趙 悅,黃碧嘉,何秀琴,羅綺雯
(1. 拱北海關(guān)技術(shù)中心,廣東 珠海 519000;2. 中山海關(guān)技術(shù)中心,廣東 中山 528400)
農(nóng)藥殘留是指農(nóng)藥使用后一定時(shí)期內(nèi)沒(méi)有被分解而殘留于生物體、收獲物、土壤、水體、大氣中的微量農(nóng)藥原體、有毒代謝物、降解物和雜質(zhì)的總稱(chēng)[1]。作為農(nóng)業(yè)大國(guó),合理的使用農(nóng)藥,有助于我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn),保障我們的餐桌安全。但在實(shí)際生產(chǎn)中,亂用、濫用農(nóng)藥造成的農(nóng)藥殘留問(wèn)題卻對(duì)我們的身體健康造成了巨大威脅。人們食用了含有農(nóng)藥殘留的食物,嚴(yán)重者具有致畸性、致癌性、致突變性[2]。據(jù)調(diào)查,由于農(nóng)藥殘留導(dǎo)致的癌癥占比高達(dá) 60%,人體內(nèi)的農(nóng)殘有10%通過(guò)空氣、飲用水進(jìn)入[3]。
現(xiàn)在常用的農(nóng)藥包括有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥和擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥等。其中水溶性大、吸附性能弱的農(nóng)藥會(huì)隨水滲入地下,從而對(duì)水體和地下水體造成污染[4]。水污染又會(huì)影響到水生生物的養(yǎng)殖,造成魚(yú)蝦等產(chǎn)品的品質(zhì)下降。為了保護(hù)人們的身體健康,強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)集中式生活飲用水地表水源地部分農(nóng)殘項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)限值做出了明確的規(guī)定。
通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)查新發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)目前指定水中農(nóng)殘的測(cè)定方法主要為 GB/T 5750.9—2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法農(nóng)藥指標(biāo)》,標(biāo)準(zhǔn)中分為填充柱氣相色譜法和毛細(xì)管柱氣相色譜法[5]。但單純的氣相色譜法準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和靈敏度都不夠高,而且測(cè)定不同農(nóng)殘項(xiàng)目不但需要不同的前處理,還需要更換不同的氣相色譜柱,耗費(fèi)大量的時(shí)間成本和人力成本。
近些年,氣相色譜–三重四級(jí)桿質(zhì)譜(GC-MS/MS)技術(shù)因?yàn)槟軌驅(qū)崿F(xiàn)農(nóng)殘簡(jiǎn)單快速、靈敏、準(zhǔn)確的篩查,具有良好的重現(xiàn)性,能完成定性定量同步分析[6]。方法擬通過(guò)對(duì)前處理、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、質(zhì)譜參數(shù)等方面進(jìn)行優(yōu)化的方式,建立一種方便、快捷、高效的測(cè)定容易通過(guò)除草劑、殺蟲(chóng)劑被代入地表水中常見(jiàn) 32種農(nóng)殘 GC-MS/MS的檢測(cè)方法。
農(nóng)殘標(biāo)準(zhǔn)品:聯(lián)苯菊酯、毒死蜱、氟氯氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、嘧菌環(huán)胺、溴氰菊酯、二嗪磷、敵敵畏、苯醚甲環(huán)唑、樂(lè)果、烯唑醇、滅線磷、殺螟硫磷、甲氰菊酯、氰戊菊酯、氟氰菊酯、氟胺氰菊酯、地蟲(chóng)硫磷、水胺硫磷、甲基異柳磷、馬拉硫磷、殺撲磷、對(duì)硫磷、甲基對(duì)硫磷、腐霉利、丙溴磷、五氯硝基苯、治螟磷、戊唑醇、三唑酮、三唑醇、三唑磷等32種農(nóng)殘混標(biāo)(質(zhì)量濃度為 50 μg/mL):曼哈格;環(huán)氧七氯 B(質(zhì)量濃度為100.3 μg/mL):安譜。
實(shí)驗(yàn)試劑:乙酸乙酯:色譜純,上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司;二氯甲烷:色譜純,默克股份兩合公司;石油醚、無(wú)水硫酸鈉:分析純,廣州化學(xué)試劑廠。
氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀:賽默飛世爾TSQ-8000 EV;萬(wàn)分之一天平:賽多利斯QUINTIX124-1CN;臺(tái)式冷凍離心機(jī):賽默飛;自動(dòng)濃縮儀:拜齊泰。
1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置
內(nèi)標(biāo)溶液:配制7 mg/L環(huán)氧七氯B內(nèi)標(biāo)溶液。
農(nóng)藥混標(biāo):配制農(nóng)殘混合標(biāo)準(zhǔn)的儲(chǔ)備液,于–20 ℃保存。使用地表水的基質(zhì)空白液將儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋為 10、50、100、200 、400和 600 μg/L標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。
基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)工作液[7]:移取上述各濃度標(biāo)準(zhǔn)工作溶液980 μL,加入20 μL內(nèi)標(biāo)溶液,渦旋混勻。
1.3.2 儀器條件
