高效液相色譜法測(cè)定水中草甘膦的分析研究

張玲玲，徐小敏

（通遼環(huán)保投資有限公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

引言

隨著環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境中有害物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估已經(jīng)成為目前的首要任務(wù)。農(nóng)藥草甘膦因其廣泛的殺蟲(chóng)效果和持久性，被大量應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但也引發(fā)了一系列的環(huán)境問(wèn)題。因此，對(duì)其在環(huán)境中的分布和遷移行為進(jìn)行深入研究，對(duì)于保護(hù)環(huán)境和人類(lèi)健康具有重要意義。本研究旨在建立一種高效、準(zhǔn)確的草甘膦檢測(cè)方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境中草甘膦的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。

1 高效液相色譜法概述

高效液相色譜法（HPLC）是一種分析化學(xué)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于分離、定量和檢測(cè)的混合物中的成分。HPLC技術(shù)已經(jīng)成為許多領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)工具，包括化學(xué)、生物化學(xué)、制藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)和食品科學(xué)等。本文將詳細(xì)敘述HPLC的工作原理、儀器配置、樣品準(zhǔn)備、柱選擇、檢測(cè)器類(lèi)型以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面的內(nèi)容，以方便技術(shù)人員更好地理解和利用這一強(qiáng)大的分析技術(shù)。

1.1 HPLC的工作原理

HPLC的核心原理是液相色譜分離，其基本思想是將待分離的混合物溶解在液相中，然后通過(guò)柱填充物對(duì)其成分進(jìn)行分離。在HPLC中，樣品通過(guò)高壓泵被注入柱中，柱內(nèi)填充了一種被稱(chēng)為固定相的材料，這種材料會(huì)與溶劑中的分析物發(fā)生相互作用。分子根據(jù)這些材料與固定相的親和力以不同速度移動(dòng)，然后分離出來(lái)。最后，通過(guò)檢測(cè)器檢測(cè)各個(gè)分離出的成分，并生成色譜圖[1]。

1.2 HPLC儀器配置

HPLC系統(tǒng)包括多個(gè)重要組件，例如高壓泵、進(jìn)樣器、柱和檢測(cè)器。高壓泵用于將溶劑送入柱中，通常在高壓下進(jìn)行操作，以確保流速和壓力的穩(wěn)定性。進(jìn)樣器用于將樣品引入系統(tǒng)，通常采用自動(dòng)化進(jìn)樣，以提高分析效率。柱是色譜分離的關(guān)鍵組件，柱內(nèi)填充有不同類(lèi)型的固定相，可以根據(jù)分析需求選擇不同的柱材料。最后，檢測(cè)器用于監(jiān)測(cè)樣品分離的進(jìn)程并生成色譜圖[2]。

1.3 樣品準(zhǔn)備

在HPLC分析中，樣品準(zhǔn)備是非常關(guān)鍵的步驟。通常，樣品需要被溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，并?jīng)過(guò)過(guò)濾或離心等處理去除顆粒物質(zhì)。由于樣品的制備質(zhì)量直接影響后續(xù)的分析結(jié)果，所以必須要仔細(xì)進(jìn)行。

1.4 色譜柱的選擇

色譜柱的選擇對(duì)HPLC分析至關(guān)重要。不同類(lèi)型的柱填充物可以實(shí)現(xiàn)不同的分離機(jī)制，包括反相、正相、離子交換、尺寸排除等。合適的柱填充物選擇取決于分析物的性質(zhì)和分離需求。

2 高效液相色譜法測(cè)定水中草甘膦的實(shí)驗(yàn)步驟

2.1 所需儀器和材料

在進(jìn)行草甘膦的HPLC分析之前，需要準(zhǔn)備以下儀器和材料：

（1）HPLC儀器：包括色譜柱、色譜泵、進(jìn)樣器、檢測(cè)器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這些設(shè)備用于分離、檢測(cè)和記錄樣品中草甘膦的含量。

（2）色譜柱：選擇一種適用于草甘膦分析的反相C18柱，常見(jiàn)尺寸為4.6 mm x 150 mm，粒徑為5 μm。該柱具有選擇性好、分離度高等特點(diǎn)，適合測(cè)定草甘膦的含量。

（3）樣品溶劑：使用HPLC級(jí)別的甲醇和水作為樣品溶劑。甲醇是一種常用的有機(jī)溶劑，能夠溶解大多數(shù)有機(jī)物質(zhì)；而水作為溶劑的空白對(duì)照，可以評(píng)估樣品中的雜質(zhì)含量。

