金泥沙，金偉

（中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院，河北秦皇島066004）

有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展

金泥沙，金偉

（中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院，河北秦皇島066004）

用樣品前處理、樣品分析檢測(cè)兩個(gè)方法，闡述近幾年常用的有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)技術(shù)原理及優(yōu)缺點(diǎn)，并提出未來(lái)樣品前處理技術(shù)及有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

樣品前處理；有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留；分析檢測(cè)；萃取技術(shù)；色譜技術(shù)

農(nóng)藥在增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、防治病蟲(chóng)害、保證食物來(lái)源充足與穩(wěn)定方面的作用是不可替代的。有數(shù)據(jù)表明，如果不使用農(nóng)藥，全世界農(nóng)業(yè)因病、蟲(chóng)、草害每年造成的損失約占作物總產(chǎn)量的37%，損失額高達(dá)1260億美元[1]。但與此同時(shí)，農(nóng)藥作為一類(lèi)有毒化學(xué)物質(zhì)，長(zhǎng)期大量的使用會(huì)對(duì)人體健康及環(huán)境安全產(chǎn)生較大的不利影響。有研究表明，農(nóng)藥已成為世界主要污染源之一。有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥是使用量較大的農(nóng)藥中的一類(lèi)，作為有機(jī)氯類(lèi)農(nóng)藥的替代品，具有成本低、藥效高、品種多、選擇性好、防治范圍廣，在環(huán)境中降解快、殘留低等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于世界范圍。盡管有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥具有上述優(yōu)點(diǎn)，但是由于施用量大、保管不慎及缺乏合理操作，農(nóng)藥殘留超標(biāo)問(wèn)題十分突出。所謂的農(nóng)藥殘留是指由于應(yīng)用農(nóng)藥而殘存于農(nóng)產(chǎn)品、生物體和環(huán)境中的農(nóng)藥親體及其具有毒理學(xué)意義的雜質(zhì)、代謝轉(zhuǎn)化產(chǎn)物和反應(yīng)物等所有衍生物的總稱(chēng)[2]。隨著人們對(duì)食品安全認(rèn)識(shí)的不斷提高和國(guó)際上對(duì)出口農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留量的限制，有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)技術(shù)受到越來(lái)越多的重視。本文主要闡述近幾年國(guó)內(nèi)外常用的有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)技術(shù)。

1 樣品前處理技術(shù)

有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留測(cè)定之前須根據(jù)樣品的理化性質(zhì)選擇適宜的農(nóng)藥殘留物的提取、濃縮及凈化方法，這些方法的選擇是農(nóng)藥殘留分析的關(guān)鍵。目前常用的提取、凈化方法包括：漂洗、勻漿、索氏提取、超聲波提取、薄層層析、液-液分配、柱層析等。這些傳統(tǒng)的提取、凈化技術(shù)，存在樣品需求量大、萃取時(shí)間長(zhǎng)、有機(jī)溶劑消耗量大等諸多不足。20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著科技的不斷發(fā)展，大量新的樣品前處理技術(shù)被引入有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留物的分析檢測(cè)中，這些新技術(shù)具有省力、省時(shí)、廉價(jià)、溶劑使用量少、對(duì)環(huán)境的污染小、自動(dòng)化及微型化等共同特點(diǎn)。當(dāng)前已經(jīng)取得廣泛應(yīng)用的新技術(shù)主要有：

1.1 固相萃取技術(shù)

固相萃取技術(shù)（SPE）是由液固萃取和柱液相色譜技術(shù)相結(jié)合發(fā)展而來(lái)的。SPE技術(shù)首先通過(guò)待檢測(cè)樣品中的目標(biāo)化合物被固體吸附劑吸附，來(lái)促使目標(biāo)化合物與待檢測(cè)樣品中的干擾化合物和基體分離，然后再用加熱解吸附或洗脫液洗脫，以達(dá)到分離和富集目標(biāo)化合物的目的，是一種柱色譜分離過(guò)程。SPE柱包括以氧化鋁、硅膠等吸附劑為填料的正相SPE柱、以C18為填料的反相SPE柱及有離子交換柱等。與傳統(tǒng)的液-液萃取技術(shù)（LLE）及一般柱層析技術(shù)相比，SPE具有節(jié)省時(shí)間、節(jié)約90%以上有機(jī)溶劑的使用量、重現(xiàn)性好、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留分析樣品前處理中。實(shí)現(xiàn)待檢測(cè)樣品前處理自動(dòng)化是SPE的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，自動(dòng)萃取裝置（ASPEC）已經(jīng)推出并且得到廣泛的應(yīng)用，將其與高壓液相色譜法（HPLC）在線結(jié)合可實(shí)現(xiàn)許多有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留的全自動(dòng)分析[3]。

