Shanghai 200062，China；2School of Chemical and Environmental Engineering，Shanghai Institute of Technology，Shanghai 201418，China）

Abstract：A method to determine the growth regulator 2，4-dichlorophenoxyacetic acid（2，4-D）in organic fertilizer was established by gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS），and its procedure was mainly fore treatment of samples and GC-MS analysis.The 2，4-D of fertilizer samples was ultrasonically extracted with acidic acetonitrile and then converted to methyl ester derivative for GC-MS analysis.The quantitative analysis of samples was made by using INERTCAP 5MS/NP capillary column，programmed temperature and mass to charge ratio of 199.The tests for 3 commercial organic fertilizers showed that the 2，4-D recovery rates of spiked samples were 63.5%—78.0%，there was a good linearity when the concentration of sample solution was 1—80 μg/mL，the detection limit was 0.24 μg/g，and the quantification limit was 0.8 μg/g.The method was high in sensitiveness and simple in operation，and could be used for assay of 2，4-D in organic fertilizer.

Key words：Organic fertilizer；2，4-dichlorophenoxyacetic acid；GC-MS

中圖分類號(hào)：O657.63

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-3924（2016）03-101-04

DOI：10.15955/j.issn1000-3924.2016.03.20

收稿日期：2015-09-28

基金項(xiàng)目：上海市科委技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)專項(xiàng)項(xiàng)目（13DZ0502603）

作者簡(jiǎn)介：楊一（1972—），女，碩士，高級(jí)工程師，主要從事肥料與土壤調(diào)理劑檢測(cè)分析及其標(biāo)準(zhǔn)制修訂。Tel：021-52815377-1704；E-mail：yymsds@vip.163.com