氣相色譜-四級(jí)桿質(zhì)譜分析土壤和玉米中精異丙甲草胺和特丁津的殘留

吳俊學(xué)，關(guān)文碧，王 晨，張紅艷*

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，北京 100193)

氣相色譜-四級(jí)桿質(zhì)譜分析土壤和玉米中精異丙甲草胺和特丁津的殘留

吳俊學(xué)，關(guān)文碧，王 晨，張紅艷*

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，北京 100193)

建立氣相色譜-質(zhì)譜同時(shí)檢測土壤和玉米中精異丙甲草胺和特丁津的殘留分析方法。土壤和玉米樣品各10.0g經(jīng)10mL乙腈提取，50mg PSA凈化，以氣質(zhì)聯(lián)用選擇離子定性和定量，操作簡單，精密度好，準(zhǔn)確度高。土壤、玉米中精異丙甲草胺和特丁津0.01、0.05、0.1mg/kg三個(gè)濃度的添加回收率均在90.4%～108.5%之間，變異系數(shù)在1.9%～5.3%之間。

精異丙甲草胺；特丁津；氣相色譜-質(zhì)譜；殘留分析；玉米；土壤

精異丙甲草胺(S-metolachlor)，是先正達(dá)公司研發(fā)的新一代酰胺類手性除草劑，是一種選擇性苗前除草劑，主要用于防除玉米、大豆、菜豆、棉花、花生等農(nóng)作物田中的一年生雜草及某些闊葉雜草。精異丙甲草胺和某些闊葉雜草。精異丙甲草胺屬于手性化合物，由88%的S體和12%的R體組成，其主要生物活性成分是S體[1]，相比于除草劑異丙甲草胺(50%的S體和50%的R體)，精異丙甲草胺具有用量少，藥效高，對(duì)環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。近些年來，手性農(nóng)藥安全使用及其相關(guān)農(nóng)藥殘留問題成為人們?nèi)找骊P(guān)注的熱門話題，國外Kabler和Chen等[2]對(duì)水體中異丙甲草胺兩種異構(gòu)體采用手性柱進(jìn)行了液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析，國內(nèi)張大同等[3]對(duì)異丙甲草胺立體異構(gòu)體在手性固定相上進(jìn)行了采用高效液相色譜法分離。吳培等[4]對(duì)高效異丙甲草胺進(jìn)行高效液相色譜手性分離分析。目前張玉婷[5]、宋國春[6]、賀敏[7-8]、曹鵬英[9-11]等報(bào)道了精異丙甲草胺在大豆、花生、葵花籽、菜豆、棉花、玉米和土壤中的殘留分析方法，這些方法操作步驟相對(duì)繁瑣，且使用較多的提取劑。

特丁津(terbutylazine)，主要用于玉米和高梁田的除草，以防治許多一年生植物和水生植物，由植物的根系吸收，抑制生物化學(xué)光合電子在光系統(tǒng)Ⅱ受體的運(yùn)輸。目前可以檢索到橄欖油中特丁津的液相色譜/離子阱質(zhì)譜和飛行時(shí)間質(zhì)譜分析方法[12]，氣相色譜分析土壤、玉米以及甘蔗中三嗪類除草劑[13-15]以及高效液相色譜-質(zhì)譜檢測法分析西紅柿中三嗪類除草劑[16]，同時(shí)國內(nèi)還沒有關(guān)于特丁津在玉米中的相關(guān)殘留分析方法的報(bào)道。

精異丙甲草胺和特丁津皆為玉米田中特效除草劑，目前國內(nèi)外均無關(guān)于此兩種農(nóng)藥同時(shí)分析測定的相關(guān)報(bào)道，而且國內(nèi)目前關(guān)于精異丙甲草胺的殘留分析還未見使用氣質(zhì)的相關(guān)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)在Anastassiades等[17]建立的QuEChERS方法基礎(chǔ)上，對(duì)已報(bào)道精異丙甲草胺的提取方法和凈化步驟進(jìn)行改良，旨在建立氣質(zhì)聯(lián)用同時(shí)測定土壤和玉米中的精異丙甲草胺和特丁津的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

土壤和玉米空白樣品均采自北京市海淀區(qū)冷泉試驗(yàn)地。

1.2 儀器與設(shè)備

6890N-5975B inert XL EI MSD氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(配7683自動(dòng)進(jìn)樣器，分流/不分流進(jìn)樣口及電子壓力自動(dòng)控制(EPC)模式、化學(xué)工作站軟件Enhanced Chem Station G1701DA Revision D·03·00·611) 美國Agilent公司；VF-5MS色譜柱(30m×0.25mm，0.25μm) 美國Varian Scientific公司；QL-901型渦旋儀 江蘇海門市其林貝爾儀器制造有限公司；飛鴿牌TDL-40B高速離心機(jī)上海安亭科學(xué)儀器廠；LX-100手掌型離心機(jī) 江蘇海門市其林貝爾儀器制造有限公司；50mL和2mL塑料離心管及各種玻璃儀器。

