固相萃取—超高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)檢測(cè)地表水中的35種農(nóng)藥及降解產(chǎn)物

孫靜等

摘 要 采用固相萃?。⊿PE）超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（UPLCMS/MS）技術(shù)，建立了同時(shí)測(cè)定環(huán)境水樣中痕量濃度多極性的35種高關(guān)注農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的方法。優(yōu)化的前處理方法為：串聯(lián)HLB和活性炭小柱用于富集水樣，10 mL乙腈為HLB柱洗脫溶劑，10 mL 20 mmol/L乙酸銨甲醇作為活性炭柱的洗脫溶劑，將洗脫溶液混合、濃縮、溶劑轉(zhuǎn)化和定容，定容溶劑為10 mmol/L乙酸銨的乙腈水的混合溶液（1∶1， V/V）。流動(dòng)相分別為5 mmol/L甲酸銨甲酸緩沖溶液（pH 3.5）和乙腈進(jìn)行UPLC色譜分離，質(zhì)譜用多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）模式進(jìn)行分析測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，目標(biāo)物在0.5～200 μg/L含量范圍內(nèi)線(xiàn)性良好（R2≥0.9802），檢出限范圍為0.01～0.8 ng/L，回收率在60%～120%之間。本研究構(gòu)建的SPEUPLCMS/MS方法靈敏可靠，可用于對(duì)地表水中ng/L級(jí)極性不同的多種農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的測(cè)定。

關(guān)鍵詞 ；農(nóng)藥； 轉(zhuǎn)化產(chǎn)物； 固相萃?。?超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法； 地表水

1 引 言

農(nóng)藥的大量使用造成各種環(huán)境基質(zhì)中存在農(nóng)藥殘留。農(nóng)藥對(duì)地表水形成污染的主要原因在于大部分殘留在土壤或漂浮于大氣中的農(nóng)藥通過(guò)雨水沉降和地表徑流的方式進(jìn)入地表水。農(nóng)藥在環(huán)境中通過(guò)水解、氧化、生物降解和光解作用形成轉(zhuǎn)化產(chǎn)物[1]。轉(zhuǎn)化產(chǎn)物具有比母體化合物更強(qiáng)的極性和水溶性，其在地表水高濃度檢出和潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)引起人們廣泛關(guān)注[1～3]。部分農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物已被美國(guó)環(huán)保局（US EPA）列入飲用水污染物候選清單中（CCL3）中，如乙酰甲胺磷、甲胺磷、樂(lè)果、滅多威、異丙威、特丁磷砜、戊唑醇、草達(dá)滅、蟲(chóng)酰肼和乙草胺等。目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)地表水中的農(nóng)藥污染調(diào)查尚不系統(tǒng)和全面[4]。6種高毒有機(jī)磷品種（敵敵畏、甲基對(duì)硫磷、對(duì)硫磷、氧化樂(lè)果、甲胺磷、久效磷）的產(chǎn)量占國(guó)內(nèi)有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑產(chǎn)量的70%，占農(nóng)藥總產(chǎn)量的33%[5]，但《國(guó)內(nèi)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB38382002）》中僅規(guī)定了前3種有機(jī)磷農(nóng)藥（敵敵畏、對(duì)硫磷、甲基對(duì)硫磷）的標(biāo)準(zhǔn)限值，尚未對(duì)后3種強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥做出限值規(guī)定。研究表明，甲胺磷、氧化樂(lè)果等有機(jī)磷農(nóng)藥具有強(qiáng)極性特征，其辛醇水分配系數(shù)小于零，廣泛存在于地表水中[6]。

農(nóng)藥種類(lèi)繁多，各類(lèi)農(nóng)藥的極性差別較大，因而分析方法也顯著不同。針對(duì)環(huán)境水樣中的有機(jī)磷農(nóng)藥或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，分析方法主要為氣相色譜法，檢測(cè)器為氫火焰離子化檢測(cè)器[7]或火焰光度檢測(cè)器[6]。氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（GCMS/MS）[8～10]在測(cè)定有機(jī)磷轉(zhuǎn)化產(chǎn)物時(shí)也被使用，但在測(cè)定前需衍生化。液相色譜質(zhì)譜法（LCMS）[11]或液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（LCMS/MS）[12～14]可用于檢測(cè)分析環(huán)境水樣中多類(lèi)別農(nóng)藥或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。與GCMS相比，LCMS/MS方法在測(cè)定農(nóng)藥種類(lèi)范圍及檢測(cè)靈敏度方面更具優(yōu)勢(shì)[15]。與固相微萃取法（SPME）[16]和液相微萃取法（LPME）[17]相比，固相萃取法（SPE）有較高的富集倍數(shù)，是目前富集水樣中農(nóng)藥轉(zhuǎn)化產(chǎn)物主要的前處理方法[18]。富集農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的商業(yè)化和通用性的SPE小柱主要有C18柱[11，19]，聚合柱[20，21]和石墨化炭黑柱[22]。聚合柱因?yàn)橥瑫r(shí)含有親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)，對(duì)多數(shù)農(nóng)藥有較好的富集效果[21，23]，但是對(duì)于極性特強(qiáng)的有機(jī)磷農(nóng)藥（如乙酰甲胺磷、甲胺磷、氧化樂(lè)果）的萃取效率低于15%[24，25]。活性炭柱已被應(yīng)用于富集水中丙烯酰胺[26]、二甲基亞硝胺[27]等強(qiáng)極性化合物。Hayama等[28]利用活性炭柱固相萃取親水作用色譜分離測(cè)定環(huán)境水樣中的6種強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥，回收率在76.4%～98.6%之間。然而，活性炭柱具有較強(qiáng)的吸附能力，水體中的天然有機(jī)物[29]、痕量有機(jī)污染物[29]和重金屬離子[30]均被富集在萃取小柱上，大量干擾物的存在可能會(huì)影響強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥在UPLCMS/MS上的色譜分離和質(zhì)譜分析。