（4）草甘膦標(biāo)準(zhǔn)品：用于建立標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的純度高的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)品。標(biāo)準(zhǔn)品應(yīng)具有準(zhǔn)確的質(zhì)量濃度和純度，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

（5）樣品：需要測(cè)定草甘膦含量的水樣。樣品可以是不同來(lái)源的水，如自來(lái)水、地下水或廢水等。另外，要確保樣品采集時(shí)避免污染，并采取適當(dāng)?shù)谋４娣椒ā?/p>

（6）進(jìn)樣針頭和過(guò)濾器：用于樣品進(jìn)樣前的過(guò)濾。進(jìn)樣針頭用于將樣品注入色譜柱中，過(guò)濾器用于去除樣品中的固體顆?；螂s質(zhì)，以提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2 樣品準(zhǔn)備

將水樣收集并存儲(chǔ)于干凈的密封容器中，確保水樣不被污染。選擇合適的容器可以防止水分蒸發(fā)和外界污染對(duì)樣品的影響。如果水樣中含有大量的懸浮顆粒或雜質(zhì)，可以使用0.45 μm的微孔過(guò)濾器過(guò)濾樣品，以去除雜質(zhì)，微孔過(guò)濾器可有效去除大分子雜質(zhì)和微生物等不溶性物質(zhì)。另外，要準(zhǔn)備一系列不同濃度的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)溶液，用于建立標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度范圍應(yīng)覆蓋實(shí)際水樣中草甘膦的含量范圍，通?？梢赃x擇濃度范圍從低到高不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定[3]。

2.3 色譜條件

設(shè)置HPLC儀器的色譜條件如下：

（1）色譜柱：選擇C18反相柱作為分析柱，其粒徑為5 μm，適用于草甘膦的分析。C18柱具有較高的選擇性和分離度，能夠有效分離和檢測(cè)目標(biāo)化合物。

（2）流動(dòng)相：使用甲醇-水混合物作為流動(dòng)相。甲醇和水的體積比通常為80∶20，可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳的分離效果。此外，還可以添加一些緩沖劑或離子對(duì)試劑。以改善分離效果。

（3）流速：設(shè)定流速為1.0 mL/min，以保證良好的分離效果和峰形對(duì)稱(chēng)性。流速過(guò)快可能導(dǎo)致分離效果下降，而過(guò)慢則可能增加分析時(shí)間。

（4）檢測(cè)器的波長(zhǎng)：選擇214 nm作為檢測(cè)波長(zhǎng)，這是草甘膦的最大吸收波長(zhǎng)。通過(guò)檢測(cè)器測(cè)量樣品溶液在214 nm處的吸光度變化，定量分析草甘膦的含量。

（5）進(jìn)樣體積：進(jìn)樣體積通常設(shè)定為10～20 μL，以得到準(zhǔn)確、可靠的定量結(jié)果。進(jìn)樣體積的選擇應(yīng)根據(jù)色譜柱的設(shè)計(jì)參數(shù)、樣品的性質(zhì)和濃度范圍確定。

2.4 樣品分析

啟動(dòng)HPLC儀器后，首先需要進(jìn)行儀器的平衡操作，以確保儀器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。具體步驟包括打開(kāi)色譜儀電源、設(shè)置流速、開(kāi)啟檢測(cè)器等操作。待儀器穩(wěn)定后，使用標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)中的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行校準(zhǔn)。先注射不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，記錄吸收峰的峰面積或峰高度。然后注射經(jīng)過(guò)過(guò)濾的水樣，記錄草甘膦峰的峰面積或峰高度。再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)中的數(shù)據(jù)計(jì)算水樣中草甘膦的濃度[4]。

需要注意的是，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)人員要嚴(yán)格控制操作條件和環(huán)境條件（如溫度、濕度等），以避免這些條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。同時(shí)，還應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)的安全措施，如正確使用實(shí)驗(yàn)器材、佩戴個(gè)人防護(hù)裝備等，以確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全性和可靠性。

2.5 數(shù)據(jù)分析

通過(guò)比較水樣中草甘膦的峰面積或峰高度與標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出水樣中草甘膦的濃度。標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的方程通常為線(xiàn)性回歸方程為：

y=mx+b

其中，y是草甘膦的峰面積或峰高度，x是草甘膦的濃度，m是斜率，b是截距。通過(guò)該方程，可以將水樣中草甘膦的峰面積或峰高度轉(zhuǎn)化為濃度值。

通過(guò)表1中的數(shù)據(jù)以及標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，我們可以計(jì)算出水樣1中草甘膦的濃度為2.70 μg/mL，水樣2中草甘膦的濃度為3.15 μg/mL。

