氣相色譜串聯(lián)質譜法測定土壤中除草劑殘留含量

周 芹 ，許慶軒 ，吳玉梅 ，王佳鈺 ，趙艷麗

（1.黑龍江大學農(nóng)作物研究院/中國農(nóng)業(yè)科學院甜菜研究所，哈爾濱150080；2.農(nóng)業(yè)部甜菜品質監(jiān)督檢驗測試中心，哈爾濱150080；3.黑龍江省普通高等學校甜菜遺傳育種重點實驗室，哈爾濱150080；4.黑龍江中醫(yī)藥大學，哈爾濱150040；5.佳木斯大學藥學院，佳木斯154007）

各類化學除草劑是作物種植者降低用工成本，提高除草效率的主要除草方式。甜菜對某些除草劑十分敏感，玉米、大豆、小麥等是甜菜輪作種植中主要的前茬農(nóng)作物，莠去津、塞克津及2，4-D丁酯是上述作物生產(chǎn)中常用的除草劑，主要通過土壤前茬殘留和空氣飄移兩種形式危害甜菜。莠去津是玉米田的優(yōu)良除草劑[1]，塞克津可以在多種作物上應用，莠去津和塞克津是在土壤中殘留的除草劑，每公頃用量超過4kg時，12個月內不能種植甜菜[2]。筆者多年生產(chǎn)調查和小區(qū)試驗表明[3]，除普斯特和豆磺隆外，塞克津、莠去津及2，4-D丁酯也是危害甜菜生長的除草劑。目前的除草劑檢測方法中多為同類除草劑的定量分析，采用氣相色譜-氮磷檢測器（GC-NPD）方法，可以測定土壤中塞克津、莠去津[4]，對于塞克津既有氣相色譜也有液相色譜法，但是對上述3種不同種類除草劑同時進行分析的方法尚未見報道。

當前氣-質聯(lián)用（GC-MS）已成為鑒定天然及人工合成混合物組分的有效手段之一，逐漸被應用于農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境農(nóng)藥污染的監(jiān)測研究[5]。本實驗首先對氣相色譜（GC）分離條件和相關的質譜條件進行優(yōu)化，通過總離子流色譜圖（TIC）中各峰相應的質譜圖可以同時鑒定莠去津、塞克津、2，4-D丁酯3種目標組分；利用3種組分的提取離子色譜圖（EIC）分別制定校正曲線，定量方法簡單。通過大量實驗，對Florisil固相萃取小柱的萃取條件如洗脫溶劑等進行了優(yōu)化，建立了GC-MS/MS方法同時測定土壤中均三氮苯類和酯類除草劑殘留的測定方法，是較為快捷的準確定量方法，以期為建立甜菜質量安全監(jiān)控量化指標體系提供基礎資料。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

美國瓦里安公司Varian450GC-320MS氣相色譜質譜聯(lián)用儀，旋轉蒸發(fā)儀RE300，KQ-250DB型數(shù)控超聲波清洗器，HY-6調速多用振蕩器，標準品莠去津、塞克津、2，4-D丁酯都是來自德國Dr.Ehrenstorfer公司，甲醇、正己烷、丙酮、乙腈均為色譜純。

1.1.1 色譜條件 進樣口溫度Injector：200℃，載氣流速Flow Rate：2 mL/min，分流模式：采用脈沖分流，初始采用20∶1的分流比，0.01min關掉分流閥，2min時采用100∶1的分流比，4min時恢復初始分流比，柱溫箱采用程序升溫：70℃保持 2min，15℃/min升到 220℃保持 15min，1℃/min升至 225℃保持 1min，20℃/min升至290℃保持10min，傳輸線溫度Transfer Line250℃。

1.1.2 質譜條件 離子源模式：Ionization EI，掃描時間Scan time：0.6，離子源溫度Ionization Temperature：200℃，數(shù)據(jù)采集延遲時間Collect Delay：4min。質譜的MRM條件見表1。

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1.2 標準溶液的制備

準確稱取莠去津、塞克津、2，4-D丁酯各0.0010g，分別定容于100mL容量瓶中，配制成10mg/L正己烷溶液，分別取出1mL溶液混合在一起，加入7mL正己烷溶液，制成1mg/L混合標準溶液，備用。

