超高效液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜法快速測定地表水中20種氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留

張 明，唐訪良，徐建芬，陳 峰，范曉開，吳志旭

（1.杭州市環(huán)境監(jiān)測中心站，浙江 杭州 310007；2.淳安縣環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，浙江 杭州 311700）

氨基甲酸酯類農(nóng)藥具有分解快、殘留期短、高效、選擇性強(qiáng)等特點(diǎn)，而且原料易得，合成簡單，成為繼有機(jī)磷、有機(jī)氯農(nóng)藥后廣泛使用的殺蟲劑[1－2]。此類殺蟲劑進(jìn)入體內(nèi)可抑制乙酰膽堿酯酶，造成急性中毒[3－4]。氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留由于地表徑流、大氣干濕沉降等環(huán)境遷移行為進(jìn)入地表水體，勢必造成水環(huán)境及水產(chǎn)動物的污染，進(jìn)而通過飲水或食物鏈直接或間接影響人體健康。因此，氨基甲酸酯類農(nóng)藥在水中的殘留問題引起人們廣泛的關(guān)注。

我國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[5]中，氨基甲酸酯農(nóng)藥中最典型的甲萘威為集中式生活飲用地表水源地80個特定項(xiàng)目之一，其標(biāo)準(zhǔn)限值為50 μg/L。生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[6]中規(guī)定克百威（呋喃丹）的限值為7μg/L。目前關(guān)于氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留檢測的研究已有大量文獻(xiàn)報(bào)道[7－19]以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[20]，但是這些方法，特別是針對地表水中氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留檢測的方法尚存以下問題[10，12，14，18]：由于方法檢出限不能滿足相關(guān)要求，需要較復(fù)雜的前處理技術(shù)富集樣品；檢測農(nóng)藥品種單一，適用范圍窄。因此，為了更準(zhǔn)確的定性和定量分析水中種類繁多的氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留，需要有更加高效準(zhǔn)確、快速靈敏的多組分同時監(jiān)測的分析方法。

本工作以目前使用最為廣泛的20種氨基甲酸酯類農(nóng)藥作為待測目標(biāo)化合物，利用超高效液相色譜－串聯(lián)四極桿質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，建立地表水中該類農(nóng)藥殘留的快速檢測方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與裝置

超高效液相色譜－串聯(lián)四極桿質(zhì)譜儀（UPLC－Xevo TQMS：美國Waters公司產(chǎn)品，配有電噴霧離子源（ESI）及Masslynx 4.1數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)）；超純水機(jī)：Milli－Q Advantage A10，美國密理博公司產(chǎn)品；移液槍：1mL，法國吉爾森公司產(chǎn)品。

1.2 主要材料與試劑

甲醇：色譜純，德國 Merck公司產(chǎn)品；乙酸銨：色譜純，美國TEDIA公司產(chǎn)品；氨基甲酸酯農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品（S－22828－01，100mg/L）：美國 Accu Standard公司產(chǎn)品。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

取適量氨基甲酸酯農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇稀釋并定容，配制成1mg/L標(biāo)準(zhǔn)儲備液。用50%甲醇水溶液分別將其稀釋成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。因氨基甲酸酯類化合物易降解，標(biāo)準(zhǔn)溶液及標(biāo)準(zhǔn)儲備液需在－20℃條件下冷凍保存，標(biāo)準(zhǔn)工作溶液現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.4 試驗(yàn)條件

1.4.1 色譜條件 色譜柱：Waters Acquity UPLC BEH C18（1.7μm，2.1mm×50mm）柱；流動相：5mM乙酸銨水溶液（A）和甲醇（B）；梯度洗脫程序：0～0.5min、40%B，0.5～5.0 min、40%～80%B，5.0～6.5min、80%～90%B，6.5～7.0min、40%B；柱溫45℃；流速0.4 mL/min；進(jìn)樣量5μL。分析流程用時7.5min。

1.4.2 質(zhì)譜條件 電噴霧電離源（ESI）；正離子掃描；多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式；毛細(xì)管電壓：3.5kV；離子源溫度：150℃；脫溶劑溫度：500℃；脫溶劑氣流量（氮?dú)猓?00L/h；錐孔氣流量（氮?dú)猓?0L/h；碰撞氣流量（氬氣）：0.15mL/min。在分析過程中，以離子對（母離子和兩個子離子）信息比較和保留時間進(jìn)行定性分析；以母離子和響應(yīng)高的子離子通道進(jìn)行定量分析。

1.5 實(shí)際樣品采集和分析

選取合適的采樣日期，確保地表水樣品采集前2天未下大雨。對于水庫水，采樣點(diǎn)位于水庫中間；對于河流水，采樣點(diǎn)位于河流中垂線上。水樣采集后置于棕色玻璃瓶中，錫箔紙包裹后用冰塊保存，當(dāng)天送回實(shí)驗(yàn)室，24h之內(nèi)完成儀器分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件和質(zhì)譜條件的選擇

