氣相色譜-串聯(lián)質譜法測定灌溉水中啶氧菌酯殘留量的不確定度評定

付樹卿

(石河子水文勘測局，新疆 石河子 832000)

甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑是基于天然抗生素(Strobilurin A)為先導化合物開發(fā)的新型殺菌劑[1-2]，與苯并咪唑類和三唑類殺菌劑產品相比，具有低毒、高效、廣譜等特點，近年來，在我國也大范圍的生產和使用，其在環(huán)境和作物中的殘留問題應該引起關注. 啶氧菌酯(picoxystrobin)是一種廣譜、內吸性甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑，其作用機制是控制病原菌細胞內色素間電子轉移從而抑制線粒體的呼吸作用，最終導致病原菌細胞死亡.

目前，國內外有使用流動注射化學發(fā)光法[3]、氣相色譜法[4]、氣-質和液-質聯(lián)用法[5-9]分別對不同樣品中啶氧菌酯殘留量進行檢測分析的報道. 氣相色譜儀在多農藥殘留檢測過程中因其分離效果而應用廣泛，質譜作為檢測器可對各種農藥組分進行準確的定性，串聯(lián)質譜是目前各種農藥殘留檢測最為先進的技術. 由于二級質譜具有抗干擾的能力，可消除單級質譜存在的基質與待測化合物選擇離子相同的問題，對樣品前處理的要求更低[10]. 由于農藥在農田及果蔬種植過程中約70%的成分未達到防治作用，直接擴散到環(huán)境土壤中，遷移至農田灌溉水中，因此農藥的使用具有較大的環(huán)境風險. 本研究建立了氣相色譜串聯(lián)質譜法測定水中啶氧菌酯殘留量的不確定度評估數(shù)學模型，參考不確定度的評估指南[11-15]，根據(jù)不確定度評定的步驟和方法對檢測過程中產生的主要不確定度進行評定，指出測量結果的表述應該同時包含測量值及與該值相關的測量不確定度，尋求影響不確定度的最大因素，并通過相應的措施減少不確定度對結果帶來的影響，為測量結果的準確性和置信度提供理論依據(jù).

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

氣相色譜-串聯(lián)質譜儀(7890B-7000B，美國安捷倫公司)；分析天平(CP213，美國奧豪斯公司)；旋轉蒸發(fā)儀(SB-1100，日本埃朗公司)；正己烷、二氯甲烷、丙酮、甲醇(色譜級，美國賽默飛世爾公司)；啶氧菌酯標準品(1 000 μg/mL，農業(yè)部環(huán)境質量監(jiān)督檢驗測試中心).

試驗材料：新疆地區(qū)西瓜種植基地的農田灌溉水樣.

1.2 標準溶液的配制

準確移取一定體積啶氧菌酯標準溶液，用丙酮配制為10.0 μg/mL的標準儲備液，避光冷藏，試驗前用丙酮溶劑稀釋至相應的標準使用液.

1.3 樣品的采集與處理

水樣：采集種植區(qū)域的農田灌溉水，放入棕色玻璃采樣瓶中，-4 ℃低溫保存.

1.4 樣品前處理及凈化

將HLB小柱依次用5 mL乙腈、5 mL水活化，將1 L的水樣過柱子后用6.0 mL乙腈洗脫，洗脫液輔助加熱氮氣吹至近干，乙腈定容2.00 mL，過0.45 μm濾膜，待測定.

1.5 色譜、質譜條件

1.5.1 氣相色譜條件

色譜柱：HP-5MS(30 m×0.25 mm, 0.5 μm)；載氣：氦氣(純度：99.999%)；恒流模式流速：1.0 mL/min；進樣量：1.00 μL，進樣方式：不分流進樣；進樣口溫度：250 ℃；程序升溫：80 ℃保持1 min，以20 ℃/min升溫至280 ℃，保持10 min.

1.5.2 質譜條件

離子化方式：電子轟擊(EI)；離子源溫度：230 ℃；離子化能量：70 eV；傳輸線溫度：270 ℃；溶劑延遲時間：5 min；掃描方式：全離子掃描模式(SCAN)和多反應監(jiān)測模式(MRM)，選擇離子對及碰撞電壓：145>115(10 eV)，145>102(25 eV).

1.6 數(shù)學模型[11]

啶氧菌酯殘留量的計算公式：

(1)

式中：X—樣品中啶氧菌酯的殘留量(mg/L)；As—啶氧菌酯標準峰面積；Aw—待測樣品中啶氧菌酯的峰面積；V1—試樣溶液最終的定容體積(mL)；V2—取樣量(mL)；ρ—啶氧菌酯的濃度(mg/L).

2 結果與討論

2.1 不確定度來源

啶氧菌酯殘留量的不確定度來源主要包括農藥標準品和樣品中啶氧菌酯殘留量測定兩大類. 其中標準品的純度、工作液的配制和稀釋，標準曲線擬合以及樣品的取樣量及測定過程中方法學參數(shù)是主要的評價目標.

