氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)水環(huán)境中有機(jī)磷農(nóng)藥條件優(yōu)化及應(yīng)用

許延霞，瞿士鵬，王 琴，梅興天

（甘肅省金昌生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，甘肅金昌737100）

我國(guó)是農(nóng)藥大國(guó)，農(nóng)藥的使用量面積約為1.53 億hm2左右[1]。農(nóng)藥大量和不科學(xué)的使用，成為環(huán)境污染范圍最大的一種[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有80% 的農(nóng)藥會(huì)直接或間接地進(jìn)入我們的生活環(huán)境中，例如大氣環(huán)境、水環(huán)境和土壤[11]，危害人類健康和水生態(tài)平衡。因此，農(nóng)藥污染已成為政府和環(huán)境保護(hù)工作者高度重視的問(wèn)題。

水環(huán)境中的農(nóng)藥殘留有多種類、濃度低等特點(diǎn)，因此在檢測(cè)時(shí)，所用方法應(yīng)有較高的靈敏度，并且在處理過(guò)程中要有好的富集和凈化效果。

在水環(huán)境中，農(nóng)藥殘留量的前處理中，經(jīng)常使用的方法是液液萃?。↙LE）法和固相萃?。⊿PE）法。液液萃取技術(shù)是根據(jù)有機(jī)溶劑中化合物的溶解度不同，利用水相和有機(jī)溶劑溶解度低或者互不相融的情況，將農(nóng)藥成分從水相中提取出來(lái)的一種過(guò)程。固相萃取是利用化合物吸附的特性，進(jìn)行吸附萃取，將液體和固體相結(jié)合的萃取過(guò)程。當(dāng)進(jìn)行固相萃取時(shí)，被分析物吸附在固體的填料表層，而其他成分則通過(guò)萃取柱，而被分析物用合適的有機(jī)溶劑洗脫出來(lái)[3]。固相萃取只需少量萃取劑即可實(shí)現(xiàn)較高的精密度和準(zhǔn)確度，并且容易自動(dòng)化。因此，固相萃取法 (SPE) 擁有操作簡(jiǎn)便、流程短、選擇性強(qiáng)等特點(diǎn)。肖洋等[4]采用正己烷-液液萃取法結(jié)合GC-ECD，對(duì)飲用水中的8 種有機(jī)氯農(nóng)藥進(jìn)行了分析檢測(cè)。

本試驗(yàn)建立了對(duì)金昌市的地表水和地表飲用水中有機(jī)磷農(nóng)藥用氣質(zhì)聯(lián)用法（GC-MS）的檢測(cè)分析技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 儀器與試劑

氣相色譜儀：Agilent 7890A 型；氣質(zhì)聯(lián)用儀：Thermo-scientific ITQ1100；數(shù)控旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：Hei-VAP Advantage ML/HB/G；氮吹儀：N-EVAPTM111，Organomation Associates，Jnc；自動(dòng)萃取裝置：MMV-1000 W；固相萃取小柱：Florisil Bag，Agilent Technologies；正己烷 (Hexane) ，乙酸乙酯 (Ethylacetate) ，二氯甲烷 (Dichloromethane) ，甲醇 (Methyl alcohol) 均為色譜純，進(jìn)口農(nóng)殘級(jí)，美國(guó)JT Baker 公司；無(wú)水硫酸鈉和氯化鈉，優(yōu)級(jí)純，400℃烘4 h 備用。

1.1.2 供試農(nóng)藥樣品

內(nèi)吸磷、甲基對(duì)硫磷、對(duì)硫磷、馬拉硫磷、樂果、敵敵畏，均購(gòu)于農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究所，存放于4℃的冰箱中保存。

1.1.3 水樣

金昌市的4 個(gè)地表水：皇城水庫(kù)、北海子、迎山坡和金川峽水庫(kù)，2 個(gè)地表飲用水水源地：東大河渠首和金川峽水庫(kù)水源。

1.2 方法

1.2.1 氣質(zhì)分析條件（GC-MS）

GC 條件：色譜柱：DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；柱溫：初始溫度40℃，保持1 min，以8℃/min 升溫至160℃，保持5 min；5℃/min 升至280℃，保持4 min；傳輸線溫度：270℃；進(jìn)樣口溫度：250℃；進(jìn)樣量：1 μL；流量：1.0 mL/min。

MS 條件：離子化方式：EI 源；檢測(cè)器溫度：250℃；檢測(cè)模式：選擇性掃描（SIM）；循環(huán)時(shí)間：50 min；真空度：36 m Torr；離子源電子能量：70 eV。

1.2.2 氣質(zhì)聯(lián)用對(duì)水中7 種農(nóng)藥檢測(cè)