1.2 基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)

基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)（MSPDE）是將反相填料（C14或C18）與待檢測(cè)樣品研磨、混勻后得到半干狀態(tài)的混合物，將此半干狀態(tài)混合物作為填料裝柱后用溶劑淋洗柱子，將各種目標(biāo)化合物洗脫，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化合物與待檢測(cè)樣品的分離。與傳統(tǒng)的樣品前處理手段相比，MSPDE不需要進(jìn)行勻漿、沉淀、離心、調(diào)節(jié)pH和樣品轉(zhuǎn)移等操作，是一種簡(jiǎn)單、高效的提取凈化方法，廣泛應(yīng)用于蔬菜、水果中有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留檢測(cè)?，F(xiàn)有的研究表明，吸附劑的粒徑、樣品基質(zhì)的性質(zhì)及鍵合相的性質(zhì)等是影響MSPDE效果的主要因素[4]。Morzycka采用硅膠和氧化鋁作為凈化吸附劑，F(xiàn)lorisi和硅膠作分散吸附劑建立了一種簡(jiǎn)便的多殘留方法測(cè)定有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥的殘留量，取得了較好的凈化效果和較高的回收率。

1.3 超臨界流體萃取技術(shù)

超臨界流體萃取技術(shù)（SFE）采用超臨界流體替代各種溶劑萃取樣品中目標(biāo)化合物，是最近發(fā)展起來(lái)的一種新萃取分離技術(shù)。超臨界流體（SCF）指的是一種介于臨界溫度、臨界壓力的非凝縮性的高密度流體，其存在狀態(tài)介于氣體和液體之間，兼具二者的優(yōu)點(diǎn)。選擇SCF萃取劑時(shí)主要考慮達(dá)臨界條件的難易程度、萃取劑毒性和腐蝕性大小，及其對(duì)裝置是否有影響、溶解能力大小、價(jià)格高低等幾個(gè)方面[5]。目前被用于SCF的溶劑有乙烷、一氧化碳、二氧化碳、甲醇、乙醇等物質(zhì)，其中，二氧化碳為首選。二氧化碳屬于惰性化合物，無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒害、不污染樣品、超臨界條件溫和且容易提純，是一種萃取熱不穩(wěn)定的非極性物質(zhì)的良好溶劑[6]。但二氧化碳作為萃取劑在萃取極性化合物時(shí)具有一定的局限性，可以通過(guò)添加少量的氨氣、二氧化氮等極性化合物作為改進(jìn)劑來(lái)改善萃取效果。樣品用量少、選擇性強(qiáng)、分析時(shí)間短、萃取過(guò)程簡(jiǎn)單、萃取物不會(huì)改變其原來(lái)的性質(zhì)且一般不使用有機(jī)溶劑、對(duì)操作人員及環(huán)境的危害小是SFE的主要優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是萃取儀器裝置昂貴，不適合分析水樣和強(qiáng)極性物質(zhì)。

1.4 加速溶劑萃取技術(shù)

加速溶劑萃取技術(shù)（ASE）是一種全新樣品處理方法，其主要用于處理固體、半固體樣品。ASE是指在升高溫度和壓力條件下,通過(guò)增加溶質(zhì)的擴(kuò)散效率和物質(zhì)的溶解度來(lái)提高萃取效率的一種自動(dòng)化萃取方法。升高溫度能夠?qū)⒒|(zhì)和溶劑間的作用力打斷，在促使目標(biāo)化合物能夠快速?gòu)幕|(zhì)中解析出來(lái)的同時(shí)降低溶劑的黏度，使之能夠快速萃取。同傳統(tǒng)的萃取技術(shù)相比，ASE具有重現(xiàn)性高、速度快、溶劑用量少、回收率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，而且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，當(dāng)前廣泛用于環(huán)境、食品、藥物和高聚物等樣品的前處理，特別是有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留量的分析[7]。