1.3 方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱取適量的特丁津、精異丙甲草胺標(biāo)準(zhǔn)品，各用丙酮配制成1000mg/L標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，再系列稀釋成100mg/L和10mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液；定量移取上述10mg/L精異丙甲草胺和特丁津標(biāo)準(zhǔn)溶液，用乙腈配制2×10-6mg/L特丁津和2×10-6mg/L精異丙甲草胺的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液儲(chǔ)存于－20℃冰箱中備用。

準(zhǔn)確稱取TPP，用乙腈定配制成1000mg/L標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，使用時(shí)梯度稀釋成1mg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.3.2 樣品前處理

將土壤樣品陰干，粉碎除雜，過40目篩；將玉米籽粒研磨至粉面。樣品混勻四分法留樣，所有樣品均置于4℃冰箱中儲(chǔ)存。

又到重陽，這是個(gè)尊老敬老的節(jié)日。每到此時(shí)，版面上網(wǎng)絡(luò)里都要被老年人的話題占滿和刷屏。不過，有一個(gè)老年群體卻分明不受待見，那就是飽受詬病的“中國大媽”。

1.3.3 樣品的提取及凈化

準(zhǔn)確稱取土壤、玉米面粉10.0g于50mL塑料離心管中，由于土壤、玉米面粉的水分含量較少，為了便于鹽析，還需加入5mL去離子水混勻。加入10mL乙腈和3.0g氯化鈉，渦旋提取2min后將離心管3800r/min離心5min，離心后取上清液1mL，待凈化。

在2mL塑料離心管中加入50mg PSA凈化劑和100mg無水硫酸鎂，將上清液1mL轉(zhuǎn)入離心管，在渦旋儀上渦旋30s進(jìn)行分散固相萃取，然后使用掌式離心機(jī)離心5min，取上清液加內(nèi)標(biāo)物后待測。

1.3.4 內(nèi)標(biāo)物的加入

用乙腈配制1.0mg/L磷酸三苯酯標(biāo)準(zhǔn)溶液做內(nèi)標(biāo)物，取樣本凈化后的上清液0.45mL裝入進(jìn)樣瓶中，再加入TPP溶液0.05mL，得到TPP的終質(zhì)量濃度為0.1mg/L，本實(shí)驗(yàn)對(duì)所有待測物統(tǒng)一使用TPP終質(zhì)量濃度為0.1mg/L進(jìn)行內(nèi)標(biāo)校正。

1.3.5 儀器條件

氣相色譜條件：載氣：氦氣(99.999%)；吹掃流速：60mL/min，吹掃時(shí)間：1.5min；柱流速：1.0mL/min；進(jìn)樣量：1.0μL，不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣口溫度：250℃；色譜柱升溫程序：初始溫度80℃，保持1min，以20℃/min升溫至260℃，保持5min。

質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源(EI)，單四極桿質(zhì)量分析器，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，傳輸線溫度280℃。全掃描模式(SCAN)：掃描范圍m/z 50～450，確定待測化合物掃描離子、保留時(shí)間及檢測有無基質(zhì)干擾。溶劑延遲4min，SIM模式選擇離子：精異丙甲草胺m/z 162、238、146、240，特丁津選擇離子m/z 214、173、216、229，磷酸三苯酯選擇離子m/z 326、325，駐留時(shí)間：50ms，TPP定量離子：m/z 326，精異丙甲草胺定量離子：m/z 162，特丁津定量離子：m/z 214。

2 結(jié)果與分析

2.1 特征碎片離子的選擇

取精異丙甲草胺、特丁津和TPP的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液(其中精異丙甲草胺、特丁津5mg/L，TPP為1mg/L)進(jìn)行m/z 50～450質(zhì)量范圍內(nèi)的全掃描(SCAN)，精異丙甲草胺和特丁津的總離子流色譜圖和質(zhì)譜圖見圖1。TPP的保留時(shí)間為10.26min，精異丙甲草胺的保留時(shí)間為8.04min，特丁津的保留時(shí)間為6.95min。TPP和特丁津的質(zhì)譜圖可以與NIST譜庫提供的標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)比得到驗(yàn)證，m/z 326、m/z 325兩個(gè)離子豐度最大，可作為TPP的定性離子，分子離子m/z 326為定量離子；m/z 214、173、216、229作為特丁津的定性離子，其中基峰m/z 214作為定量離子。由于標(biāo)準(zhǔn)譜庫里沒有精異丙甲草胺的質(zhì)譜圖，進(jìn)行了裂解機(jī)理分析及各碎片信號(hào)指認(rèn)。選取了高質(zhì)量數(shù)的m/z 162、146和m/z 238，以及m/z 238的同位素離子m/z 240進(jìn)行定性，豐度最高的m/z 162為定量離子。

