氣相色譜法測(cè)定淡水養(yǎng)殖環(huán)境中的4種擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥殘留

徐春娟， 劉永濤， 蘇志俊， 余琳雪， 丁 浩， 艾曉輝*

(1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，湖北武漢 430223；2.武昌理工學(xué)院，湖北武漢430223；3.農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100039；4.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306)

擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥是由除蟲(chóng)菊酯合成的新型第三代農(nóng)藥[1]，為一類(lèi)高效、廣譜、低毒的殺蟲(chóng)劑[2]，己廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖及農(nóng)業(yè)滅害中[3-4]。但隨著這類(lèi)殺蟲(chóng)劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖中的大量使用，其殘留通過(guò)地表徑流、雨水沖刷、生活廢水等途徑進(jìn)入水環(huán)境，對(duì)水環(huán)境和水生生物及植物造成日益嚴(yán)重的危害[5-7]。因此，迫切需要建立一套淡水養(yǎng)殖環(huán)境，包括水體、魚(yú)、沉積物及水生植物中擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑的分析方法。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥在蔬菜及水產(chǎn)品中的檢測(cè)[8-10]已有較多報(bào)道。本研究以甲氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯及溴氰菊酯為代表，建立了淡水養(yǎng)殖環(huán)境中以上4種擬除蟲(chóng)菊酯的氣相色譜-電子捕獲檢測(cè)器(GC-ECD)多殘留檢測(cè)方法，為淡水養(yǎng)殖環(huán)境中擬除蟲(chóng)菊酯的污染監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

Varian CP-3800氣相色譜儀(美國(guó)，Varian 公司)，配ECD;AE-240精密電子天平(梅特勒-托利多(上海)有限公司)。

標(biāo)準(zhǔn)品：甲氰菊酯(FP，純度98%)、氯氰菊酯(CM，純度99%)、氰戊菊酯(FL，純度97%)、溴氰菊酯(DM，純度98%)，均購(gòu)自Dr.Ehrenstorfer 公司。正己烷(色譜純，美國(guó) J.T Baker公司);質(zhì)譜水、石油醚(色譜純，美國(guó)CNW 公司);NaCl、無(wú)水Na2SO4(優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);丙酮(色譜純，德山Duksan公司)?；旌咸崛∫海簩⑹兔押捅大w積比為3∶1進(jìn)行配制，充分搖勻，備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

空白水樣：采自長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)基地池塘；空白魚(yú)樣：健康團(tuán)頭魴，購(gòu)自長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所基地。團(tuán)頭魴去鱗去皮后取肌肉部分，用高速勻漿機(jī)混勻；空白水生植物：空心蓮子草，采自長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)基地，將植物根莖葉用蒸餾水洗凈后用高速勻漿機(jī)混勻；空白沉積物：采自長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所實(shí)驗(yàn)基地池塘，去除動(dòng)植物殘?bào)w、碎石，混勻。將所有的空白樣品置于-20 ℃冰箱中貯存。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1樣品前處理(1)水樣 參照劉麗等[11]方法處理。將采集的水樣靜置后取200 mL于500 mL具塞分液漏斗中，加入12 g NaCl，振蕩搖勻，再加入30 mL正己烷，振蕩3 min，靜置1 h，待分層后，收集正己烷于150 mL具塞三角瓶中，重復(fù)提取一次，合并提取液。將提取液轉(zhuǎn)移至填充無(wú)水Na2SO4的砂心層析柱(干法填充8 cm)中，緩慢通過(guò)層析柱并收集于200 mL雞心瓶中，再用正己烷淋洗兩次，每次20 mL，合并洗滌液，35 ℃水浴后，于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮至干，用8 mL正己烷分兩次洗滌雞心瓶，合并溶液，于40 ℃ 在氮吹儀上氮吹至近干，用正己烷定容至1 mL，待測(cè)。

(2)魚(yú)肉樣品 取5 g勻質(zhì)的魚(yú)肉組織于50 mL離心管中，加入5 mL質(zhì)譜水和20 mL混合提取劑，渦漩振蕩后超聲提取3 min(頻率為100 Hz)；加入2 g NaCl，渦漩混合后，7 000 r/min離心5 min，收集上清液于250 mL雞心瓶中，再加入10 mL混合提取劑重復(fù)提取一次，合并2次提取所得上清液，過(guò)無(wú)水Na2SO4柱并收集于150 mL雞心瓶中，35 ℃旋蒸濃縮至近干，用6 mL正己烷分兩次溶解雞心瓶中的殘?jiān)?；將所得溶液合并?0 mL離心管中，加入10% H2SO41 mL，振蕩，7 000 r/min離心5 min，上層吸入10 mL離心管中，下層再用3 mL正己烷萃取一次，合并，35 ℃氮吹至干，用1 mL正己烷定容，待測(cè)定。