2 檢測(cè)方法

隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步和色譜技術(shù)的不斷發(fā)展，化學(xué)法、比色法及生物測(cè)定法這些傳統(tǒng)的、缺乏專(zhuān)一性、低靈敏度的有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留分析方法，已經(jīng)逐漸被高定性能力和高靈敏度的色譜技術(shù)所取代。有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)方法朝著快速、安全、高效、經(jīng)濟(jì)的方向不斷發(fā)展。

2.1 氣相色譜技術(shù)

氣相色譜法（GC）是一種分析有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留經(jīng)典的儀器分析方法，分析原理是利用目標(biāo)化合物性質(zhì)上的差異，在氣相和固定相間分配系數(shù)的不同進(jìn)行分離。待檢測(cè)樣品首先需要被氣化，然后隨載氣進(jìn)入色譜柱，組份在氣、固兩項(xiàng)間反復(fù)多次進(jìn)行分配以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化合物彼此分離，以一定的順序流出色譜柱，得以分離。GC因操作簡(jiǎn)單、分析速度快、靈敏度高、分離效能高的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留的測(cè)定；儀器價(jià)格昂貴、不適宜現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、對(duì)操作人員素質(zhì)要求較高是其主要缺點(diǎn)。除此之外，高沸點(diǎn)或熱穩(wěn)定性差的有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥不適宜采用GC測(cè)定。

當(dāng)前，GC與質(zhì)譜（MS）聯(lián)用技術(shù)（GCMS）逐步取代傳統(tǒng)的填充柱GC。隨著科技的不斷進(jìn)步，GC-MS聯(lián)用技術(shù)日趨成熟，已成為有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留的常用分析方法。GC-MS聯(lián)用技術(shù)可以提高儀器的靈敏度，減少干擾物的影響，是化合物結(jié)構(gòu)分析及確證的有效手段。

2.2 高效液相色譜技術(shù)

大分子、非揮發(fā)性、強(qiáng)極性及熱穩(wěn)定性差的有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥目前多采用高效液相色譜技術(shù)（HPLC）檢測(cè)。目前，HPLC以其分析速度快、分離效能高、檢測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)逐步成為有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥的一種主要分析方法。此法在有效彌補(bǔ)GC技術(shù)不足的同時(shí)，因其常用檢測(cè)器為紫外檢測(cè)器，而多種有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥缺乏對(duì)UV吸收，從而限制了HPLC的使用。

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（LC-MS）是指利用某種接口技術(shù)將LC與MS連接起來(lái)的一種技術(shù)。兼具LC技術(shù)的高分離能力及MS技術(shù)的高選擇性、高靈敏度于一體的LC-MS聯(lián)用技術(shù)，能夠分離復(fù)雜的農(nóng)藥多殘留樣品。應(yīng)用LC-MS聯(lián)用技術(shù)，Granby等實(shí)現(xiàn)了谷物中草甘膦殘留的分析。但是，儀器價(jià)格昂貴、LC-MS接口技術(shù)不成熟制約了該技術(shù)在實(shí)際檢測(cè)中的應(yīng)用。

2.3 薄層色譜技術(shù)

薄層色譜技術(shù)（TLC）指以水為固定相溶劑、有機(jī)溶劑為流動(dòng)相、固體吸附劑為擔(dān)體的分配型層析分離分析技術(shù)。TLC具有不需要特殊設(shè)備和試劑，快速、簡(jiǎn)便、直觀，可同時(shí)分析多個(gè)樣品等諸多優(yōu)勢(shì)，目前常與其它技術(shù)聯(lián)用，進(jìn)行有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留的定性定量分析。

2.4 超臨界流體色譜技術(shù)

