HPLC-MS/MS 法測定水和土壤中羥哌酯殘留量

譚正瑩，何 鈺，段亞玲，廖朝選，龔會琴

(貴州省分析測試研究院，貴陽 550000)

羥哌酯(icaridin)，化學(xué)名稱為2-(2-羥乙基)哌啶-1-羧酸仲丁酯，是由德國拜耳公司在20 世紀(jì)90年代末開發(fā)的一種新型、高效、環(huán)保的殺蟲劑。世界衛(wèi)生組織(WHO)殺蟲劑評估報告顯示羥哌酯是安全的、化妝品型的新型避蚊劑，是目前全球廣泛使用的避蚊胺(DEET)替代產(chǎn)品。

目前國內(nèi)外有關(guān)羥哌酯的研究主要集中在藥效方面[1-7]，但有關(guān)其在不同環(huán)境介質(zhì)中的殘留檢測方法，尤其是在水和土壤中的殘留檢測方法研究尚少[8]，因此亟待研究專屬有效的檢測方法以應(yīng)用于羥哌酯在水和土壤中的殘留檢測。本研究采用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法開展了羥哌酯在水和土壤中的殘留分析方法研究，以期為羥哌酯的環(huán)境歸趨研究及其環(huán)境風(fēng)險評估提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試劑

甲醇(色譜純，默克公司)；甲酸(色譜純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；超純水(電阻率18.2 MΩ×cm，25 ℃)；羥哌酯標(biāo)準(zhǔn)品，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.7% (CHEM SERVICE)。

1.2 試驗基質(zhì)

水：試驗選用飲用水、地表水和測試水作為水試驗基質(zhì)。飲用水來源于實驗室自來水，地表水來源于水庫，測試水來源于實驗室養(yǎng)殖用水。水樣采集后用濾紙過濾掉水中大顆粒懸浮物及微生物，收集濾液于棕色玻璃瓶中，置于4 ℃冰箱中保存。水質(zhì)理化參數(shù)見表1。

表1 水質(zhì)理化參數(shù)

土壤：選用湖南省長沙市紅土、浙江省紹興市水稻田土和吉林省公主嶺黑土作為土壤試驗基質(zhì)。土壤樣品采集后，除去植物落葉、根莖、石塊和砂礫等雜物，室溫下自然風(fēng)干，研磨，過0.25 mm篩，收集制備好的土壤于棕色玻璃瓶中保存。土壤理化參數(shù)見表2。

表2 土壤理化參數(shù)

1.3 儀器

Agilent 1290-6470A液質(zhì)聯(lián)用儀(美國安捷倫公司)；XSE205DU型電子天平(梅特勒公司)；H1850型臺式高速離心機(jī)(湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司)；明澈超純水制備系統(tǒng)(Merck Millipore)。

1.4 儀器操作條件

1.4.1 液相色譜操作條件

色譜柱：Eclipse Plus C18(50 mm×3.0 mm，1.8 μm)；流動相：甲醇-0.1%甲酸水溶液(體積比90∶10)；流速：0.3 mL/min；柱溫：30 ℃；進(jìn)樣體積：5 μL。在上述色譜條件下羥哌酯保留時間約為1.0 min。

1.4.2 MSD 操作條件

離子源：AJS ESI源；干燥氣：N2；干燥氣溫度：300 ℃；干燥氣流速：10 L/min；鞘氣：N2；鞘氣溫度：350 ℃；鞘氣流速：11 L/min；霧化器壓力：40 psi；噴嘴電壓：0 V；毛細(xì)管電壓：3 500 V；監(jiān)測模式：多反應(yīng)監(jiān)測模式(MRM)。質(zhì)譜參數(shù)見表3。

表3 羥哌酯的質(zhì)譜參數(shù)

上述給出的液相色譜、質(zhì)譜操作條件是典型的，可根據(jù)不同儀器特點，對給定的操作參數(shù)作適當(dāng)調(diào)整，以期獲得最佳效果。羥哌酯定性定量離子圖譜見圖1。

圖1 羥哌酯定性定量離子圖譜

1.5 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制

準(zhǔn)確稱取0.010 79 g 羥哌酯標(biāo)準(zhǔn)品于100 mL 容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度，搖勻，得到質(zhì)量濃度為106.5 mg/L 的羥哌酯標(biāo)樣儲備液。用甲醇稀釋上述標(biāo)樣儲備液，配制得到羥哌酯質(zhì)量濃度分別為0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 μg/L的一系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，用于繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.6 添加回收率試驗

1.6.1 水體添加回收率試驗

分別移取約90 mL 水(飲用水、地表水及測試水)于100 mL 容量瓶中，準(zhǔn)確加入0.1 mL 濃度分別為100.0 μg/L 和10.0 mg/L 的羥哌酯標(biāo)樣溶液，定容至刻度，搖勻，得到添加濃度分別為0.1 μg/L和10.0 μg/L的試樣，每個添加濃度分別配制5 個平行樣品，同時對每種水設(shè)置空白對照。用0.45 μm 濾膜過濾后按1.4 節(jié)儀器操作條件進(jìn)行分析測定，計算其添加回收率。

1.6.2 土壤添加回收率試驗

分別稱取10 g 土壤(紅土、水稻田土及黑土)于50 mL 離心管中，準(zhǔn)確加入0.1 mL 濃度為100.0 μg/L和10.0 mg/L 的羥哌酯標(biāo)樣溶液，得到添加濃度分別為1.0 μg/kg 和100.0 μg/kg 的試樣，每個添加濃度分別配制5 個平行樣品，同時對每種土壤設(shè)置空白對照。加入40 mL 甲醇，搖勻，超聲提取15 min，以10 000 rpm 離心5 min，離心后的上清液用0.45 μm濾膜過濾后按1.4 節(jié)儀器操作條件進(jìn)行分析測定，計算其添加回收率。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器條件的確定