針對(duì)以上問(wèn)題，本研究?jī)?yōu)化聚合柱，串聯(lián)活性炭柱，減少雜質(zhì)的吸附，同時(shí)提高極性較弱的農(nóng)藥的富集效率，建立一種同時(shí)測(cè)定環(huán)境水樣中濃度在ng/L水平的極性跨度大Symbolm@@ 0.85≤lgKow≤5.2）的35種農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的SPEUPLCMS/MS方法。本實(shí)驗(yàn)選擇了國(guó)內(nèi)產(chǎn)量較高的農(nóng)藥，特別是強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥、列入U(xiǎn)S EPA CCL3中的部分農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，作為目標(biāo)化合物。采用HLB柱和活性炭柱串聯(lián)，可用于地表水中ng/L級(jí)不同極性的農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的同時(shí)測(cè)定。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試劑與材料

莎稗磷標(biāo)樣（Dr. Ehrenstorfer GmbH公司）：H同位素替代化合物＼[6H2＼]acephate（美國(guó)Cambridge Isotope Laboratories公司）；其它單標(biāo)標(biāo)樣（美國(guó)AccuStandard 公司）。甲醇、二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯（HPLC級(jí)，加拿大Fisher Scientific公司）；甲酸銨（>99%）、乙酸銨（>99%）、甲酸（>99%）均購(gòu)自美國(guó)SigmaAldrich公司。實(shí)驗(yàn)用水均為超純水（美國(guó)Millipore 公司）。0.7 μm玻璃纖維濾膜及抽濾裝置（美國(guó)Millipore公司），PSF GHP膜針頭式過(guò)濾器（13 mm×0.2 μm，美國(guó)Pall公司），Visiprep DL固相萃取裝置（美國(guó)Supelo公司）。Oasis HLB固相萃取小柱（500 mg，6 mL）、活性炭柱（SepPak Plus AC2 Cartridges， 400 mg）購(gòu)自美國(guó)Waters公司；StrataX柱（500 mg， 6 mL）購(gòu)自Phenomenex公司。

2.2 農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液及緩沖溶液的配制

100.0 mg/L 35種農(nóng)藥單標(biāo)儲(chǔ)備溶液，溶劑為甲醇； 2000 μg/L 35種農(nóng)藥的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，溶劑為甲醇； 0.5～200 μg/L混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（均含10 μg/L Acephated6），溶劑為10 mmol/L乙酸銨的乙腈水（1∶1， V/V）混合溶液； 甲酸銨緩沖溶液（5 mmol/L，pH 3.5）：用500 mL水溶解157 mg 甲酸銨，用約200 μL甲酸調(diào)至pH 3.5。

2.3 樣品處理

水樣采集至棕色玻璃瓶?jī)?nèi)，水樣裝滿(mǎn)，瓶中不能留有空氣。玻璃瓶在采集前用鉻酸洗液潤(rùn)洗，以水沖洗。樣品在4℃下避光保存。

2.4 固相萃取條件

取1.0 L水樣，通過(guò)0.7 μm 玻璃纖維濾膜。上樣至剛活化好的串聯(lián)固相萃取小柱上（10 mL乙腈、10 mL甲醇和10 mL水活化），流速為5～10 mL/min。上樣完成后，用10 mL水淋洗固相萃取柱，抽干30 min。兩柱拆分，用10 mL乙腈洗脫HLB柱，用10 mL含20 mmol/L乙酸銨的甲醇洗脫活性炭柱，洗脫溶液混合后，40℃水浴氮吹，溶劑轉(zhuǎn)化為含10 mmol/L乙酸銨的乙腈水（1∶1， V/V）混合溶液，定容至1.0 mL。在分析之前使用0.2 μm PSF GHP膜過(guò)濾。

