土壤理化性質對高效液相色譜法檢測農藥效果的影響

張 嬌，李若云，劉慶花

（青島農業(yè)大學資源與環(huán)境學院/青島市農村環(huán)境工程研究中心，山東青島266109）

土壤理化性質對高效液相色譜法檢測農藥效果的影響

張 嬌，李若云，劉慶花

（青島農業(yè)大學資源與環(huán)境學院/青島市農村環(huán)境工程研究中心，山東青島266109）

選取性質不同的3種有機磷農藥（毒死蜱、3，5，6-TCP、氧化樂果）和理化性質差別較大的6種土壤（濱海風沙土、惜福鎮(zhèn)棕壤、梨園半固定風沙土、萊陽褐土、棘洪灘潮土和萊陽棕壤），進行土壤中農藥加標回收試驗，計算加標回收率和多次測定結果的相對標準偏差，研究土壤理化性質對高效液相色譜檢測有機農藥效果的影響。結果表明，土壤理化性質對農藥檢測準確度和精密度的影響與農藥加標量有關，總體上當農藥加標量較高時，影響不明顯，當加標量較低時，影響較大。農藥的性質不同，土壤理化性質對農藥檢測效果的影響不同，其中疏水性強的有機農藥，有機質對其檢測效果的影響較大，而水溶性強的農藥，其檢測效果受陽離子交換量（CEC）的影響較大；農藥在土壤中的形態(tài)受pH值影響越大，其檢出效果受pH值的影響也越大；全氮、全鉀、全磷對農藥加標回收率的影響無明顯的規(guī)律?？傊寥览砘再|對高效液相色譜法檢測農藥效果有較大影響，影響強度與農藥性質、加標量等因素有關。

有機農藥；高效液相色譜；土壤理化性質；加標回收率

土壤農藥污染問題是全世界范圍內普遍關注的環(huán)境問題，關于土壤農藥污染及修復等研究已成為研究熱點之一［1-3］。所有研究成果的實現(xiàn)均基于測定結果的準確性和可靠性，因此，土壤農藥的檢測是所有相關研究的基礎。

高效液相色譜由于其高速、高效、高靈敏度、應用范圍廣等特點被廣泛應用于土壤有機污染物的分析測定中。采用高效液相色譜測定土壤中有機農藥的主要過程有提取、純化、檢測，由于土壤農藥含量低，土壤性質復雜，提取程序繁瑣，使得土壤中農藥檢測難度大，重復性和再現(xiàn)性較差，這已成為制約土壤中農藥研究的一個重要問題。

評價農藥檢測結果的重要指標是加標回收率及其相對標準偏差或相對偏差，這2項指標在土壤農藥檢測及分析中被廣泛使用［4-5］。土壤農藥檢測的加標回收方法有空白加標和樣品加標2種，其中樣品加標是在樣品基礎上進行的，所以更接近樣品的實際情況。但是，在實際檢測中，尤其在土壤農藥污染調查中，對每個土壤樣品均做加標回收不切合實際，因此一般只能做代表樣品的加標回收，由于代表樣品和實際樣品理化性質會有差異，甚至差異較大，使得土壤檢測結果受到質疑。現(xiàn)有研究也表明，有機污染物在土壤中的存在形態(tài)受土壤理化性質的影響［6］，不同農藥形態(tài)與土壤的結合能力不同，污染物的可提取性存在差別［7］。王小飛［8］研究了土壤中65種農藥殘留檢測技術，分析了pH值和有機質對農藥加標回收率的影響，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)農藥加標回收率在20%～120%，pH值和有機質對不同農藥的檢測結果影響不同，其中對速滅威、涕滅威、pp-DDT等農藥檢測結果的影響較大。饒竹等［9］采用加速溶劑萃取—氣相色譜法測定土壤中有機磷農藥，采用模擬土樣和實際土樣（城市綠地和小白菜地）進行加標回收試驗，結果表明，敵敵畏、殺撲磷、溴硫磷等農藥在2種土壤中的加標回收率相差較大，速滅磷、甲拌磷、甲基對硫磷等在2種土壤中加標回收率差別不大?？梢?，土壤性質對有機農藥的檢測效率存在影響，但是關于土壤性質對有機農藥檢測效率的影響報道較少，而且，在不同性質土壤農藥含量的對比中，往往很少考慮土壤性質對測定結果的影響，使得對部分有機農藥檢測結果的分析和評價與實際情況存在出入。為此，以3種性質不同的有機磷農藥，毒死蜱［O，O-二乙基-O-（3，5，6-三氯-2-吡啶基）硫代磷酸酯］及其降解中間產物3，5，6-TCP（3，5，6-三氯-2-吡啶酚），以及水溶性較強的氧化樂果［O，O-二甲基-S-［2-（甲胺基）-2 -氧代乙基］硫代磷酸酯］為研究對象，選取性質差別較大的6種土壤（濱海風沙土、惜福鎮(zhèn)棕壤、梨園半固定風沙土、萊陽褐土、棘洪灘潮土和萊陽棕壤），研究土壤質地對農藥檢測結果的影響，以期為土壤農藥檢測及土壤農藥污染研究提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 主要試劑 毒死蜱標準樣品、3，5，6-TCP（以下簡稱TCP）標準樣品、氧化樂果標準樣品購自美國Accustandard公司；乙腈、乙酸乙酯、甲醇、丙酮為色譜純，冰醋酸、無水硫酸鈉為優(yōu)級純，均購自天津市科密歐化學試劑有限公司；硅酸鎂吸附劑（別名弗羅里硅土，0.15～0.3 mm）購自天津傲然精細化工研究所。無水硫酸鈉、硅酸鎂吸附劑，使用前450℃灼燒4 h，并置于干燥器皿內密封貯存，備用。