2.1.1 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

配制質(zhì)量濃度為100.0 μg/L 的羥哌酯標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行正/負(fù)離子模式全掃描，羥哌酯進(jìn)入一級質(zhì)譜后，產(chǎn)生穩(wěn)定的[M+H]+母離子峰(m/z230.1)，其中正離子模式下母離子的響應(yīng)值較高，故選用正離子模式進(jìn)行掃描；再通過離子選擇性掃描模式及子離子掃描模式進(jìn)一步優(yōu)化碎裂電壓及碰撞能量，使母離子發(fā)生斷裂或重排，產(chǎn)生不同的離子碎片，進(jìn)入二級質(zhì)譜；最后在多反應(yīng)監(jiān)測模式下優(yōu)化碰撞能、駐留時間等質(zhì)譜參數(shù)，得到羥哌酯母離子為m/z230.1，定量和定性離子分別為m/z130.1 和m/z156.1，在此質(zhì)譜條件下可獲得最佳的靈敏度。

2.1.2 液相色譜條件的優(yōu)化

根據(jù)羥哌酯的性質(zhì)，選用C18色譜柱(50 mm× 3.0 mm，1.8 μm)，設(shè)定流速為0.3 mL/min，分別考察了以甲醇-水、乙腈-水、甲醇-0.1%甲酸水溶液和乙腈-0.1%甲酸水溶液為流動相時對羥哌酯檢測結(jié)果的影響。結(jié)果表明選用甲醇-0.1%甲酸水溶液(體積比90∶10)為流動相時，可使羥哌酯獲得較好的保留時間和峰型，分離效果好。

2.2 基質(zhì)效應(yīng)

水和土壤中含有一些雜質(zhì)，可能產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)，對檢測結(jié)果造成影響。為驗證基質(zhì)效應(yīng)，用甲醇、水和土壤空白基質(zhì)提取液分別配制0.05～20.0 μg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作液進(jìn)行比較，按1.4 節(jié)儀器操作條件進(jìn)行測定，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算基質(zhì)標(biāo)液與溶劑標(biāo)液的斜率比?；|(zhì)效應(yīng)(ME)=基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率/溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率，當(dāng)0.8＜ME＜1.2 時，基質(zhì)效應(yīng)可以忽略?；|(zhì)效應(yīng)試驗結(jié)果見表4，結(jié)果表明羥哌酯在水和土壤中的基質(zhì)效應(yīng)可忽略，試驗中采用甲醇配制標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析。

表4 基質(zhì)效應(yīng)測定結(jié)果

2.3 方法的線性相關(guān)性

按1.4節(jié)儀器操作條件對1.5節(jié)中配制的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行分析測定。以羥哌酯的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，羥哌酯的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到其線性方程為y=1 846.58x+129.59，線性相關(guān)系數(shù)為0.999 1，表明羥哌酯在0.05～20.0 μg/L 質(zhì)量濃度范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系。

2.4 方法的準(zhǔn)確度和精密度

2.4.1 水中添加回收率試驗結(jié)果

按1.6.1 節(jié)操作步驟進(jìn)行水中添加回收率試驗，按照1.4 節(jié)儀器操作條件進(jìn)行分析測定，計算羥哌酯在水中的添加回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表5。由表5 可以看出：當(dāng)水中添加濃度為0.1 μg/L 時，羥哌酯在飲用水、地表水及測試水中的平均回收率分別為87.8%、85.2%及87.1%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為9.5%、11.7%及8.6%；當(dāng)水中添加濃度為10.0 μg/L時，羥哌酯在飲用水、地表水及測試水中的平均回收率分別為92.8%、96.2%及94.3%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.5%、5.9%及6.7%。

表5 羥哌酯在水中的添加回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=5)

2.4.2 土壤中添加回收率試驗結(jié)果

按1.6.2 節(jié)操作步驟進(jìn)行土壤中添加回收率試驗，按照1.4 節(jié)儀器操作條件進(jìn)行分析測定，計算羥哌酯在土壤中的添加回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表6。

表6 羥哌酯在土壤中的添加回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=5)

由表6 可以看出：當(dāng)土壤中添加濃度為1.0 μg/kg時，羥哌酯在紅土、水稻田土及黑土中的平均回收率分別為93.1%、85.1%及91.8%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.4%、2.6%及3.8%；當(dāng)土壤中添加濃度為100.0 μg/kg 時，羥哌酯在紅土、水稻田土及黑土中的平均回收率分別為112.8%、116.3%及114.8%， RSD 分別為1.3%、0.5%及1.4%。

羥哌酯在水和土壤中的添加回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均符合農(nóng)藥殘留分析試驗的要求[9]，說明本研究所建立的羥哌酯殘留檢測方法具有良好的準(zhǔn)確度和精密度。在上述儀器操作條件下，水中羥哌酯的定量限為0.1 μg/L，土壤中羥哌酯的定量限為1.0 μg/kg。

3 結(jié) 論

本文采用LC-MS/MS 建立了一種快速測定水和土壤中羥哌酯殘留量的方法。該方法在羥哌酯測試濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，準(zhǔn)確度和精密度好，且具有操作簡單、靈敏度高、快速準(zhǔn)確等特點，適于檢測水和土壤中羥哌酯殘留量。