(3)水生植物 取5 g勻質(zhì)的植物組織于50 mL離心管中，加入5 mL質(zhì)譜水及20 mL乙腈提取劑，渦旋后超聲3 min，加入2.1 g NaCl，渦旋混合后，8 000 r/min離心5 min，收集上清液，再用乙腈提取劑提取一次，合并提取液并過(guò)柱(柱子從上而下依次為2.3 cm的無(wú)水Na2SO4，0.03 g碳粉，1.15 cm的中性氧化鋁，柱子用10 mL乙腈預(yù)淋洗，待液面下去后立即將樣品溶液加入)，凈化后的液體合并于雞心瓶中，用25 mL乙腈再?zèng)_洗柱子使其充分洗脫，合并，50 ℃旋蒸至干，1 mL正己烷定容，待測(cè)。

(4)沉積物樣品 參照吳萍等[17]方法處理。取5 g勻質(zhì)的沉積物于50 mL離心管中，加入5 mL質(zhì)譜水及20 mL乙腈提取劑，渦旋后超聲3 min，加入2.1 g NaCl，渦旋混合后，8 000 r/min離心5 min，收集上清液于150 mL雞心瓶中，再加入15 mL乙腈提取劑重復(fù)提取一次，合并上清液，50 ℃旋蒸至干，用3 mL 正己烷溶解，轉(zhuǎn)移至10 mL離心管中，加入2 mL 95%的無(wú)水乙醇，緩緩加入1 mL濃H2SO4，渦漩離心后，8 000 r/min離心5 min，將上清液轉(zhuǎn)至10 mL離心管中，再在殘留液體中加入3 mL正己烷重復(fù)提取一次，合并提取液，35 ℃氮吹至干，1 mL正己烷定容，待測(cè)。

1.3.2氣相色譜條件色譜柱：Agilent DB-5MS柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣：高純氮?dú)?99.999%)，流速1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度：260 ℃；檢測(cè)器溫度：310 ℃；程序升溫：初始溫度：80 ℃，保持1 min，以20 ℃/min升到200 ℃，保持4 min，然后再以10 ℃/min升到260 ℃，保持2 min，再以5 ℃/min升到280 ℃保持8 min；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量：1 μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

分別稱(chēng)取0.01 g的4種目標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)品于100 mL容量瓶中，用正己烷定容至刻度線，超聲使其充分溶解后，置于儲(chǔ)液瓶中保存，再分別吸取1 mL儲(chǔ)存液用正己烷稀釋至100 mL配制成中間標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，4 ℃避光儲(chǔ)存(有效期為6個(gè)月)。將中間混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用正己烷依次稀釋成1.0、5.0、10.0、25.0、50.0、100 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行氣相色譜分析。以4種擬除蟲(chóng)菊酯的質(zhì)量濃度(x)為橫坐標(biāo)，以測(cè)定的相應(yīng)峰面積(y)為縱坐標(biāo)，利用Excel 2013作標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性回歸方程。結(jié)果表明，各擬除蟲(chóng)菊酯組分在1～100 μg/L濃度范圍內(nèi)的線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)(R2)均≥0.998，見(jiàn)表1。擬除蟲(chóng)菊酯的標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖見(jiàn)圖1。

表1 4種擬除蟲(chóng)菊酯的回歸方程及其相關(guān)系數(shù)(R2)

圖1 擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥色譜圖Fig.1 Chromatograms of pyrethriod standards1.Fenpropathrin;2.Cyermethrin;3.Fenvalerate;4.Deltamethrin.

2.2 回收率、精密度、方法檢出限及定量限

分別取空白水樣200 mL，空白魚(yú)肉、空白水生植物和沉積物各5.0±0.05 μg/kg，分別加入3個(gè)濃度的菊酯混標(biāo)(FP、CM、FL、DM)溶液做加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)，每種濃度的樣品分別測(cè)定5次，求出其精密度。按照1.3.1項(xiàng)下的方法對(duì)樣品進(jìn)行處理后檢測(cè)，以3倍信噪比(S/N=3)作為方法的檢測(cè)限，以10倍信噪比(S/N=10)作為方法的定量限。結(jié)果見(jiàn)表2，擬除蟲(chóng)菊酯在水體中的檢出限為0.005～0.015 μg/L，在魚(yú)肉、水生植物和沉積物中的檢出限均為1 μg/kg。當(dāng)魚(yú)肉、水生植物和沉積物加標(biāo)濃度為2 μg/kg時(shí)，其回收率均大于62.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于8.45%，因此方法的定量限均為2 μg/kg，而水體的定量限為0.05 μg/L。均能滿足多殘留分析要求。

表2 擬除蟲(chóng)菊酯的回收率、精密度(RSD)、方法檢測(cè)限(LOD)及定量限(LOQ)(n=5)