1.1.2 主要儀器 包括LC-20A高效液相色譜儀（日本島津公司）、Inertsil QDS-SP色譜柱（4.6 mm×250 mm）、SHZ-82恒溫振蕩器（金壇市精達儀器制造廠）、RE-52A旋轉蒸發(fā)儀器（上海亞榮生化儀器廠）、SHB-III循環(huán)水式真空泵（鄭州長城科工貿有限公司）、萬分之一電子分析天平［丹佛儀器（北京）有限公司］、GZX-9070MBE電熱鼓風干燥箱（上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠）、KQ-600B超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）、4510F原子吸收分光光度計（上海儀電分析儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 土壤樣品的采集與處理 在山東省膠東半島地區(qū)選取有代表性的6種土壤，分別為濱海風沙土（青島仰口）、棘洪灘潮土（青島棘洪灘）、萊陽棕壤（萊陽大夼鎮(zhèn)，當?shù)厝怂追Q黑土）、萊陽褐土（萊陽沐浴店）、梨園半固定風沙土（萊陽照旺莊梨園）和惜福鎮(zhèn)棕壤（青島惜福鎮(zhèn)）。采集表層混合土壤樣品，自然陰干，研磨，過2 mm篩，部分樣品用于土壤pH值、陽離子交換量（CEC）的測定，剩余部分經細磨后分成2份，一份過0.25 mm的篩網(wǎng)，用于土壤有機質、全氮、全磷、全鉀的測定，另一份過0.15 mm的篩網(wǎng)，用于土壤有機磷農藥的加標回收試驗。

1.2.2 土壤理化性質的分析 對土壤pH值、全氮、全磷、全鉀、有機質、CEC 6種理化性質指標進行檢測。其中，土壤pH值用pHS-3C型精密pH計測定（水土比為2.5∶1）；有機質用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測定；CEC用乙酸鈉-火焰光度法測定；全磷采用硫酸-高氯酸消煮法—鉬銻抗比色法測定；全氮測定采用半微量開氏法；全鉀測定采用NaOH熔融—火焰光度計法。

1.2.3 土壤中氧化樂果的檢測 準確稱取風干土樣10 g于200 mL的具塞錐形瓶中，加入50 mL丙酮，于30℃恒溫振蕩器中振蕩提取50 min，再加入50 m L乙酸乙酯振蕩50 min，經砂芯漏斗減壓過濾后，旋轉蒸發(fā)至近干，用乙腈溶解，過弗羅里硅土固相萃取小柱，用30 mL丙酮/乙腈（體積比1/3）淋洗，收集淋洗液，在旋轉蒸發(fā)儀器中旋蒸至近干，用超純水定容至1.5 m L，過有機系0.22μm的濾膜至樣品瓶，冷藏待測。處理好的樣品采用高效液相色譜儀進行測定，流動相配比為甲醇/水（體積比10/90），溶劑為超純水，檢測波長為210 nm，柱溫為室溫25℃，總流速為1.0 m L/min，進樣量為20μL，等度洗脫。