1.3.2.1 色譜條件 色譜柱:TG-WAXMS氣相色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);升溫程序:40 ℃保持 1.5 min,以 25 ℃/min 升至 90 ℃,保持1.5 min;以 25 ℃/min 升至 180 ℃;以 5 ℃/min升至280 ℃;以10 ℃/min升至300 ℃保持5 min;載氣(He)流速1.2 mL/min,純度≥99.999%;進(jìn)樣量1 μL;進(jìn)樣方式:不分流進(jìn)樣。
1.3.2.2 質(zhì)譜條件 電子轟擊(EI)離子源;電子能量 70 eV;傳輸線溫度 300 ℃;離子源溫度300 ℃。
1.3.3 樣品處理
準(zhǔn)確量取250.0 mL試樣于500 mL分液漏斗中,分別加入30 mL二氯甲烷,劇烈振蕩15 min,靜止10 min分層后收集上層萃取液;再用30 mL二氯甲烷重復(fù)提取一次,將兩次萃取液合并,離心吸去水分后,經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后分批全部轉(zhuǎn)移至玻璃管,40 ℃水浴氮?dú)獯抵两?,?80 μL乙酸乙酯定容,加入20 μL環(huán)氧七氯B內(nèi)標(biāo)溶液[8],過(guò)0.22 μm有機(jī)相濾膜后,供GCMS/MS測(cè)定。
數(shù)據(jù)差異顯著性通過(guò) TraceFinder軟件和Xcalibur軟件對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。
選擇合適的程序升溫條件,采用Fullscan方式測(cè)定待測(cè)農(nóng)殘的總離子流譜圖,確定其各自保留時(shí)間和母離子。選擇 SRM 模式,為獲得最佳質(zhì)譜條件,在0~70 eV調(diào)節(jié)碰撞能量,選取豐度較高的離子碎片作為母離子。將母離子進(jìn)一步裂解;選取裂解離子為子離子,優(yōu)化碰撞能量[9]。由于本方法具有高選擇性,可對(duì)目標(biāo)化合物的母離子、產(chǎn)物離子、碰撞能量等質(zhì)譜參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,可以篩選出多種定性離子進(jìn)行確證,確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。32種待測(cè)農(nóng)殘經(jīng)優(yōu)化后質(zhì)譜分析條件見(jiàn)表1,SRM模式下氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜圖見(jiàn)圖1。
表1 32種農(nóng)殘和內(nèi)標(biāo)化合物的質(zhì)譜條件Table 1 Mass spectrum conditions of 32 pesticide residues and internal standard compounds
圖1 400 ng/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液譜圖Fig.1 Spectrum of 400 ng/mL standard solution
本方法通過(guò)對(duì)前處理過(guò)程中的提取試劑選擇及提取次數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。提取試劑選擇:實(shí)驗(yàn)中將常見(jiàn)的水中農(nóng)殘?zhí)崛∫憾燃淄榕c石油醚分別作為提取液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),二氯甲烷能有效的將32種農(nóng)殘全部提取,而在同等情況下,使用石油醚作為提取液僅能提取二氯甲烷作為提取液時(shí)敵敵畏項(xiàng)目的30 %左右,而樂(lè)果項(xiàng)目在石油醚作為提取液時(shí)完全未能有效提取,相應(yīng)的樂(lè)果項(xiàng)目定量離子及定性離子譜圖見(jiàn)圖2和圖3,因此本實(shí)驗(yàn)最終選擇二氯甲烷作為提取液。提取次數(shù):實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)提取一次時(shí),農(nóng)殘回收率很難穩(wěn)定達(dá)到60%以上,提取兩次或者三次時(shí),農(nóng)殘回收率均能穩(wěn)定達(dá)到60%,且兩種提取次數(shù)的回收率相近,因此,本實(shí)驗(yàn)前處理采用兩次提取。
圖2 二氯甲烷作為提取液時(shí)標(biāo)液中樂(lè)果項(xiàng)目SRM譜圖Fig.2 SRM spectrum of dimethoate in the time standard solution with dichloromethane as the extraction solution
圖3 石油醚作為提取液時(shí)標(biāo)液中樂(lè)果項(xiàng)目SRM譜圖Fig.3 SRM spectrum of dimethoate project in petroleum ether as extraction solution
在多次進(jìn)平行樣品的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)由于離子化效率的不穩(wěn)定導(dǎo)致GC-MS/MS的重復(fù)性差,為了消除的離子化效率的不穩(wěn)定影響,嘗試在乙酸乙酯定容后加入環(huán)氧七氯B,對(duì)環(huán)氧七氯B的響應(yīng)值進(jìn)行折算后定量,兩種方法對(duì)平行樣品的響應(yīng)值如下圖4。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),引入內(nèi)標(biāo),能有效減小離子化效率的不穩(wěn)定影響,避免偶然誤差的發(fā)生,提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性。
圖4 200 ng/mL標(biāo)液中聯(lián)苯菊酯項(xiàng)目?jī)?nèi)標(biāo)折算前后的響應(yīng)值Fig.4 Response value of bifenthrin in 200 ng/mL standard solution before and after internal standard conversion