1962年Klesper等提出了超臨界流體色譜技術(shù)（SFC），是一項(xiàng)以超臨界流體（SF）作為流動(dòng)相、以鍵合載體或固體吸附劑為固定相的色譜技術(shù)。由于SF具有氣體和液體的雙重性質(zhì)，故SFC性能上綜合了LC和HPLC的優(yōu)點(diǎn),彌補(bǔ)了LC和HPLC的不足,成為一種強(qiáng)有力的分離和檢測(cè)手段。另外，SFC還可以與其它色譜檢測(cè)器匹配，并能與其它儀器聯(lián)用，使其應(yīng)用范圍與檢測(cè)分離能力大大增強(qiáng)。SFC存在的主要問(wèn)題是：方法不十分成熟，且儀器昂貴，要求操作人員具有較高的技術(shù)性。因此，目前在有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)方面的應(yīng)用較少，但它仍然是有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留檢測(cè)分析非常具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一。

2.5 毛細(xì)管電泳技術(shù)

毛細(xì)管電泳技術(shù)（GE）是在電泳技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種分離技術(shù)，主要利用不同帶電粒子在毛細(xì)管內(nèi)電場(chǎng)作用下以不同的速度在背景緩沖溶液中定向遷移使目標(biāo)化合物得以分離[8]。GE以其設(shè)備簡(jiǎn)單、實(shí)際用量少、運(yùn)行成本低、幾乎沒(méi)有廢液產(chǎn)生等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐步成為分析有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥的實(shí)用性技術(shù)。傳統(tǒng)HPLC技術(shù)難以分離的離子化樣品尤其適合采用GE技術(shù)進(jìn)行分離。目前，限制GE應(yīng)用的最主要因素是缺乏高靈敏度的檢測(cè)器。因此，為了充分發(fā)揮GE技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，高靈敏度檢測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成為當(dāng)前科研技術(shù)人員研究的重點(diǎn)。

2.6 酶抑制技術(shù)

酶抑制技術(shù)是利用有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥與氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的毒理特性建立的一種農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)。上述兩類(lèi)農(nóng)藥可以通過(guò)抑制神經(jīng)系統(tǒng)中的乙酰膽堿酯酶活性，造成乙酰膽堿積累，進(jìn)而影響神經(jīng)系統(tǒng)正常傳導(dǎo)，使昆蟲(chóng)最終因中毒死亡?？茖W(xué)家依據(jù)這種毒理特性，在待檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品樣品中加入顯色劑和底物，觀察農(nóng)產(chǎn)品顏色變化情況或測(cè)定酶與某種特定化合物反應(yīng)的物理化學(xué)信號(hào)的變化情況，即可判斷待測(cè)農(nóng)產(chǎn)品中是否存在有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留[9]。酶的種類(lèi)決定著酶抑制技術(shù)的靈敏度。

依據(jù)上述原理設(shè)計(jì)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法主要包括比色法、試紙法和酶?jìng)鞲衅鞣āＣ敢种萍夹g(shù)由于具有操作簡(jiǎn)便、響應(yīng)速度快且不需要昂貴儀器等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及大批量樣品的檢測(cè)，但分析結(jié)果穩(wěn)定性差、重現(xiàn)性差、使用成本高及使用壽命短是當(dāng)前急需解決的問(wèn)題。發(fā)達(dá)國(guó)家大多采用酶抑制技術(shù)開(kāi)發(fā)試紙條或試劑盒作為田間實(shí)地檢測(cè)有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥殘留的基本手段。

2.7 免疫分析技術(shù)

免疫分析技術(shù)（IA）是基于抗體抗原的特意識(shí)別和結(jié)合反應(yīng)為基礎(chǔ)的一種分析技術(shù)。分子量大于2500的農(nóng)藥可以直接作為抗原進(jìn)入脊椎動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生免疫應(yīng)答，分子量小于2500的農(nóng)藥一般不具備免疫抗性，不能直接刺激產(chǎn)生免疫反應(yīng)，但是可以通過(guò)將其同一定碳鏈長(zhǎng)度的載體蛋白用共價(jià)鍵偶聯(lián)制成人工抗原，使動(dòng)物產(chǎn)生免疫反應(yīng)，產(chǎn)生識(shí)別，再通過(guò)標(biāo)記動(dòng)物的放大作用，對(duì)待檢測(cè)樣品中農(nóng)藥殘留進(jìn)行定性、定量。IA具有快速、靈敏、選擇性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于各種食品中有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥的檢測(cè)。