1.2.4 土壤中毒死蜱、TCP的檢測 準確稱取風干土樣10 g于200 m L的具塞錐形瓶中，加入20 mL超純水（含0.2%的冰醋酸），振蕩30 min混勻，然后加入100 m L的乙酸乙酯，振蕩30 m in進行提取。提取液經砂芯漏斗減壓過濾后，旋轉蒸發(fā)至近干，用乙酸乙酯溶解至1m L左右，過弗羅里硅土固相萃取柱，先后用6 m L乙酸乙酯和9 m L乙腈（pH值2）洗脫，洗脫液在旋轉蒸發(fā)儀器上旋蒸至近干，用1.5 m L乙腈溶解定容，過0.22μm的濾膜至1.5 m L樣品瓶。處理好的樣品采用高效液相色譜儀進行測定，流動相為甲醇/水（體積比90/10），溶劑為乙腈，梯度波長檢測（前4 m in使用290 nm，后幾分鐘使用231 nm的波長），柱溫為室溫25℃，總流速為1.0 m L/min，進樣量為20μL，等度洗脫。

1.2.5 土壤加標回收率試驗 分別取6種土壤樣品，每種土壤樣品中分別加入毒死蜱、TCP、氧化樂果，加標量均分為高（5μg/kg）、中（1μg/kg）和低（0.5μg/kg）3個水平，采用前述方法對6種土壤樣品中毒死蜱、TCP和氧化樂果進行檢測，計算加標回收率和相對標準偏差，每組試驗做6次平行，分析土壤質地對3種農藥檢測結果準確度的影響。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理 試驗數(shù)據(jù)的整理以及圖表的繪制采用Excel 2003、Origin 8.0，相關性分析采用SPSS 18.0。

2 結果與分析

2.1 不同土壤的理化性質

由表1可見，6種土壤理化性質差別較大。6種土壤樣品的pH值介于5.69～7.90，包含酸性、中性和弱堿性土壤，其中惜福鎮(zhèn)棕壤、梨園半固定風沙土和萊陽棕壤為酸性土壤，惜福鎮(zhèn)棕壤pH值最低，濱海風沙土、棘洪灘潮土為弱堿性，萊陽褐土屬中性偏堿性；6種土樣有機質含量差別很大，濱海風沙土最低，為2.34 g/kg，棘洪灘潮土最高，為21.65 g/kg，萊陽褐土次之，為12.36 g/kg，其余3種土壤有機質含量差別相對較小，在6.86～9.78 g/kg；全氮含量差別不是很明顯，介于0.44～0.70 g/kg，其中濱海風沙土、惜福鎮(zhèn)棕壤略高于其他4種土壤；全磷含量有一定差別，惜福鎮(zhèn)棕壤、梨園半固定風沙土含磷量相對較高，分別為2.37 g/kg和2.42 g/kg，其余4種土壤全磷含量在0. 34～0.91 g/kg；相比而言，萊陽褐土和梨園半固定風沙土的全鉀含量較高，分別為3.77 g/kg和3.92 g/kg；不同土壤CEC的差別也很大，從31.058 mmol/kg到203.324 mmol/kg，萊陽褐土最低，為31.058 mmol/kg，濱海風沙土、惜福鎮(zhèn)棕壤和棘洪灘潮土CEC較高，在189.278～203.324 mmol/kg。

2.2 不同土壤樣品中農藥的加標回收率

2.2.1 毒死蜱 由表2可見，不同土壤樣品中毒死蜱的加標回收率在50.6%～135.6%，除加標量為0.5 μg/kg的棘洪灘潮土加標回收率偏低外，其余樣品的平均加標回收率均在76.8%～109.6%，符合美國環(huán)境保護署（EPA）標準規(guī)定的回收率范圍。不同土壤樣品的加標回收率差別較大，從平均加標回收率來看，萊陽棕壤、梨園半固定風沙土和萊陽褐土加標回收率在92.0%～101.7%，相比，棘洪灘潮土的加標回收率較低，為60.9%～95.0%。從土壤理化性質來看，棘洪灘潮土的有機質含量最高，萊陽棕壤、梨園半固定風沙土和萊陽褐土的有機質含量較低，可見毒死蜱的加標回收率受土壤有機質含量的影響較大。從相對標準偏差來看，風沙土的相對標準偏差較?。?.30%～9.46%），其他土壤樣品的相對標準偏差較大（3.91%～17.75%），萊陽棕壤盡管平均加標回收率較高，但相對標準偏差較大，為12.49%～15.91%，分析認為風沙土組成相對簡單，而其他土壤組成相對復雜，使得檢測結果的平行性較差。

試驗數(shù)據(jù)還表明，同一土壤樣品在不同加標量下，土壤中毒死蜱的加標回收率和相對標準偏差也有較大差別?？傮w來看，加標量越大，加標回收率越接近100%。惜福鎮(zhèn)棕壤在加標量為0.5μg/kg時加標回收率最高，可能是在該種土壤中存在少量正干擾物質。從相對標準偏差看，惜福鎮(zhèn)棕壤、萊陽褐土、棘洪灘潮土3種土壤，加標量越大，毒死蜱的相對標準偏差越低，而其余3種土壤，在加標量較大時，相對標準偏差也較大。