在質(zhì)譜中基質(zhì)效應(yīng)明顯,基質(zhì)效應(yīng)對(duì)不同農(nóng)殘有不同的影響,部分農(nóng)殘項(xiàng)目在不同基質(zhì)效應(yīng)影響下,響應(yīng)值能偏差數(shù)倍,極易導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果的偏差。本實(shí)驗(yàn)對(duì)基質(zhì)效應(yīng)對(duì)目標(biāo)農(nóng)殘檢測(cè)的影響進(jìn)行了探討。通過(guò)1.5步驟,提取到地表水的基質(zhì),并配制相應(yīng)的基質(zhì)標(biāo)液,與相同濃度下使用乙酸乙酯配制的溶劑標(biāo)液做對(duì)比(結(jié)果見(jiàn)圖5和圖6),發(fā)現(xiàn)此實(shí)驗(yàn)基質(zhì)標(biāo)液對(duì)樂(lè)果、甲基對(duì)硫磷、殺螟硫磷、水胺硫磷、苯醚甲環(huán)唑、三唑磷有明顯的增強(qiáng)效應(yīng),對(duì)敵敵畏、五氯硝基苯、二嗪磷、對(duì)硫磷有明顯的抑制效應(yīng)。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,配制基質(zhì)曲線,進(jìn)行最后的結(jié)果定量。
圖5 乙酸乙酯配制的溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液譜圖Fig.5 Spectrum of solvent standard solution prepared with ethyl acetate
圖6 地表水基質(zhì)溶液配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液譜圖Fig.6 Spectrum of standard solution prepared by surface water matrix solution
本實(shí)驗(yàn)采用基質(zhì)匹配內(nèi)標(biāo)標(biāo)液在相同檢測(cè)條件下進(jìn)行定量。在10~600 μg/L范圍內(nèi),水中32種農(nóng)殘的線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)及最低檢出限如表2所示。結(jié)果表明該檢測(cè)方法的線性良好,R2≥0.995,滿(mǎn)足GB/T 27404—2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測(cè)》要求[10]。
表2 水中32種農(nóng)殘標(biāo)準(zhǔn)曲線Table 2 Standard curves of 32 kinds of agricultural residues in water
續(xù)表2
取空白地表水,分別添加不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,獲得0.2、0.4、0.8、2 μg/L添加水平樣品[11],每個(gè)加標(biāo)水平進(jìn)行6平行實(shí)驗(yàn),計(jì)算各添加水平下的回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差,見(jiàn)表3。在0.2 μg/L添加水平下,各農(nóng)殘回收率 73.9%~105.0%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差4.5%~17.9%;在0.4 μg/L添加水平下,各農(nóng)殘回收率87.5%~107.5%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差1.9%~12.0%;在0.8 μg/L添加水平下,各農(nóng)殘回收率 80.0%~108.8%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差3.6%~11.8%;在2.0 μg/L添加水平下,各農(nóng)殘回收率76.0%~106.5%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差1.3%~13.7%。各項(xiàng)農(nóng)殘?jiān)?0.2~2.0 μg/L添加水平下,均符合GB/T 27404—2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測(cè)》要求,因此該方法各農(nóng)藥定量限為0.2 μg/L。
表3 加標(biāo)回收測(cè)定結(jié)果Table 3 Determination results of spiked recovery %
續(xù)表3
本研究建立了同時(shí)測(cè)定地表水中 32種農(nóng)殘氣相色譜–三重四極桿質(zhì)譜(GC-MS/MS)檢測(cè)方法。本方法具有高選擇性,可對(duì)目標(biāo)化合物的母離子、產(chǎn)物離子、碰撞能量等質(zhì)譜參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,篩選出多種定性離子進(jìn)行確證,確保結(jié)果的準(zhǔn)確性;具有高重復(fù)性和靈敏度,一方面為避免基質(zhì)效應(yīng)對(duì)農(nóng)殘檢測(cè)造成干擾,采用空白基質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的方式,對(duì)樣品完成定量分析,另一方面為了消除的離子化效率的不穩(wěn)定影響,引入環(huán)氧七氯B內(nèi)標(biāo),對(duì)樣品進(jìn)行折算定量,因此即使方法的定量限和檢出限遠(yuǎn)低于 GB/T 5750.9—2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法農(nóng)藥指標(biāo)》和 GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》要求的情況下,準(zhǔn)確度和精密度均能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí),該方法前處理簡(jiǎn)單,使用一種提取方式,能一次性提取32種農(nóng)殘進(jìn)行檢測(cè),節(jié)約大量人力和時(shí)間,適用于地表水中多種農(nóng)藥殘留的日常定量分析。