2.5 UPLCMS/MS條件

實(shí)驗(yàn)使用ACQUITY UPLC/Quattro Premier XE液質(zhì)聯(lián)用儀、ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱（100 mm×2.1 mm， 1.7 μm， Waters 公司）。超高效液相色譜流動(dòng)相A為5 mmol/L甲酸銨甲酸緩沖溶液（pH 3.5），流動(dòng)相B為乙腈。梯度洗脫： 0～0.5 min， 5% B； 0.5～4.0 min， 5%～25% B； 4.0～8.0 min， 25%～32% B； 8.0～11.0 min， 32%～60% B； 11.0～18.5 min， 60%～100% B； 18.5～19.0 min， 100% B。流速：0.2 mL/min，進(jìn)樣體積：10 μL； 色譜柱溫度：30℃； 質(zhì)譜參數(shù)見(jiàn)表1。

3 結(jié)果與討論

3. 1 前處理?xiàng)l件優(yōu)化

3.1.1 固相萃取柱的選擇 已有研究表明對(duì)水中的強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥乙酰甲胺磷、甲胺磷和氧化樂(lè)果Symbolm@@ 0.85≤lgKow≤Symbolm@@ 0.74），聚合柱SDB柱和HLB柱的富集效率分別為100%～15%和0%[24]，活性炭15，15[BHDFG6*2，WKZQ0W]其它質(zhì)譜條件：毛細(xì)管電壓， 3.5 kV； 離子源溫度， 120℃； 脫溶劑氣氮?dú)猓?380℃； 脫溶劑氣流速，600 L/h； 載氣流速（50 L/h）； 碰撞氣氬氣流速，0.15 mL/min.“*”：定量離子。

The other parameters：Capillary voltage， 3.5 kV； Source temperature， 120℃； Desolvation gas （N2） temperature， 380℃； Cone gas flow rate，600 L/h； Carrier gas flow rate 50 L/h； Collision gas argon flow rate， 0.15 mL/min.“*”： Quantitative ion pair.

柱的富集效率為76.4%～96.4%[28]，但聚合柱SDB和HLB對(duì)水中不同極性農(nóng)藥（0.57≤lgKow≤4.96）富集效率范圍分別為2.7%～260.6%和43.7%～115.3%[18]。為實(shí)現(xiàn)多極性農(nóng)藥Symbolm@@ 0.85≤lgKow≤5.2）的同時(shí)富集，本實(shí)驗(yàn)選擇聚合柱和活性炭柱串聯(lián)作優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。選取典型強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥乙酰甲胺磷（2號(hào)）代表強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥（1， 2， 3， 6， 7， 8， 9號(hào)），與其它類(lèi)別農(nóng)藥（4， 5， 10～35號(hào)農(nóng)藥）同時(shí)作為目標(biāo)化合物進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

比較了聚合柱HLB柱和StrataX柱分別串聯(lián)活性炭柱（聚合柱在上，活性炭柱在下）對(duì)目標(biāo)物的回收率（圖1）。不同洗脫溶劑下，用HLB柱串聯(lián)活性炭柱，目標(biāo)物的平均回收率范圍為37%～117%（圖1A甲醇）、29%～133%（圖1B乙腈）、21%～142%（圖1C二氯甲烷）、27%～155%（圖1D乙酸乙酯）。用StrataX串聯(lián)活性炭柱，目標(biāo)物的平均回收率范圍為：42%～132%（圖1F甲醇）、4%～149%（圖1G乙腈）、7%～118%（圖1H二氯甲烷）、9%～108%（圖1I乙酸乙酯）。在StrataX串聯(lián)活性炭柱下，硫雙威（17號(hào)）、撲滅津（19號(hào)）、特丁津（20號(hào)）和二嗪農(nóng)（29號(hào)）的回收率較低。為保證更多目標(biāo)物的萃取效率，最終選擇了HLB串聯(lián)活性炭柱。

基質(zhì)， 超純水； 水樣體積， 500 mL；洗脫溶液體積， 10 mL；加標(biāo)量， 20 ng/L。圖中各種農(nóng)藥的編號(hào)同表1。

Matrix， ultrapure water； Water volume， 500 mL； Elution solvent volume， 10 mL； Amount added： 20 ng/L. The number of pesticide is the same as in Tabel 1。