（1）水樣中農(nóng)藥的提取和凈化

液液萃?。↙LE）：①甲基對(duì)硫磷、對(duì)硫磷、馬拉硫磷、樂果、敵敵畏的提取和凈化：用移液管準(zhǔn)確量取經(jīng)0.45 μm 濾膜過(guò)濾的100 mL 水樣于250 mL 燒杯中，將水樣的pH 調(diào)至6.5，之后將水樣樣品轉(zhuǎn)移到250 mL 的分液漏斗中，分別用5 mL 的三氯甲烷萃取三次，用量共15 mL，用振蕩儀完全振蕩5 min 后，靜置分層，收集三氯甲烷相的溶液并合并。將萃取合并后的三氯甲烷經(jīng)無(wú)水硫酸鈉脫水，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至小于1 mL，后轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣瓶，用正己烷定容至1 mL，充分搖勻，供GC-MS測(cè)定；②敵百蟲的測(cè)定：敵百蟲的測(cè)定需將其轉(zhuǎn)化成敵敵畏。先將過(guò)濾好的水樣的pH 調(diào)至9.6，然后用移液管準(zhǔn)確量取100 mL 的水樣置于錐形瓶中（250 mL），蓋緊瓶塞，放于50℃的水浴鍋中，并且不斷搖動(dòng)錐形瓶，使之充分堿解，15 min 后取出在室溫下冷卻，然后調(diào)節(jié)pH 至6.5，后將此溶液轉(zhuǎn)移至250 mL 的分液漏斗中，調(diào)節(jié)其余操作按照①進(jìn)行。

固相萃取 (SPE) ：用移液管準(zhǔn)確量取經(jīng)0.45 μm 濾膜過(guò)濾的200.0 mL 水樣至分液漏斗中，加入10 mL 的甲醇后充分搖勻。固相萃取柱用前依次用二氯甲烷（5 mL）、乙酸乙酯（5 mL）、甲醇（5 mL）、高純水（10 mL）進(jìn)行活化，活化過(guò)程中，應(yīng)注意避免甲醇和水流干，否則需要重新活化。將過(guò)濾好的水樣倒入固相萃取裝置中，通過(guò)固相萃取柱時(shí)注意控制流速（一般為10 mL/min），之后用5～8 mL 的高純水淋洗固相萃取柱，抽干后用5 mL 的二氯甲烷和5 mL 的乙酸乙酯洗脫固相萃取柱，并全部收集于同一濃縮管中。將洗脫液用無(wú)水硫酸鈉充分干燥脫水，在水浴溫度為45℃的氮吹儀上吹干至約0.5 mL，用正己烷定容至1.0 mL，待GC-MS 測(cè)定。

（2）實(shí)際水樣中農(nóng)藥殘留分析

根據(jù)前面的研究結(jié)果，確定本試驗(yàn)6 個(gè)點(diǎn)位水樣的前處理方法為固相萃取法，用GC-MS 對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣質(zhì)聯(lián)用分析方法條件的優(yōu)化和建立

GC：試驗(yàn)通過(guò)改變GC 的升溫程序，對(duì)農(nóng)藥的色譜分離條件進(jìn)行優(yōu)化，使農(nóng)藥在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到分離。

MS：通常進(jìn)行單離子監(jiān)測(cè)掃描（SIM），這是GC-MS進(jìn)行農(nóng)藥殘留分析中最常用的選擇方式，因?yàn)榇朔椒ǖ撵`敏度比較高。

定性分析：先對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行全掃描模式 (Scan模式) ，然后取1.0 mL 的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，放入質(zhì)譜儀中進(jìn)行選擇性（SIM）掃描，將所得的總離子圖與標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)對(duì)照分析。如果相似度達(dá)80% 以上即為某一有機(jī)磷農(nóng)藥。在與標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)對(duì)照過(guò)程中，如果同時(shí)有一個(gè)色譜峰和幾個(gè)異構(gòu)體的相似度達(dá)80% 以上，則需要用單標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步定性分析。

定量分析：本研究先采用全掃描，然后進(jìn)行選擇性離子進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，恰當(dāng)?shù)乜刂泼總€(gè)通道內(nèi)的監(jiān)測(cè)駐留時(shí)間和離子數(shù)量以及每個(gè)色譜峰的輪回循環(huán)掃描時(shí)間，可保證每種農(nóng)藥都具有較高的靈敏度和足夠的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)研究，最終確定對(duì)每種有機(jī)磷農(nóng)藥選擇2～3 個(gè)定性離子，1 個(gè)定量離子。

有機(jī)磷農(nóng)藥的定性、定量離子見表1，混合標(biāo)樣色譜圖見圖1、圖2。

表1 6 種農(nóng)藥殘留的保留時(shí)間、定量和定性離子及豐度比

2.2 有機(jī)磷標(biāo)準(zhǔn)曲線建立

以正己烷為溶劑，在GC-MS 所確定的優(yōu)化分析條件下，用有機(jī)磷標(biāo)準(zhǔn)溶液分別進(jìn)樣可得離子圖。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，其農(nóng)藥的濃度值和響應(yīng)值均具有良好的相關(guān)系數(shù)和線性關(guān)系，見表2。