圖1 精異丙甲草胺、特丁津總離子流圖(TIC)和質(zhì)譜圖Fig.1 Total ion current and spectra of S-metolachlor and terbutylazine

2.2 樣本前處理方法的選擇

Anastassiades等[9]在基質(zhì)固相分散的基礎(chǔ)上建立了分散固相萃取法，并用于GC-MS農(nóng)藥殘留分析，目前采用此種技術(shù)進(jìn)行農(nóng)藥多殘留分析的報(bào)道已經(jīng)很成熟，本實(shí)驗(yàn)對(duì)QuEChERS方法進(jìn)行改進(jìn)，將提取溶劑乙腈和NaCl同時(shí)加入裝有樣品的離心管中進(jìn)行渦旋提取，使樣品的提取更簡便；而樣品的凈化則采取了50mg PSA，PSA具有弱的陰離子交換能力，有利于吸附樣品基質(zhì)中的有機(jī)酸、糖以及色素，能完全滿足目標(biāo)化合物質(zhì)譜的選擇離子監(jiān)測。

2.3 線性關(guān)系的測定

為避免基質(zhì)效應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)中所有的標(biāo)準(zhǔn)曲線均由相應(yīng)的基質(zhì)空白溶液配制。將2mg/L精異丙甲草胺、特丁津混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用土壤空白提取液和玉米面粉空白提取液梯度稀釋，并加入內(nèi)標(biāo)物，使內(nèi)標(biāo)物終質(zhì)量濃度均為0.1mg/L，精異丙甲草胺、特丁津的土壤基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液終質(zhì)量濃度為0.001、0.002、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2mg/L，精異丙甲草胺、特丁津的玉米質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液終質(zhì)量濃度為0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2mg/L，在儀器條件下進(jìn)行測定，以精異丙甲草胺、特丁津標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度對(duì)應(yīng)精異丙甲草胺、特丁津峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積的比值作圖，線性關(guān)系良好，見圖2。

圖2 精異丙甲草胺、特丁津土壤、玉米基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線圖Fig.2 Calibration curve of S-metolachlor and terbutylazine

2.4 添加回收實(shí)驗(yàn)

表1 精異丙甲草胺、特丁津在土壤、玉米中的添加回收率Table 1 Recoveries of S-metolachlor and terbutylazine spiked in soil and maize

準(zhǔn)確稱取10.0g空白土壤和玉米樣品準(zhǔn)確加入一定添加量的精異丙甲草胺、特丁津混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行0.01、0.05、0.10mg/kg三個(gè)添加量的添加回收實(shí)驗(yàn)，待靜置30min后按照1.3.3、1.3.4節(jié)方法處理并加入內(nèi)標(biāo)物，由于質(zhì)譜在電離和掃描過程中存在基質(zhì)效應(yīng)的影響，故采用基質(zhì)匹配的標(biāo)準(zhǔn)溶液來補(bǔ)償基質(zhì)效應(yīng)以計(jì)算添加回收率，回收率結(jié)果見表1。回收率均在90.4%～108.5%之間，變異系數(shù)在1.9%～5.3%之間。

3 結(jié) 論

GC-MS同時(shí)檢測土壤和玉米中的精異丙甲草胺和特丁津的農(nóng)藥殘留含量，前處理方法操作簡單便捷，回收率在90.4%～108.5%之間，準(zhǔn)確度高；變異系數(shù)在1.9%～5.3%之間，精密度好。所建立方法的最小檢出限為0.01mg/kg，低于歐盟規(guī)定的玉米中精異丙甲草胺的最大殘留限量值0.05mg/kg(目前沒有檢索到特丁津在玉米中的最大殘留限量值)，能夠滿足農(nóng)藥殘留檢測的要求。

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Determination of S-metolachlor and Terbutylazine Residues in Soil and Corn by Gas Chromatography-Quadrupole Mass Spectrometry

WU Jun-xue，GUAN Wen-bi，WANG Chen，ZHANG Hong-yan*
(Department of Applied Chemistry, College of Science, China Agricultural University, Beijing 100193, China)

An internal standard method for the determination of S-metolachlor and terbutylazine residues in soil and corn by gas chromatography-quadrupole mass spectrometry was developed. S-metolachlor and terbutylazine were extracted with acetonitrile by vortex and cleaned-up with base sorbent (primary secondary amine exchange material- PSA). The recoveries of S-metolachlor and terbutylazine in soil and corn were between 90.4% and 108.5%, and the relative standard deviations (RSDs)were between 1.9% and 5.3%, respectively.

S-metolachlor；terbutylazine；gas chromatography-mass spectrometry；residue analysis；corn；soil

X592

A

1002-6630(2011)10-0163-04

2010-08-24

吳俊學(xué)(1988—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)藥殘留分析。E-mail：wuxue0728@126.com

*通信作者：張紅艷(1970—)，女，副教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)藥殘留分析與環(huán)境毒理。E-mail：hongyan@cau.edu.cn