3.1.2 洗脫溶劑的選擇

考察了不同洗脫溶劑對(duì)29種農(nóng)藥（2，4，5，10～35）回收率的影響（圖1）：甲醇、乙腈、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙腈和甲醇分別洗脫兩柱。結(jié)果顯示，甲醇、乙腈、二氯甲烷對(duì)大多數(shù)農(nóng)藥的洗脫效果較好（圖1A，圖1B，圖1C和圖1E）。特別地，甲醇能從活性炭柱上洗脫乙酰甲胺磷（2號(hào)），而乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷的洗脫效果較差[25]；甲醇和乙腈能較好地洗脫滅草松（35號(hào)），而二氯甲烷和乙酸乙酯對(duì)滅草松的洗脫效果差?？紤]到應(yīng)用到實(shí)際水樣時(shí)，使用甲醇溶劑能使萃取液中的顏色呈現(xiàn)黃色[31]，最終選用乙腈作為HLB柱的洗脫溶劑。

為進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)強(qiáng)極性化合物的的萃取效率，考察了4種4溶劑（甲醇、10 mmol/L乙酸銨甲醇、20 mmol/L乙酸銨甲醇、40 mmol/L乙酸銨甲醇）對(duì)7種強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥（甲胺磷（1號(hào)）、乙酰甲胺磷（2號(hào)）、氧化樂(lè)果（3號(hào)）、亞砜磷（6號(hào)）、久效磷（7號(hào)）、黃草靈（8號(hào)）、蚜滅多（9號(hào)））回收率的影響（圖2）。采用串聯(lián)固相萃取柱，HLB柱用乙腈洗脫，活性炭柱用以上4種溶劑洗脫。結(jié)果表明，洗脫溶劑為純甲醇時(shí)，氧化樂(lè)果和亞砜磷的回收率在16%～37%之間；甲醇中加入乙酸銨，能夠明顯提高兩者的回收率（89%～103%）。比較不同濃度的乙酸銨，含有20 mmol/L乙酸銨得到回收率相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較小（1%≤RSD≤8%）。故本實(shí)驗(yàn)最終選擇用10 mL 20 mmol/L乙酸銨甲醇洗脫活性炭柱。

綜合考慮，最終選擇了用10 mL乙腈為HLB柱洗脫溶劑，用10 mL 20 mmol/L乙酸銨甲醇為活性炭柱的洗脫溶劑。

3.2 色譜和質(zhì)譜條件優(yōu)化

分別將1 mg/L的單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液通過(guò)質(zhì)譜直接進(jìn)樣，用于化合物質(zhì)譜條件優(yōu)化。滅草松采用ESI模式，其他化合物采用ESI+模式。選擇各準(zhǔn)分子離子[M+H]+或[M-H]

摘 要 采用固相萃?。⊿PE）超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（UPLCMS/MS）技術(shù)，建立了同時(shí)測(cè)定環(huán)境水樣中痕量濃度多極性的35種高關(guān)注農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的方法。優(yōu)化的前處理方法為：串聯(lián)HLB和活性炭小柱用于富集水樣，10 mL乙腈為HLB柱洗脫溶劑，10 mL 20 mmol/L乙酸銨甲醇作為活性炭柱的洗脫溶劑，將洗脫溶液混合、濃縮、溶劑轉(zhuǎn)化和定容，定容溶劑為10 mmol/L乙酸銨的乙腈水的混合溶液（1∶1， V/V）。流動(dòng)相分別為5 mmol/L甲酸銨甲酸緩沖溶液（pH 3.5）和乙腈進(jìn)行UPLC色譜分離，質(zhì)譜用多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）模式進(jìn)行分析測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，目標(biāo)物在0.5～200 μg/L含量范圍內(nèi)線(xiàn)性良好（R2≥0.9802），檢出限范圍為0.01～0.8 ng/L，回收率在60%～120%之間。本研究構(gòu)建的SPEUPLCMS/MS方法靈敏可靠，可用于對(duì)地表水中ng/L級(jí)極性不同的多種農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的測(cè)定。

關(guān)鍵詞 農(nóng)藥； 轉(zhuǎn)化產(chǎn)物； 固相萃??； 超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法； 地表水

1 引 言

農(nóng)藥的大量使用造成各種環(huán)境基質(zhì)中存在農(nóng)藥殘留。農(nóng)藥對(duì)地表水形成污染的主要原因在于大部分殘留在土壤或漂浮于大氣中的農(nóng)藥通過(guò)雨水沉降和地表徑流的方式進(jìn)入地表水。農(nóng)藥在環(huán)境中通過(guò)水解、氧化、生物降解和光解作用形成轉(zhuǎn)化產(chǎn)物[1]。轉(zhuǎn)化產(chǎn)物具有比母體化合物更強(qiáng)的極性和水溶性，其在地表水高濃度檢出和潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)引起人們廣泛關(guān)注[1～3]。部分農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物已被美國(guó)環(huán)保局（US EPA）列入飲用水污染物候選清單中（CCL3）中，如乙酰甲胺磷、甲胺磷、樂(lè)果、滅多威、異丙威、特丁磷砜、戊唑醇、草達(dá)滅、蟲(chóng)酰肼和乙草胺等。目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)地表水中的農(nóng)藥污染調(diào)查尚不系統(tǒng)和全面[4]。6種高毒有機(jī)磷品種（敵敵畏、甲基對(duì)硫磷、對(duì)硫磷、氧化樂(lè)果、甲胺磷、久效磷）的產(chǎn)量占國(guó)內(nèi)有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑產(chǎn)量的70%，占農(nóng)藥總產(chǎn)量的33%[5]，但《國(guó)內(nèi)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB38382002）》中僅規(guī)定了前3種有機(jī)磷農(nóng)藥（敵敵畏、對(duì)硫磷、甲基對(duì)硫磷）的標(biāo)準(zhǔn)限值，尚未對(duì)后3種強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥做出限值規(guī)定。研究表明，甲胺磷、氧化樂(lè)果等有機(jī)磷農(nóng)藥具有強(qiáng)極性特征，其辛醇水分配系數(shù)小于零，廣泛存在于地表水中[6]。