表1 不同濃度的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)品的分析數(shù)據(jù)及水樣分析結(jié)果

3 高效液相色譜法測(cè)定水中草甘膦的應(yīng)用建議

3.1 樣品的采集和處理

在進(jìn)行樣品采集和處理時(shí)，首先要選擇適當(dāng)?shù)牟蓸狱c(diǎn)位，包括不同水源和可能受到農(nóng)業(yè)活動(dòng)影響的區(qū)域。這樣可以確保所得到水樣具有代表性，從而能夠更加準(zhǔn)確地反映水體中草甘膦的含量情況。其次，采用標(biāo)準(zhǔn)采樣方法收集水樣，并注意避免樣品污染和交叉污染。使用合適的采樣容器和保存條件，可以有效防止外部因素對(duì)樣品的影響，保證樣品的準(zhǔn)確性和可靠性。然后，對(duì)采集到的水樣進(jìn)行預(yù)處理，如過(guò)濾、調(diào)整pH值等，以提高分析的準(zhǔn)確性和可靠性。通過(guò)過(guò)濾去除大顆粒雜質(zhì)和懸浮物，可以減少樣品中的干擾物質(zhì)；而調(diào)整pH值可以消除可能存在的酸堿反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)的影響。最后，合理選擇樣品的保存方式和條件，確保樣品在分析前的穩(wěn)定性。常見(jiàn)的保存方式包括冷藏、冷凍和加入穩(wěn)定劑等，這些方法可以有效地防止樣品分解、氧化或吸附其他物質(zhì)，從而保證樣品質(zhì)量的一致性。

3.2 色譜條件的優(yōu)化

根據(jù)目標(biāo)物的化學(xué)性質(zhì)和分離要求，可以選擇不同類(lèi)型的色譜柱，如反相柱、正相柱或離子交換柱等。同時(shí)，考慮柱填料的選擇和粒徑大小等因素也非常重要，由于不同填料具有不同的選擇性和保留性能，工作人員可以根據(jù)目標(biāo)物的親疏水性選擇合適的填料。此外，還可以考慮添加一些特殊的功能化填料，如固定相添加劑或流動(dòng)相調(diào)節(jié)劑等，以改善分離效果。另外，優(yōu)化流動(dòng)相的組成也是重要的一步。有機(jī)溶劑和緩沖液的比例以及pH值等參數(shù)都會(huì)影響目標(biāo)物的保留和分離效果，通?？梢愿鶕?jù)目標(biāo)物的特性和文獻(xiàn)報(bào)道的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳的分離效果。最后，根據(jù)草甘膦的特性選擇合適的檢測(cè)器，如紫外檢測(cè)器或熒光檢測(cè)器，并進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整。不同的檢測(cè)器具有不同的靈敏度和響應(yīng)范圍，所以實(shí)驗(yàn)人員可以根據(jù)需要選擇合適的檢測(cè)器來(lái)獲得準(zhǔn)確的分析結(jié)果[5]。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的建立和驗(yàn)證

建立準(zhǔn)確可靠的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)是高效液相色譜法測(cè)定水中草甘膦的關(guān)鍵步驟。第一，制備一系列濃度不同的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)品溶液?？梢酝ㄟ^(guò)逐步稀釋高純度的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)品溶液來(lái)得到一系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)品溶液，并確保標(biāo)準(zhǔn)品溶液的濃度范圍覆蓋待測(cè)樣品中草甘膦的濃度范圍。第二，針對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品溶液進(jìn)行進(jìn)樣量的優(yōu)化，確保在線(xiàn)性范圍內(nèi)可以獲得良好的峰形和信號(hào)強(qiáng)度。在此過(guò)程中，可以逐步嘗試不同進(jìn)樣量，并觀(guān)察峰形和信號(hào)強(qiáng)度的變化，選擇最佳的進(jìn)樣量[6]。第三，通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，如線(xiàn)性回歸擬合，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。通過(guò)將每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品溶液的峰面積與其對(duì)應(yīng)的濃度建立線(xiàn)性關(guān)系，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的方程。第四，驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的準(zhǔn)確性和可靠性，包括相關(guān)系數(shù)、回歸方程和殘差分析等。相關(guān)系數(shù)可以評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的擬合程度，應(yīng)趨近于1，而且回歸方程的斜率和截距應(yīng)與理論預(yù)期相符。