由此可見，土壤理化性質對毒死蜱檢測的準確度和精密度均有較大影響，其中土壤有機質可能是影響毒死蜱檢出效果的主要因素。

2.2.2 TCP 由表3可見，TCP的加標回收率在46. 9%～134.5%，不同質地土壤樣品的加標回收率差別較大。惜福鎮(zhèn)棕壤和梨園半固定風沙土的平均回收率在74.8%～116.4%，符合EPA的加標回收率標準，其余土壤樣品的加標回收率偏低，多數(shù)加標量下低于70%。這2種土壤理化性質相似，不過值得一提的是，萊陽棕壤與以上2種土壤的性質差別也不大，主要差別是其全磷的含量較低，因此全磷的含量可能與樣品的提取率有一定關系。惜福鎮(zhèn)棕壤加標回收率最高，萊陽褐土、萊陽棕壤、濱海風沙土的回收率較低，結合土壤理化性質數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，惜福鎮(zhèn)棕壤pH值最低，而萊陽褐土、萊陽棕壤、濱海風沙土這幾種土壤pH值較高，pH值可能是影響TCP檢測結果的主要因素。相比，全氮、全鉀對TCP加標回收率的影響無明顯的規(guī)律。

同一土壤樣品、不同添加量TCP的加標回收率和相對標準偏差也有較大差別。濱海風沙土、棘洪灘潮土、萊陽棕壤隨加標量增加回收率升高，而惜福鎮(zhèn)棕壤和梨園半固定風沙土在低加標量（0.5 μg/kg）時回收率最高，萊陽褐土在中加標量（1μg/kg）時回收率最高；總體而言，低添加量的土樣相對標準偏差較大（萊陽褐土除外）?？梢?，土壤理化性質對毒死蜱和TCP的加標回收率和相對標準偏差的影響不同。

2.2.3 氧化樂果 由表4可見，氧化樂果的加標回收率在50.9%～130.2%，絕大部分樣品的加標回收率在70%～130%，其中梨園半固定風沙土和萊陽褐土的平均加標回收率相對較高，在73.0%～116.1%，濱海風沙土、惜福鎮(zhèn)棕壤、棘洪灘潮土在添加量為0. 5μg/kg時平均加標回收率低于70%。結合土壤理化性質發(fā)現(xiàn)，濱海風沙土、惜福鎮(zhèn)棕壤和棘洪灘潮土的CEC較高，在189.278～203.324 mmol/kg，而萊陽褐土CEC最低，為31.058 mmol/kg。因此初步推斷，CEC可能是影響氧化樂果檢測效果的主要因素。萊陽棕壤、萊陽褐土在低添加量時加標回收率超過100%，有可能這2種土壤中存在與氧化樂果性質相似的成分，在提取時也一并提取出來，對測定結果產生正影響。

2.3 農藥加標回收率與土壤理化性質的相關分析

如表5、表6所示，土壤理化性質對3種有機磷農藥的加標回收率均有影響，影響的大小與農藥的性質和加標量等因素有關?？傮w上，當農藥的加標量較高時，土壤理化性質對農藥的加標回收率影響較小，當加標量較低時，土壤理化性質對加標回收率的影響較大。當加標量≤1μg/kg時，毒死蜱的加標回收率與pH值、有機質呈現(xiàn)負相關，其中與有機質負相關的顯著性水平接近0.05，具有較為顯著的負相關關系，在加標量為0.5μg/kg時，pH值對加標回收率也有顯著影響，pH值越低，加標回收率越高。有機質對TCP的影響不明顯，但是0.5μg/kg加標量時土壤的加標回收率與pH值呈較好的負相關關系，與全磷含量有顯著的正相關關系。氧化樂果的加標回收率與土壤理化性質的關系和毒死蜱不同，pH值和有機質對加標回收率的影響不顯著，而CEC與加標回收率的負相關關系更明顯，尤其在加標量≤1μg/kg時，呈現(xiàn)顯著的負相關關系。這與前面分析結果相吻合。

3 結論與討論

本試驗通過研究3種有機磷農藥在6種性質差別較大土壤中的加標回收率和相對標準偏差，分析土壤理化性質對農藥檢測效果的影響。結果表明，土壤理化性質對測定結果有影響，影響的強度與農藥的性質、加標量等因素有關。