農(nóng)藥種類(lèi)繁多，各類(lèi)農(nóng)藥的極性差別較大，因而分析方法也顯著不同。針對(duì)環(huán)境水樣中的有機(jī)磷農(nóng)藥或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，分析方法主要為氣相色譜法，檢測(cè)器為氫火焰離子化檢測(cè)器[7]或火焰光度檢測(cè)器[6]。氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（GCMS/MS）[8～10]在測(cè)定有機(jī)磷轉(zhuǎn)化產(chǎn)物時(shí)也被使用，但在測(cè)定前需衍生化。液相色譜質(zhì)譜法（LCMS）[11]或液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（LCMS/MS）[12～14]可用于檢測(cè)分析環(huán)境水樣中多類(lèi)別農(nóng)藥或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。與GCMS相比，LCMS/MS方法在測(cè)定農(nóng)藥種類(lèi)范圍及檢測(cè)靈敏度方面更具優(yōu)勢(shì)[15]。與固相微萃取法（SPME）[16]和液相微萃取法（LPME）[17]相比，固相萃取法（SPE）有較高的富集倍數(shù)，是目前富集水樣中農(nóng)藥轉(zhuǎn)化產(chǎn)物主要的前處理方法[18]。富集農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的商業(yè)化和通用性的SPE小柱主要有C18柱[11，19]，聚合柱[20，21]和石墨化炭黑柱[22]。聚合柱因?yàn)橥瑫r(shí)含有親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)，對(duì)多數(shù)農(nóng)藥有較好的富集效果[21，23]，但是對(duì)于極性特強(qiáng)的有機(jī)磷農(nóng)藥（如乙酰甲胺磷、甲胺磷、氧化樂(lè)果）的萃取效率低于15%[24，25]?；钚蕴恐驯粦?yīng)用于富集水中丙烯酰胺[26]、二甲基亞硝胺[27]等強(qiáng)極性化合物。Hayama等[28]利用活性炭柱固相萃取親水作用色譜分離測(cè)定環(huán)境水樣中的6種強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥，回收率在76.4%～98.6%之間。然而，活性炭柱具有較強(qiáng)的吸附能力，水體中的天然有機(jī)物[29]、痕量有機(jī)污染物[29]和重金屬離子[30]均被富集在萃取小柱上，大量干擾物的存在可能會(huì)影響強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥在UPLCMS/MS上的色譜分離和質(zhì)譜分析。

針對(duì)以上問(wèn)題，本研究?jī)?yōu)化聚合柱，串聯(lián)活性炭柱，減少雜質(zhì)的吸附，同時(shí)提高極性較弱的農(nóng)藥的富集效率，建立一種同時(shí)測(cè)定環(huán)境水樣中濃度在ng/L水平的極性跨度大（

Symbolm@@ 0.85≤lgKow≤5.2）的35種農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的SPEUPLCMS/MS方法。本實(shí)驗(yàn)選擇了國(guó)內(nèi)產(chǎn)量較高的農(nóng)藥，特別是強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥、列入U(xiǎn)S EPA CCL3中的部分農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，作為目標(biāo)化合物。采用HLB柱和活性炭柱串聯(lián)，可用于地表水中ng/L級(jí)不同極性的農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的同時(shí)測(cè)定。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試劑與材料

莎稗磷標(biāo)樣（Dr. Ehrenstorfer GmbH公司）：H同位素替代化合物[6H2]acephate（美國(guó)Cambridge Isotope Laboratories公司）；其它單標(biāo)標(biāo)樣（美國(guó)AccuStandard 公司）。甲醇、二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯（HPLC級(jí)，加拿大Fisher Scientific公司）；甲酸銨（>99%）、乙酸銨（>99%）、甲酸（>99%）均購(gòu)自美國(guó)SigmaAldrich公司。實(shí)驗(yàn)用水均為超純水（美國(guó)Millipore 公司）。0.7 μm玻璃纖維濾膜及抽濾裝置（美國(guó)Millipore公司），PSF GHP膜針頭式過(guò)濾器（13 mm×0.2 μm，美國(guó)Pall公司），Visiprep DL固相萃取裝置（美國(guó)Supelo公司）。Oasis HLB固相萃取小柱（500 mg，6 mL）、活性炭柱（SepPak Plus AC2 Cartridges， 400 mg）購(gòu)自美國(guó)Waters公司；StrataX柱（500 mg， 6 mL）購(gòu)自Phenomenex公司。