超高效液相色譜中流動相的選擇對目標(biāo)物離子化效率具有非常顯著的影響。綜合文獻(xiàn)報(bào)道以及試驗(yàn)結(jié)果，選擇甲醇/水作為流動相體系。在流動相中加入緩沖鹽調(diào)節(jié)系統(tǒng)的pH值，增加氨基甲酸酯在色譜柱上的保留并改善峰形，本試驗(yàn)比較了添加不同緩沖鹽（甲酸、乙酸、甲酸銨、乙酸銨）條件下，目標(biāo)物的離子化效率以及色譜峰形。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，選用5mM乙酸銨作為緩沖鹽，目標(biāo)物的離子化效率佳，色譜峰形對稱且無拖尾。20種氨基甲酸酯類農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣分析，甲醇起始濃度為40%，最終濃度為90%，運(yùn)行7.5min，梯度洗脫，通過調(diào)節(jié)在不同分析時間里流動相的配比，20種目標(biāo)化合物分離良好，混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（10μg/L）的 MRM離子流圖示于圖1。

根據(jù)氨基甲酸酯類化合物的結(jié)構(gòu)特征，選擇正離子模式。采用流動注射泵進(jìn)樣，分別對20種標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度為100μg/L）進(jìn)行一級質(zhì)譜掃描，確定各種氨基甲酸酯的準(zhǔn)分子離子峰，并分別優(yōu)化其錐孔電壓。然后分別以其準(zhǔn)分子離子為母離子，通過氬氣碰撞產(chǎn)生碎片離子進(jìn)行二級質(zhì)譜掃描，同時優(yōu)化碰撞能量，選擇豐度較高的2種碎片離子作為定量與定性特征離子。為了保證每種化合物的靈敏度，采用分時段分別監(jiān)測的方法。通過試驗(yàn)優(yōu)化，20種氨基甲酸酯類農(nóng)藥的定性與定量特征離子及優(yōu)化的質(zhì)譜參數(shù)列于表1。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

用50%甲醇水溶液配制氨基甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度系列為0.10、0.50、1.0、10、50、100μg/L，進(jìn)樣5μL檢測。以目標(biāo)組分響應(yīng)值y對相應(yīng)的質(zhì)量濃度x繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。目標(biāo)化合物的質(zhì)量濃度在0.10～100μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r在0.995 6～0.999 7之間。以3倍信噪比（S/N＝3）和10倍信噪比（S/N＝10）確定方法的最低檢出限和定量限，結(jié)果列于表2。結(jié)果表明，該方法的檢出限遠(yuǎn)低于我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5－6]中該類化合物的控制標(biāo)準(zhǔn)，能滿足直接進(jìn)樣測定地表水樣品中氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留的要求。

2.3 回收率和精密度

選用不含20種待測組分的地表水樣品，分別添加3個濃度水平（0.50、10和50μg/L）的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照上述方法進(jìn)行前處理，每個水平平行測定6次，考察方法的回收率和精密度，結(jié)果列于表3。高、中、低3個添加水平的回收率多在72.2%～117%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.82%～14.2%之間，說明該方法有較好的回收率且具有較高的精密度，適合實(shí)際樣品的檢測分析。

圖1 20種氨基甲酸酯的MRM圖Fig.1 MRM of 20carbamates

2.4 實(shí)際樣品檢測

2011年1～12月，按照上述方法，對杭州市集中式生活飲用水水源地8個取水點(diǎn)水質(zhì)進(jìn)行每月一次的監(jiān)測，所有樣品均未檢出氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留。另外分別于平水期（2011年4月）、豐水期（2011年7月）和枯水期（2011年10月）在千島湖布點(diǎn)采樣對湖水中氨基甲酸酯含量進(jìn)行監(jiān)測，也未檢出氨基甲酸酯類化合物。

表1 20種氨基甲酸酯類農(nóng)藥的保留時間和優(yōu)化的質(zhì)譜分析參數(shù)Table 1 UPLC retention time and optimized MS/MS parameters for 20kinds of carbamates

表2 20種化合物的線性關(guān)系、相關(guān)系數(shù)和檢出限Table 2 Linear range，correlation coefficient and limits of detection of 20compounds

表3 方法的回收率和精密度（n＝6）Table 3 Test of recoveries and precision（n＝6）

3 結(jié) 論

本研究建立的超高效液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜同時檢測地表水中20種氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留的方法，選擇性好、靈敏度高，線性關(guān)系、回收率和重現(xiàn)性等方法學(xué)指標(biāo)較好。與原有的檢測方法相比，方法的靈敏度大大提高，無需前處理程序直接進(jìn)樣檢測即可滿足相關(guān)法規(guī)對地表水中氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留的控制標(biāo)準(zhǔn)要求，避免了繁冗的前處理程序，降低了實(shí)驗(yàn)人員因前處理過程中使用強(qiáng)毒性溶劑所面臨的健康威脅。特別是檢測范圍廣、分析時間短，僅用時7.5min即能同時檢測水中的20種氨基甲酸酯，是一種高效、快速的適于實(shí)際水樣中氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留檢測分析的方法。在杭州市集中式生活飲用水水源地及千島湖水質(zhì)監(jiān)測中，成功應(yīng)用本方法對來自各個點(diǎn)位的水樣進(jìn)行了分析測定。結(jié)果顯示，杭州市集中式生活飲用水水源地及千島湖的水中，未檢出氨基甲酸酯類農(nóng)藥。

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