2.3 水樣中液液萃取法與固相萃取法的優(yōu)化

試驗(yàn)結(jié)果證明，在液液萃取過(guò)程中，時(shí)有乳化現(xiàn)象發(fā)生，并且在濃縮過(guò)程中容易揮發(fā)流失，從而影響結(jié)果的重現(xiàn)性。而在固相萃取過(guò)程中，將目標(biāo)化合物的分離和濃縮合為一步，并且在萃取過(guò)程中，所用的溶劑量少，并且高效、可靠。液液萃取法的另一個(gè)局限是，操作人員對(duì)該技術(shù)的熟練程度會(huì)影響加標(biāo)回收率的高低，不同的操作技術(shù)人員操作同一個(gè)方法，所得到的結(jié)果差異比較大。試驗(yàn)結(jié)果證明，SPE 比LLE 萃取回收率高，因此在本試樣中，采用固相萃取法，見表3。

圖1 有機(jī)磷（內(nèi)吸磷）農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖

圖2 有機(jī)磷（樂果）農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖

序號(hào) 名稱 保留時(shí)間（min） 線性回歸方程 線性相關(guān)系數(shù) (R2) 1敵敵畏15.65y=76.369x-5 435.370.999 2 2內(nèi)吸磷23.23y=59.809 1x-4 152.030.996 4 3甲基對(duì)硫磷25.42y=76.903 2x-4 436.450.997 0 4馬拉硫磷26.29y=123.086x-4 295.520.998 3 5對(duì)硫磷26.63y=76.398 4x-2 016.040.999 9 6樂果23.22y=63.990 2x-15 026.50.996 6

表3 液液萃取與固相萃取回收率

2.4 優(yōu)化條件下氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)標(biāo)樣水中6 種農(nóng)藥?kù)`敏性

2.4.1 方法檢出限

在100 mL 的空白水樣中分別添加低濃度的有機(jī)磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照上述水樣處理的分析步驟方法，對(duì)7個(gè)空白加標(biāo)樣進(jìn)行平行分析，然后根據(jù)美國(guó)環(huán)保局 (EPA ) SW-846 中規(guī)定的方法，確定其檢出限 (MDL) 。結(jié)果見表4。

表4 方法檢出限 單位:mg/L

2.4.2 方法的準(zhǔn)確度和精密度

由于金昌市某飲用水農(nóng)藥均未檢出，以此水樣做加標(biāo)回收率，用加標(biāo)回收率來(lái)反映農(nóng)藥殘留分析方法的準(zhǔn)確度。本試驗(yàn)選取5 μg/L、10 μg/L、20 μg/L 這三個(gè)濃度進(jìn)行試驗(yàn)。

準(zhǔn)確量取100 mL 過(guò)濾水樣18 份，分別置于250 mL 的分液漏斗中，并且分為3 組，每組6 個(gè)平行樣。將5 μg/L、10 μg/L、20 μg/L 這3 組農(nóng)藥分別添加到3 組水樣中，之后按照1.2.2 中方法即固相萃取法進(jìn)行處理后，用正己烷定容至1 mL，充分搖勻，分別用GC-MS 測(cè)定。添加的平均回收率和RSD 見表5。

表5 水樣中農(nóng)藥加標(biāo)回收試驗(yàn)和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.5 實(shí)際水樣分析結(jié)果

在選定的氣質(zhì)條件下進(jìn)行水樣前處理方法優(yōu)化，測(cè)定實(shí)際水樣，譜圖未出峰，所以實(shí)際水樣均未檢出。結(jié)果表明,金昌市地表水和地表飲用水水源均符合國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838-2002）的要求。

3 結(jié)論

本研究用質(zhì)譜檢測(cè)水樣中7 種有機(jī)磷農(nóng)藥的殘留量，利用質(zhì)譜（GC-MS）的特性，通過(guò)對(duì)GC-MS 進(jìn)行條件優(yōu)化，對(duì)水樣的前處理進(jìn)行了優(yōu)化。實(shí)際土壤樣品均未檢出，在3 個(gè)不同濃度的添加水平及氣質(zhì)條件優(yōu)化的情況下，有機(jī)磷農(nóng)藥的加標(biāo)回收率為62.3% ～102.3% ，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.1% ～9.7% 之間,方法的檢出限在3.27×10-5～1.33×10-4mg/L 之間。該方法迅速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確度高、靈敏度高，同時(shí)能夠?qū)λh(huán)境中農(nóng)藥的多殘留進(jìn)行分析檢測(cè)，在金昌市環(huán)境監(jiān)測(cè)中可廣泛用于水環(huán)境中農(nóng)藥的殘留檢測(cè)。