2.2 農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液及緩沖溶液的配制

100.0 mg/L 35種農(nóng)藥單標(biāo)儲(chǔ)備溶液，溶劑為甲醇； 2000 μg/L 35種農(nóng)藥的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，溶劑為甲醇； 0.5～200 μg/L混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（均含10 μg/L Acephated6），溶劑為10 mmol/L乙酸銨的乙腈水（1∶1， V/V）混合溶液； 甲酸銨緩沖溶液（5 mmol/L，pH 3.5）：用500 mL水溶解157 mg 甲酸銨，用約200 μL甲酸調(diào)至pH 3.5。

2.3 樣品處理

水樣采集至棕色玻璃瓶?jī)?nèi)，水樣裝滿(mǎn)，瓶中不能留有空氣。玻璃瓶在采集前用鉻酸洗液潤(rùn)洗，以水沖洗。樣品在4℃下避光保存。

2.4 固相萃取條件

取1.0 L水樣，通過(guò)0.7 μm 玻璃纖維濾膜。上樣至剛活化好的串聯(lián)固相萃取小柱上（10 mL乙腈、10 mL甲醇和10 mL水活化），流速為5～10 mL/min。上樣完成后，用10 mL水淋洗固相萃取柱，抽干30 min。兩柱拆分，用10 mL乙腈洗脫HLB柱，用10 mL含20 mmol/L乙酸銨的甲醇洗脫活性炭柱，洗脫溶液混合后，40℃水浴氮吹，溶劑轉(zhuǎn)化為含10 mmol/L乙酸銨的乙腈水（1∶1， V/V）混合溶液，定容至1.0 mL。在分析之前使用0.2 μm PSF GHP膜過(guò)濾。

2.5 UPLCMS/MS條件

實(shí)驗(yàn)使用ACQUITY UPLC/Quattro Premier XE液質(zhì)聯(lián)用儀、ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱（100 mm×2.1 mm， 1.7 μm， Waters 公司）。超高效液相色譜流動(dòng)相A為5 mmol/L甲酸銨甲酸緩沖溶液（pH 3.5），流動(dòng)相B為乙腈。梯度洗脫： 0～0.5 min， 5% B； 0.5～4.0 min， 5%～25% B； 4.0～8.0 min， 25%～32% B； 8.0～11.0 min， 32%～60% B； 11.0～18.5 min， 60%～100% B； 18.5～19.0 min， 100% B。流速：0.2 mL/min，進(jìn)樣體積：10 μL； 色譜柱溫度：30℃； 質(zhì)譜參數(shù)見(jiàn)表1。

3 結(jié)果與討論

3. 1 前處理?xiàng)l件優(yōu)化

3.1.1 固相萃取柱的選擇 已有研究表明對(duì)水中的強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥乙酰甲胺磷、甲胺磷和氧化樂(lè)果Symbolm@@ 0.85≤lgKow≤Symbolm@@ 0.74），聚合柱SDB柱和HLB柱的富集效率分別為100%～15%和0%[24]，活性炭15，15[BHDFG6*2，WKZQ0W]其它質(zhì)譜條件：毛細(xì)管電壓， 3.5 kV； 離子源溫度， 120℃； 脫溶劑氣氮?dú)猓?380℃； 脫溶劑氣流速，600 L/h； 載氣流速（50 L/h）； 碰撞氣氬氣流速，0.15 mL/min.“*”：定量離子。

The other parameters：Capillary voltage， 3.5 kV； Source temperature， 120℃； Desolvation gas （N2） temperature， 380℃； Cone gas flow rate，600 L/h； Carrier gas flow rate 50 L/h； Collision gas argon flow rate， 0.15 mL/min.“*”： Quantitative ion pair.