3.4 樣品分析與數(shù)據(jù)處理

首先，根據(jù)前期優(yōu)化的色譜條件進(jìn)行樣品進(jìn)樣分析，包括選擇合適的色譜柱、流速、流動(dòng)相組成等參數(shù)，并根據(jù)目標(biāo)物的理化性質(zhì)合理地進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，要注意樣品的保存和處理方式，以避免受到外界因素的干擾。例如，對(duì)于易揮發(fā)或不穩(wěn)定的目標(biāo)物，可以采用低溫保存或冷凍干燥等方法來(lái)保持其穩(wěn)定性。其次，根據(jù)建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，計(jì)算樣品中草甘膦的含量。這可以通過(guò)將樣品進(jìn)樣量與對(duì)應(yīng)的峰面積值相乘，并除以標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)中對(duì)應(yīng)濃度的點(diǎn)積得到[7]。在計(jì)算過(guò)程中，需要注意單位統(tǒng)一和精度控制，以保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，還可以利用質(zhì)譜法等其他技術(shù)手段對(duì)樣品進(jìn)行進(jìn)一步的定性和定量分析，以驗(yàn)證高效液相色譜法的結(jié)果。同時(shí)，為了保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以考慮進(jìn)行樣品的并行測(cè)試和重復(fù)測(cè)定。通過(guò)多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，可以獲得更可靠的結(jié)果和更準(zhǔn)確的平均值。

4 高效液相色譜法測(cè)定水中草甘膦的應(yīng)用展望

4.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)與水質(zhì)管理

高效液相色譜法在草甘膦分析中的應(yīng)用將在環(huán)境監(jiān)測(cè)和水質(zhì)管理領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。未來(lái)，隨著人們水資源保護(hù)意識(shí)的不斷提高，對(duì)水中污染物的監(jiān)測(cè)要求也會(huì)更加嚴(yán)格。高效液相色譜法可以提供快速、準(zhǔn)確、靈敏的草甘膦分析，因而有望成為水質(zhì)監(jiān)測(cè)的首選方法之一。同時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水體中草甘膦的濃度，可以更及時(shí)地采取措施應(yīng)對(duì)水污染事件，并保護(hù)水資源的可持續(xù)利用。

4.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)藥管理

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，草甘膦是一種廣泛使用的除草劑，而高效液相色譜法的應(yīng)用可以幫助農(nóng)民更好地監(jiān)測(cè)和管理草甘膦的使用。未來(lái)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將更加注重可持續(xù)性和環(huán)保性，因此需要確保農(nóng)藥的合理使用。高效液相色譜法可以用于檢測(cè)土壤、農(nóng)產(chǎn)品和水源中的草甘膦殘留，幫助農(nóng)民遵循農(nóng)藥使用規(guī)定，以減少其對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，進(jìn)一步提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性[8]。

4.3 食品安全與質(zhì)量控制

隨著人們對(duì)食品質(zhì)量和安全性的關(guān)注不斷增加，高效液相色譜法在食品分析中的應(yīng)用也將得到進(jìn)一步拓展。草甘膦作為一種可能殘留在食品中的農(nóng)藥，需要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)和控制。未來(lái)，高效液相色譜法可以用于分析食品樣品中的草甘膦殘留，以確保食品的安全和質(zhì)量，這對(duì)于食品行業(yè)和監(jiān)管部門(mén)來(lái)說(shuō)都具有重要意義，可以提高食品質(zhì)量的控制水平，增強(qiáng)人們對(duì)食品的信心。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)草甘膦與二甲基胺反應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度和選擇性的分析，并且能夠在水體中準(zhǔn)確測(cè)定草甘膦的濃度。這一方法不僅具有高度的準(zhǔn)確性和靈敏度，還具有操作簡(jiǎn)便、分析速度快的優(yōu)勢(shì)，適用于實(shí)際應(yīng)用中的水質(zhì)監(jiān)測(cè)和環(huán)境保護(hù)。通過(guò)本研究，可以為解決草甘膦過(guò)量使用和不當(dāng)排放可能帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題提供一種可靠的分析手段。未來(lái)，相關(guān)工作人員可以進(jìn)一步拓展這一方法的應(yīng)用范圍，探索其在不同水體中的適用性，并考慮將其更廣泛地應(yīng)用于實(shí)際的水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，進(jìn)一步提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)質(zhì)量。