2.3 提取溶劑的選擇

擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥常用乙腈[13]、石油醚-乙酸乙酯、丙酮-石油醚、丙酮-石油醚作為提取劑。本實(shí)驗(yàn)比較了上述4種常用的提取劑對(duì)樣品的提取效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)魚(yú)肉中的菊酯殘留用丙酮-石油醚(1∶3，V/V)的提取效果最佳，且目標(biāo)峰的出峰時(shí)間靠后，干擾峰的出峰時(shí)間靠前，分離較好。由于水生植物和沉積物中的色素較多，所以乙腈的提取效果較其他三種提取劑好，回收率較高，但基質(zhì)效應(yīng)較大，容易干擾目標(biāo)物的分析，需要進(jìn)一步的凈化。水體中的菊酯殘留用正己烷的提取效果較高，且操作簡(jiǎn)單。綜上所述，水體采用正己烷作為提取劑，魚(yú)肉選擇丙酮-石油醚(1∶3，V/V)，而水生植物和沉積物選擇乙腈作為提取劑。

2.4 凈化方法的優(yōu)化

樣品的凈化方法通常利用凈化柱來(lái)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行分離純化，常用的凈化柱有Florisil固相萃取柱[2-3]、中性氧化鋁柱[13-14]或C18柱等。常規(guī)的方法雖然凈化效果較好，但凈化過(guò)程(預(yù)淋洗、洗脫等)較為繁瑣，且對(duì)裝柱的技術(shù)要求較高，因此本實(shí)驗(yàn)中的沉積物采用濃H2SO4純化的方法來(lái)對(duì)樣品進(jìn)行凈化，也能有效的去除雜質(zhì)，凈化效果好。用濃H2SO4純化魚(yú)肉時(shí)發(fā)現(xiàn)樣品的凈化效果不理想，正己烷定容后呈現(xiàn)黑色渾濁狀，對(duì)該方法加以改進(jìn)，改用稀H2SO4(1+9)對(duì)樣品凈化以此來(lái)去除水溶性的雜質(zhì)，結(jié)果表明，4種菊酯在樣品中的添加回收率在62.30%～98.1%之間，凈化后的樣品基質(zhì)干擾減少，目標(biāo)物與干擾物分離的較好。水生植物的凈化需采用安裝凈化柱的方法來(lái)達(dá)到去除干擾雜質(zhì)的作用，加入少量碳粉的效果更佳，碳粉吸附樣品中色素的同時(shí)也能吸附部分農(nóng)藥，故本實(shí)驗(yàn)僅用了少量的碳粉對(duì)樣品進(jìn)行凈化。

2.5 樣品的基質(zhì)效應(yīng)

基質(zhì)效應(yīng)在不同的基質(zhì)種類(lèi)間會(huì)存在差異[15]。在本實(shí)驗(yàn)中，水樣、魚(yú)肉、水生植物和沉積物的基質(zhì)效應(yīng)不同，水樣的基質(zhì)干擾最小，魚(yú)肉和水生植物相當(dāng)，沉積物的基質(zhì)干擾最大，因此本實(shí)驗(yàn)利用不同的凈化手段來(lái)降低樣品中的基質(zhì)干擾。水樣中基質(zhì)組分較單一，故基本不需要凈化；魚(yú)肉和水生植物中的主要組分分別為蛋白質(zhì)和色素，分別用稀H2SO4和碳粉等去除；沉積物中的基質(zhì)組分較為復(fù)雜，干擾較大，利用濃H2SO4凈化能有效的去除樣品中的干擾物，保證純化及回收效果。

2.6 樣品分析

將建立的方法對(duì)湖北省部分地區(qū)的淡水養(yǎng)殖水體、魚(yú)體、水生植物和沉積物中的4種目標(biāo)擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥進(jìn)行測(cè)定，其含量如表3所示。結(jié)果顯示，養(yǎng)殖水體中未受到擬除蟲(chóng)菊酯的污染，而魚(yú)體、水生植物和沉積物中均受到不同程度的污染，因此菊酯類(lèi)農(nóng)藥對(duì)人類(lèi)及水生生物的潛在威脅不可忽略。

表3 湖北省部分地區(qū)水體、魚(yú)體、水生植物和底泥中擬除蟲(chóng)菊酯的含量

Note：ND represents undetectable(or under the limit of detection).

3 結(jié)論

本文采用氣相色譜法測(cè)定淡水養(yǎng)殖環(huán)境，包括水體、水產(chǎn)品、水生植物及沉積物中4種擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥殘留，方法前處理過(guò)程操作簡(jiǎn)便快速，既節(jié)省了提取劑量也大大減少了處理時(shí)間，而且方法的回收率高，穩(wěn)定性好，靈敏度和精密度均能滿足水環(huán)境樣品中擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥的分析。