柱的富集效率為76.4%～96.4%[28]，但聚合柱SDB和HLB對(duì)水中不同極性農(nóng)藥（0.57≤lgKow≤4.96）富集效率范圍分別為2.7%～260.6%和43.7%～115.3%[18]。為實(shí)現(xiàn)多極性農(nóng)藥（

Symbolm@@ 0.85≤lgKow≤5.2）的同時(shí)富集，本實(shí)驗(yàn)選擇聚合柱和活性炭柱串聯(lián)作優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。選取典型強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥乙酰甲胺磷（2號(hào)）代表強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥（1， 2， 3， 6， 7， 8， 9號(hào)），與其它類(lèi)別農(nóng)藥（4， 5， 10～35號(hào)農(nóng)藥）同時(shí)作為目標(biāo)化合物進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

比較了聚合柱HLB柱和StrataX柱分別串聯(lián)活性炭柱（聚合柱在上，活性炭柱在下）對(duì)目標(biāo)物的回收率（圖1）。不同洗脫溶劑下，用HLB柱串聯(lián)活性炭柱，目標(biāo)物的平均回收率范圍為37%～117%（圖1A甲醇）、29%～133%（圖1B乙腈）、21%～142%（圖1C二氯甲烷）、27%～155%（圖1D乙酸乙酯）。用StrataX串聯(lián)活性炭柱，目標(biāo)物的平均回收率范圍為：42%～132%（圖1F甲醇）、4%～149%（圖1G乙腈）、7%～118%（圖1H二氯甲烷）、9%～108%（圖1I乙酸乙酯）。在StrataX串聯(lián)活性炭柱下，硫雙威（17號(hào)）、撲滅津（19號(hào)）、特丁津（20號(hào)）和二嗪農(nóng)（29號(hào)）的回收率較低。為保證更多目標(biāo)物的萃取效率，最終選擇了HLB串聯(lián)活性炭柱。

基質(zhì)， 超純水； 水樣體積， 500 mL；洗脫溶液體積， 10 mL；加標(biāo)量， 20 ng/L。圖中各種農(nóng)藥的編號(hào)同表1。

Matrix， ultrapure water； Water volume， 500 mL； Elution solvent volume， 10 mL； Amount added： 20 ng/L. The number of pesticide is the same as in Tabel 1。

3.1.2 洗脫溶劑的選擇

考察了不同洗脫溶劑對(duì)29種農(nóng)藥（2，4，5，10～35）回收率的影響（圖1）：甲醇、乙腈、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙腈和甲醇分別洗脫兩柱。結(jié)果顯示，甲醇、乙腈、二氯甲烷對(duì)大多數(shù)農(nóng)藥的洗脫效果較好（圖1A，圖1B，圖1C和圖1E）。特別地，甲醇能從活性炭柱上洗脫乙酰甲胺磷（2號(hào)），而乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷的洗脫效果較差[25]；甲醇和乙腈能較好地洗脫滅草松（35號(hào)），而二氯甲烷和乙酸乙酯對(duì)滅草松的洗脫效果差。考慮到應(yīng)用到實(shí)際水樣時(shí)，使用甲醇溶劑能使萃取液中的顏色呈現(xiàn)黃色[31]，最終選用乙腈作為HLB柱的洗脫溶劑。

為進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)強(qiáng)極性化合物的的萃取效率，考察了4種4溶劑（甲醇、10 mmol/L乙酸銨甲醇、20 mmol/L乙酸銨甲醇、40 mmol/L乙酸銨甲醇）對(duì)7種強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥（甲胺磷（1號(hào)）、乙酰甲胺磷（2號(hào)）、氧化樂(lè)果（3號(hào)）、亞砜磷（6號(hào)）、久效磷（7號(hào)）、黃草靈（8號(hào)）、蚜滅多（9號(hào)））回收率的影響（圖2）。采用串聯(lián)固相萃取柱，HLB柱用乙腈洗脫，活性炭柱用以上4種溶劑洗脫。結(jié)果表明，洗脫溶劑為純甲醇時(shí)，氧化樂(lè)果和亞砜磷的回收率在16%～37%之間；甲醇中加入乙酸銨，能夠明顯提高兩者的回收率（89%～103%）。比較不同濃度的乙酸銨，含有20 mmol/L乙酸銨得到回收率相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較?。?%≤RSD≤8%）。故本實(shí)驗(yàn)最終選擇用10 mL 20 mmol/L乙酸銨甲醇洗脫活性炭柱。

綜合考慮，最終選擇了用10 mL乙腈為HLB柱洗脫溶劑，用10 mL 20 mmol/L乙酸銨甲醇為活性炭柱的洗脫溶劑。

3.2 色譜和質(zhì)譜條件優(yōu)化

分別將1 mg/L的單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液通過(guò)質(zhì)譜直接進(jìn)樣，用于化合物質(zhì)譜條件優(yōu)化。滅草松采用ESI模式，其他化合物采用ESI+模式。選擇各準(zhǔn)分子離子[M+H]+或[M-H]

Symbolm@@ 作為母離子，進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜優(yōu)化。優(yōu)化的目的是保證多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式下被測(cè)離子對(duì)在質(zhì)譜中有較高的響應(yīng)值。優(yōu)化了母離子、子離子、錐孔和碰撞電壓等重要的質(zhì)譜參數(shù)，優(yōu)化結(jié)果見(jiàn)表1。