1.3 樣品提取與凈化

1.3.1 樣品的提取 取10.0g土壤樣品于200mL錐形瓶中，加入50mL丙酮∶正己烷（3∶2）混合溶劑，超聲30min，震蕩1h，8000r/min離心10min，取上清液，旋轉蒸干，加10mL正己烷溶解，待用。

1.3.2 樣品的凈化 Florisil柱先用5mL丙酮∶正己烷（1∶9）活化，再用5mL正己烷活化，待液面剛剛接近柱填料表面時加入待洗脫液，棄去流出液，然后用10mL正己烷∶丙酮（9∶1）分兩次洗脫，接收洗脫液，旋轉蒸干，用1mL正己烷定容，過0.22μm濾膜，進樣。

2 結果與討論

2.1 提取和凈化方法的選擇

2.1.1 超聲次數(shù)和時間的考察 根據(jù)文獻報道本實驗采用兩種超聲方式，一種是重復超聲，即每次加入一定量溶劑，超聲20min，提取液離心，然后再重復這一步驟兩次，然后合并提取液，旋轉蒸干，用正己烷溶解，過SPE柱，再旋轉蒸干，定容。另一種方式是，一次性加入大量溶劑，超聲30min，再振搖1h，離心，旋轉蒸干，用正己烷溶解，過柱，再旋轉蒸干，定容。這兩種方法的回收率相差不大，分別是73%和70%，但是由于第一種方式費時，消耗溶劑量大，所以選擇第二種方式進行優(yōu)化。

2.1.2 提取溶劑的選擇 莠去津、塞克津都屬于三嗪類除草劑，2，4-D丁酯屬于酯類除草劑，這兩類除草劑在性質上存在較大的差異，為了能夠同時提取出這3種物質并都有較高的回收率，本實驗對提取的溶劑進行了考察。結果見表2。

由表2可以看出丙酮∶正己烷為3∶2時3種除草劑的回收率都在合理范圍之內，所以選擇丙酮∶正己烷（3∶2）作為提取溶劑。

2.1.3 SPE柱條件的優(yōu)化 本實驗的固相萃取柱為Florisil柱，根據(jù)文獻報道采用丙酮∶正己烷（1∶9）活化，洗脫液是考察的主要對象，洗脫液應選擇洗脫能力強，極性大的溶劑，F(xiàn)lorisil固相萃取柱為正相柱，上樣保留的是極性較大的物質，洗脫時根據(jù)相似相容原理應該采用極性大的溶劑將樣品從柱子上洗脫下來，具體步驟，①預淋洗：加入5 mL洗脫液（詳見表3），再加入5 mL正己烷。②上樣：分兩次加入10 mL加標樣品，每次5mL。③洗脫：加入5 mL洗脫液，完全抽干后再加入5 mL洗脫液。

由表3中數(shù)據(jù)可以看出，當正己烷∶丙酮（9∶1）時回收率最好，所以選擇洗脫液的混合比例為9∶1。

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2.2 質譜MRM定量條件的優(yōu)化及離子對的確定

串聯(lián)四極桿（MS/MS）分析可以將在色譜上不能完全分開的共流出物利用時間編程和多通道檢測將其分開。該技術不僅適用于復雜基體混合物的定性分析，而且可以利用得到二級質譜結果進行定量。這是因為在兩個前后串聯(lián)的質譜/質譜儀中，前級質譜主要用于擔任分離工作，在樣品被電離后，它只允許被分析的目標化合物的母離子或特征離子碎片通過，經(jīng)過碰撞裂解后，再由第二級質譜分析裂解后產(chǎn)生的離子碎片，利用MS/MS可以同時得到較低的檢測限和良好的結構鑒定信息（1個母離子和2個或更多的子離子）。

圖1 土嚷空白MRM掃描圖

圖2 莠去津、塞克津、2,4-D丁酯混標MRM掃描總離子流圖

分別將莠去津，塞克津，2，4-D丁酯0.001‰標準品進樣，得到3個標準品的氣-質全掃描圖，以確定出峰時間。最后確定的保留時間為莠去津9.188min，2，4-D丁酯10.079min，塞克津10.146min。然后根據(jù)全掃描出來的色譜圖找到對應的質量數(shù)，莠去津215，塞克津198，2，4-D丁酯276，從而確定了這3種農(nóng)藥在質譜中的質量數(shù)，然后以這3個質量數(shù)為母離子，分別掃描子離子，最后確定的離子對為莠去津215～200，2，4-D 丁酯 276～185，塞克津 198～82。 圖 1、2是這 3種除草劑的空白的及混標MRM掃描總離子流圖。