2.2 啶氧菌酯標準品的不確定度評價Urel(s)

2.3 配制標準儲備液引入的不確定度Urel(w)

=0.011 31

(2)

2.4 配制標準工作溶液引入的不確定度Urel(sw)

操作過程中使用10.0 mL A級無分度吸管移取農藥標準儲備溶液,用丙酮稀釋定容到50 mL的容量瓶中，得到質量濃度20.0 mg/L的標準工作液，所產生的不確定度按3.3的方法計算，50 mL的容量瓶允許誤差為0.050. 溫度與校正溫度相差3 ℃，對容量瓶重復11次稱量，得出其體積的標準偏差為0.023 mL，由配制標準工作溶液引入的相對標準不確定度為：

=0.023 15

(3)

2.5 稀釋標準系列溶液引入的不確定度Urel(ss)

用1.00 mL吸量管(A級)移取農藥標準工作溶液置于單標線10.0 mL容量瓶(A級)中，用丙酮定容到相應體積，系列質量濃度分別為0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mg/L的工作曲線. 使用1.00 ml移液管在20 ℃時的允許誤差為0.007 mL，按均勻分布轉換成標準偏差為0 mL. 對1.00 mL移液管進行重復20次測定，得出其體積的標準偏差為0.002 2 mL. 設定20 ℃為校正溫度，由溫度引起的不確定度可通過估算該溫度范圍和體積膨脹系數(shù)來計算，1.00 mL移液管(A級)移取1.00 mL丙酮，得出其體積的標準偏差為581 mL；稀釋成C1濃度時產生的相對標準不確定度：

=0.004 57

(4)

從標準儲備液稀釋成5個不同濃度的標準曲線帶來的各項不確定度合成得到：

(5)

2.6 啶氧菌酯標準曲線擬合引入的不確定度Urel(sv)

質量濃度為0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mg/L的標準系列溶液各1.00 μL，進樣測定，根據(jù)儀器測定得到相應的色譜峰面積Y，擬合的線性回歸方程為Y=aX+b(a為斜率，b為截距，X為質量濃度). 相關參數(shù)如表1所列，啶氧菌酯的標準曲線擬合產生的不確定度為：

(5)

式中：SR為標準溶液峰面積殘差的標準偏差，p為試樣平行測量次數(shù)，n為擬合曲線的測定次數(shù)，CA為標準溶液中啶氧菌酯的平均質量濃度；CS為待測樣品溶液按回歸方程計算得到的濃度平均值.

表1 標準曲線擬合回歸方程、相關系數(shù)和不確定度Table 1 Uncertainty results from least square curve fitting

2.7 灌溉水樣品稱量引入的不確定度Urel(m)

Urel(m)=0.057 74/100=0.000 577 4

(6)

2.8 儀器進樣體積引入的不確定度Urel(v)

氣相色譜配備的微量注射器體積為10 μL，常規(guī)設定的進樣量為1.00 μL，微量注射器進樣體積的相對標準偏差(RSD)為±1%，由進樣體積引入的相對不確定度為：

(7)

2.9 樣品測定的準確度和精密度引入的不確定度Urel(r)、Urel(p)

表2 準確度引入的不確定度結果(n=5)Table 2 Uncertainty introduced by measurement results of accuracy (n=5)

表3 精密度引入的不確定度結果(n=5)Table 3 Uncertainty introduced by measurement results of precision (n=5)

2.10 不確定度因素分析及合成不確定度

采用GC-MS/MS法對水中啶氧菌酯殘留量測定產生不確定度的影響因素主要有：標準品純度、標準溶液配置過程、標準曲線擬合、樣品稱量、儀器進樣、精密度和準確度等9種. 計算得到的不確定度范圍在0.000 577 4～0.023 15之間，不確定度來源比例如圖1所示.

圖1 水樣中啶氧菌酯不確定度評價結果分析圖Fig. 1 Analysis chart of picoxystrobin residues in water sample

環(huán)境水樣中啶氧菌酯殘留量測定結果的合成不確定度值為0.032 17，計算公式[12]如下：

(8)

2.11 擴展不確定度結果

對采集的農田灌溉水樣按試驗方法分析其啶氧菌酯的殘留量，通過GC-MS/MS儀器工作站給出的峰面積帶入線性方程計算得到的平均含量為1.30 μg/L. 根據(jù)JJF 1135-2005《化學分析測量不確定度評定》相關規(guī)定，設定置信區(qū)間為95%，包含因子k=2，擴展不確定度U=Urel×k×X=0.083 64≈0.08 μg/L，因此測定水中啶氧菌酯殘留量的檢測結果應表示為X=(1.30±0.08)μg/L.

3 結論

從測定水中啶氧菌酯殘留量的不確定度因素分析，最主要的來源為重復性試驗和方法準確度所引入的. 在實際操作過程中，應注意實驗人員前處理過程中的操作，減小測定結果的不確定度，保證檢測結果的準確性.

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