2.8 生物傳感器技術(shù)

利用酶、蛋白質(zhì)、抗體、抗原、生物膜、細(xì)胞等生物物質(zhì)作為識(shí)別元件，通過(guò)某種轉(zhuǎn)換裝置，將生物化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成可定量的物理、化學(xué)信號(hào)，從而對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性及定量檢測(cè)。生物傳感器由識(shí)別元件、信號(hào)轉(zhuǎn)移裝置及信號(hào)傳遞電路3部分組成，是一種典型的多學(xué)科交叉產(chǎn)物。與其它分析技術(shù)相比，生物傳感器技術(shù)具有對(duì)儀器設(shè)備的要求低、操作相對(duì)簡(jiǎn)便等諸多優(yōu)點(diǎn)。Lee等利用生物傳感器技術(shù)建立了對(duì)有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥二嗪農(nóng)的檢測(cè)分析方法，有較高的選擇性和較低的檢出限[10]。當(dāng)前生物傳感器技術(shù)檢測(cè)有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥存在的主要問(wèn)題是方法選擇性有限，且生物材料固定化易失活。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥的檢測(cè)包括樣品前處理及樣品檢測(cè)兩部分。樣品前處理技術(shù)正在朝著省力、省時(shí)、低成本、低污染、微型化及自動(dòng)化方向發(fā)展；樣品檢測(cè)技術(shù)則朝著快速檢測(cè)、通用型多殘留檢測(cè)和高靈敏檢測(cè)等方向發(fā)展。研制、開(kāi)發(fā)、推廣適用于田間、農(nóng)貿(mào)批發(fā)市場(chǎng)檢測(cè)的有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥的快速檢測(cè)方法是各國(guó)科研工作者研究的重點(diǎn)。

[1]趙斯奇，閻肅.農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（10）:4176-4178，4192.

[2]謝其標(biāo)，王艷，陸上嶺.農(nóng)藥殘留分析新技術(shù)概述[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，15（11）：113-114，121.

[3]朱開(kāi)祥，李垚辛，董全.農(nóng)藥殘留分析技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)，2011，17（1）：16-19.

[4]王運(yùn)浩，江用文，成浩.食品農(nóng)藥殘留與分析控制技術(shù)展望[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2003（1）：8-12.

[5]易軍，李云春，弓振斌.食品中農(nóng)藥殘留分析的樣品前處理技術(shù)進(jìn)展[J].化學(xué)進(jìn)展，2002，14（6）：415-424.

[6]李雪梅，趙國(guó)群，李再興.超臨界流體萃取技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，20（2）：68-71.

[7]黃瓊輝.樣品現(xiàn)代前處理技術(shù)在農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用[J].農(nóng)藥科學(xué)與管理，2006，27（5）：12-15，9.

[8]韋軍.農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留分析技術(shù)進(jìn)展[J].廣西植保，2005，18（1）：26-28.

[9]蒙綺芳，周錫良，奚定平.測(cè)量農(nóng)藥和乙酰膽堿酯酶抑制物的光學(xué)式生物傳感器[J].化學(xué)傳感器，1996，16（3）：192-196.

[10]秦勝利，于建生.農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J].河南化工，2011，28（1）：16-18.

Review on the Detection of Organophophorous Pesticide Residues

Jin Nisha，Jin Wei
（Environmental Management College of China，Qinhuangdao Hebei 066004，China）

This paper depicted that the principle,advantages and disadvantages of conventional detection technologies in organophophosphorous pesticide residues in recent years from the point of view of sample pretreatment and analysis.The future development trend of sample pretreatment and detection technologies of organophophorous pesticide residues is proposed as well.

sample pretreatment；organophophorous pesticide residue；analysis and detection；extraction；chromatography

X592

A

1008-813X（2011）04-0062-04

10.3969/j.issn.1008-813X.2011.04.019

2011-07-15

金泥沙（1978-），女，河北承德人，畢業(yè)于河北科技大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)，工程碩士，工程師，現(xiàn)從事環(huán)境工程方面的教學(xué)工作。