選擇了普遍適用的色譜柱BEH C18柱。為最大限度的保留強(qiáng)極性化合物，起始流動(dòng)相比為設(shè)置為95∶5（V/V），標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流圖如圖3所示。

3.3 線(xiàn)性關(guān)系、精密度和回收率

采用外標(biāo)法進(jìn)行定量分析，繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)在0.5～200 μg/L范圍內(nèi)呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2≥0.9802。方法的檢出限（LODs，S/N=3）和定量限（LOQs，S/N=10）范圍分別為0.01～0.8 ng/L和0.02～2.0 ng/L（表2）。針對(duì)極性較弱的農(nóng)藥，檢出限低于或接近于用GCMS[31～35]或GCMS/MS[36]技術(shù)測(cè)定得到的檢出限。

向空白水中添加一定濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)5次。按優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件分析，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（見(jiàn)表2），結(jié)果在2.0%～22.7%之間。

[KH*4D][HT5”SS][HJ*4]表2 35種農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性范圍，基質(zhì)效應(yīng)，檢出限

3.4 基質(zhì)效應(yīng)評(píng)價(jià)

將地表水水樣進(jìn)行富集得到濃縮液，向濃縮液中加入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度為10 μg/L），考察基質(zhì)效應(yīng)（Matrix effect，ME）?；|(zhì)效應(yīng)按公式（1）計(jì)算：

ME（%）=[1-（Rs+x-Rx）/Rs]×100（1）

式中，Rs+x和Rx分別為加入和未加入混標(biāo)溶液的濃縮液中目標(biāo)物的峰面積； Rs表示相同濃度水平標(biāo)準(zhǔn)樣品中農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的峰面積。不同目標(biāo)物表現(xiàn)出不同程度的基質(zhì)效應(yīng)。總體上，大多數(shù)目標(biāo)物的基質(zhì)效應(yīng)在30%以下（表2），特別是強(qiáng)極性有機(jī)磷農(nóng)藥（1， 2， 3， 6， 7， 8， 9號(hào)）。在活性炭柱前串聯(lián)HLB柱，使得極性較強(qiáng)的有機(jī)磷農(nóng)藥與雜質(zhì)共洗脫的可能性降低。

3.5 水源地的地表水樣品分析

采用本方法對(duì)被用作水源地的地表水樣品進(jìn)行分析（表3）。檢出的農(nóng)藥種類(lèi)主要有甲胺磷、啶蟲(chóng)咪、乙草胺、戊唑醇、異丙威、敵敵畏等農(nóng)藥或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，濃度范圍在低ng/L級(jí)至ng/L級(jí)，確證了本方法能夠測(cè)定地表水中低ng/L濃度水平下的農(nóng)藥或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。

將標(biāo)準(zhǔn)溶液分別加入上述3個(gè)平行水樣（加入體積100 μL），經(jīng)過(guò)優(yōu)化的固相萃取方法處理，計(jì)算回收率（表3），大多數(shù)農(nóng)藥或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的回收率在60%～120%之間。草達(dá)滅和敵敵畏沸點(diǎn)較低（分別為259℃和251℃），在25℃下蒸氣壓分別為0.0056和0.0158 mm Hg，在氮吹過(guò)程中易揮發(fā)損失，導(dǎo)致這兩種農(nóng)藥或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的回收率并不高（<60%）[37]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本方法靈敏可靠，可用于對(duì)地表水中ng/L級(jí)不同極性的農(nóng)藥及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的同時(shí)測(cè)定。

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Abstract A method based on solid phase extraction combined with ultraperformance liquid chromatographytandem mass spectrometry （SPEUPLCMS/MS） was established for the simultaneous determination of thirtyfive pesticides and transformation products of high concern with different polarities at trace level in environmental waters. Under optimized conditions， tandem cartridges with Oasis HLB column and activated carbon were used for the enrichment of water samples. HLB column was eluted by 10 mL of acetonitrile， and activated carbon cartridge was eluted by 10 mL of methanol solution containing 20 mmol/L ammonium acetate. The elution solvents were mixed， concentrated and reconstituted. Finally， the elution solvent was reconstituted with a mixed solution of acetonitrile and water （1∶1， V/V） containing 10 mmol/L ammonium acetate. The targets were separated by gradient elution with 5 mmol/L ammonium formate buffer and acetonitrile as mobile phases， and detected by MS/MS in the multireactions monitoring （MRM） mode. Under the experimental conditions， good linearity ranging from 0.5-200 μg/L was made （R2≥0.9802）， and the limits of detection （LODs） were from 0.01 ng/L to 0.8 ng/L. Recoveries of most targets were 60%-120%. The SPEUPLCMS/MS method established here is reliable and can be applied to determine ng/L level of pesticides and transformation products with different polarities in surface water.