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2.3 精密度、線性范圍及檢出限

取0.03mg/L的標準品溶液，進樣檢測6次，以峰面積計算結果的變異系數(shù)（RSD）。由表4可知，莠去津，塞克津，2，4-D丁酯標準品檢測的RSD值較小，表明儀器方法的精密度良好。采用梯度稀釋法將標準儲備液稀釋成質量濃度分別為0.005、0.01、0.03、0.05、0.07 mg/L的混合標準溶液，按以上條件用儀器進行檢測，制作標準曲線，得到各物質的回歸方程、相關系數(shù)和線性范圍，3種三嗪類除草劑的線性范圍均在0.005～0.07 mg/L之間，相關系數(shù)都在0.999以上（圖3）。儀器的檢出限為0.5μg/kg，根據(jù)儀器的檢出限，為了能夠滿足土壤中3種除草劑檢測的要求，設計在對樣品進行前處理的時候，將樣品濃縮5倍，得到方法的理論檢出限為 0.1 μg/kg。

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2.4 回收率實驗

向空白土壤中加混合標準溶液0.015、0.03、0.06 mg/L，每個濃度做3個平行樣，根據(jù)農(nóng)藥殘留檢測標準的規(guī)定，農(nóng)藥殘留的回收率根據(jù)加標濃度分類，加標量在0.01～0.1 mg/L之間時，回收率在73%～104%之間。檢測結果如表5，各濃度平均回收率均在合理范圍內，完全滿足農(nóng)藥殘留分析的要求。

3 結論

3.1 首次用氣相色譜串聯(lián)質譜法聯(lián)合測定土壤中不同種類除草劑莠去津、塞克津、2，4-D丁酯含量。首先對氣相色譜（GC）分離條件和相關的質譜條件進行優(yōu)化，通過總離子流色譜圖（TIC）中各峰相應的質譜圖可以同時鑒定莠去津、塞克津、2，4-D丁酯3種目標組分；3種組分的提取離子色譜圖（EIC）分別制定校正曲線，定量方法簡單。利用色譜的程序升溫及脈沖分流方法，3種除草劑得到很好的分離，同時，質譜的多反應監(jiān)測（MRM）與單獨用色譜比，具有較高的靈敏度和較低的檢出限。與分項單獨測定比較更經(jīng)濟和節(jié)省時間，是一種快捷準確的聯(lián)合定量方法，可為甜菜質量安全監(jiān)控提供基礎資料。

3.2 優(yōu)化了前處理方法，3種除草劑中，莠去津和塞克津均屬于三氮苯類除草劑，2，4-D丁酯屬于酯類除草劑，文獻報道中莠去津和塞克津可以用氣相色譜同時檢測，本文建立三種聯(lián)合檢測的前處理方法，樣品以丙酮∶正己烷3∶2作為提取溶劑提取，超聲30min，再振搖1h，離心，旋轉蒸干，用正己烷溶解，再經(jīng)Florisil固相萃取柱凈化后，旋轉蒸干，最后定容，上機測定，與單獨測定相比，節(jié)省了人力、物力。實驗結果表明各濃度平均回收率均在合理范圍內，此方法可以用于分析土壤中三嗪類和酯類除草劑殘留的測定。

[1]范潤珍.HPLC法測定土壤中莠去津殘留量方法的改進[J].農(nóng)藥科學與管理，2003，24（11）：14－16.

[2]夏樹有，畢景春.幾種常用化學除草劑對甜菜的危害[J].中國甜菜糖業(yè)，2001（3）：47－48.

[3]吳玉梅，周芹，許慶軒，等.北方農(nóng)田常用除草劑對甜菜安全生產(chǎn)影響初探[J].中國甜菜糖業(yè)，2011（3）：31－33.

[4]李衛(wèi)建，聶志強，蔡彥明，等.氣相色譜法同時測定土壤中13種三嗪類除草劑殘留量的方法研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28（1）：211-215.

[5]劉偉，吳文君.氣-質聯(lián)機對嗪草酮原藥及其主要雜質的分析[J].農(nóng)藥分析，2006，45（9）：614-615，617.