同種農藥在不同性質土壤中檢出率不同。其中，土壤有機質對毒死蜱的檢出效果影響較大，pH值對TCP的檢出效果影響較大，而CEC對氧化樂果的檢出效果影響較大。分析認為，毒死蜱屬于疏水性較強的農藥，其在土壤中的吸附主要是分配到土壤有機質中，有機質含量越高提取難度越大［10］。TCP的疏水性比毒死蜱弱，而氧化樂果的水溶性較好，因此，有機質對3種農藥的影響強度為毒死蜱＞TCP＞氧化樂果。無機礦物具有較強的極性，礦物與水分子之間強烈的極性作用使得極性小的有機物分子很難與土壤礦物發(fā)生作用，因此，水溶性越強的農藥，其吸附性越容易受CEC的影響［11］，采用有機溶劑越難提取。氧化樂果極性較強，易溶于水，在濃度較低時，土壤礦物對其吸附的影響幾乎相當于甚至超過有機質的作用，因此，CEC對其檢出效果有較強的影響。pH值對TCP的存在形態(tài)影響較大，pH值較高時，TCP主要以離子形式存在，相對難于提?。?2］。總體而言，全磷、全氮和全鉀等指標對農藥加標回收率的影響無明顯規(guī)律。同種農藥，相同土壤，總體來看，農藥的濃度越高，其提取準確度和精密度越高，土壤理化性質對農藥檢出效果的影響越小。

試驗中還發(fā)現(xiàn)，TCP的加標回收率總體低于毒死蜱的加標回收率，這可能和TCP的性質有關，與毒死蜱相比，TCP水溶性較強，采用相同提取劑對毒死蜱和TCP提取時，提取劑對TCP的提取能力較弱。這也說明，對于性質差別較大的農藥，不太適合用同一種方法同時提取，若同時提取，勢必在一定程度上降低某一目標物的準確度。

可見，采用高效液相色譜檢測土壤中農藥時，土壤理化性質不同，農藥的檢測結果可能會有很大差異。而這種差異往往容易被忽視，比如在土壤環(huán)境質量調查時，往往只是對農藥的檢測結果進行對比分析，一般不考慮土壤性質帶來的影響。不僅在農藥研究上存在這方面問題，在土壤有機物的檢測和分析中，這個問題是普遍存在的。因此，在對土壤有機物的研究和監(jiān)測中，分析最終結果時要考慮土壤理化性質的影響。

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Effects of Soil Physical and Chemical Properties on Detection of Organic Pesticides by High Performance Liquid Chromatography

ZHANG Jiao，LIRuoyun，LIU Qinghua
（College of Resource and Environment，Qingdao Agricultural University/Qingdao Engineering Research Center for Rural Environment，Qingdao 266109，China）

To study the effects of soil physical and chemical properties on detection of organic pesticides by high performance liquid chromatography，the experiment on the rate of recovery was conducted using three kinds of organic phosphorus pesticides with different properties（chlorpyrifos，3，5，6-TCP，omethoate）and six kinds of soils with different physical and chemical properties（Coastal sandy soil，Xifu town brown soil，pear orchard semi-fixed sandy soil，Laiyang cinnamon soil，Jihongtan moisture soil and Laiyang brown soil），and the rate of recovery and the relative standard deviation were calculated.The results showed that the influence of soil physical and chemical properties on accuracy and precision of pesticide detection was correlated with the pesticide scalar added.On the whole，the influence was not significantwhen the pesticide scalar added was higher，but itwas obvious when the pesticide scalar added was lower.The soil physical and chemical properties had different influences on detection results for pesticides with different properties.The stronger the hydrophobicity of pesticide was，the greater the influence of organic matter on pesticide test results was.The stronger the hydrophilic property of pesticide was，the greater the influence of cation exchange capacity（CEC）on pesticide test results was.The greater the influence of pH on pesticide morphology in soil was，the greater the influence of pH on pesticide test results was.No significant relationship was observed between the detection effects and the total nitrogen，total phosphorus，total potassium.In short，soil physical and chemical properties have influences on the accuracy and precision of the detection results of organic pesticides by high performance liquid chromatography，related with the pesticide properties and the pesticide scalar added.

organic pesticide；high performance liquid chromatography；soil physical and chem icalproperties；the rate of recovery

S481+.8

A

1004-3268（2017）01-0064-07

2016-07-09

國家自然科學基金項目（41301552，41201507）；青島農業(yè)大學應用型人才培養(yǎng)特色名校建設工程課程建設項目（XDSJP2013037）

張 嬌（1973-），女，遼寧沈陽人，副教授，博士，主要從事污染物遷移及控制技術研究。E-mail：zhangjiao11@163.com