加速溶劑萃取/超高壓液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用對土壤中甲胺磷的測定研究

張鳴珊，李騰崖，何書海，梁　焱

(海南省環(huán)境科學(xué)研究院　海南省環(huán)境監(jiān)測中心站，海南　海口　571158)

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加速溶劑萃取/超高壓液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用對土壤中甲胺磷的測定研究

張鳴珊*，李騰崖，何書海，梁焱

(海南省環(huán)境科學(xué)研究院海南省環(huán)境監(jiān)測中心站，海南?？?71158)

建立了加速溶劑萃取/超高壓液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測定土壤中甲胺磷的方法。確定最佳萃取條件為：萃取溶劑為乙腈，萃取溫度80 ℃，靜態(tài)萃取時間10 min，循環(huán)2次。萃取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮后，進(jìn)超高壓液相色譜-質(zhì)譜分析，外標(biāo)法定量,質(zhì)譜定性。結(jié)果表明，甲胺磷的線性范圍為3.15～1 050 μg/L，相關(guān)系數(shù)為0.999 1。低、中、高3個加標(biāo)水平下甲胺磷的平均回收率為72%～82%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.8%～8.6%，檢出限為0.05 μg/kg。該方法具有良好的分離效果、較寬的線性范圍和較高的靈敏度，可用于實際樣品檢測。

加速溶劑萃??；超高壓液相色譜-質(zhì)譜；甲胺磷；土壤

甲胺磷(Methamidophos)是一種內(nèi)吸性很強(qiáng)、兼有觸殺和胃毒作用的高效有機(jī)磷殺蟲劑，殺蟲范圍廣,曾是我國生產(chǎn)和用量最大的農(nóng)藥。由于其強(qiáng)毒性、污染性,我國于2008年1月停止甲胺磷等5種高毒農(nóng)藥的生產(chǎn)、流通、使用。但作為替代物之一的乙酰甲胺磷在農(nóng)業(yè)上廣泛使用。由于乙酰甲胺磷在降解過程中可代謝出甲胺磷，同時乙酰甲胺磷為甲胺磷的衍生物，其制劑中含有少量的甲胺磷[1]，因此仍需測定甲胺磷在土壤中的殘留量。文獻(xiàn)中關(guān)于甲胺磷的檢測通常采用二氯甲烷提取[1-4]，氣相色譜法[3-9]或氣相色譜-質(zhì)譜法[1，10-13]測定，且大部分以茶葉[8,10]、蔬果[1,6-7,9,11-13]作為研究基質(zhì)，少見土壤樣品中甲胺磷測定的研究。國標(biāo)GB/T5009.103-2003[14]測定蔬菜等基質(zhì)中甲胺磷的檢出限為7.79×10-12g；NY/T761-2008[15]測定蔬菜和水果中甲胺磷的檢出限為0.01 mg/kg；其它文獻(xiàn)中，蔬果、谷物類中甲胺磷的檢出限在1～50 μg/kg，土壤中甲胺磷為0.05～10.0 μg/kg[2-3，16-17]。當(dāng)甲胺磷在二氯甲烷中濃度小于2.1 mg/L時易發(fā)生降解，且甲胺磷的分子量小加熱易分解[18]，對襯管的潔凈程度非常敏感。為此本文以乙腈作為提取劑，采用加速溶劑萃取/超高壓液相色譜-質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行分析，該方法可減少溶劑用量，提高萃取效率，無需加熱，不會使甲胺磷分解，且排除了襯管的吸附干擾，降低了檢出限，使得定性定量更加準(zhǔn)確，滿足了實際應(yīng)用的需求。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

超高壓液相色譜(美國Waters公司)-API3200型質(zhì)譜儀(美國AB Sciex公司)； Dionex ASE350型快速溶劑萃取儀(美國賽默飛公司)；Hei-VAP Precision型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(德國Heidolph公司)；JJ500型電子天平(常熟市雙杰測試儀器廠)。

丙酮、正己烷、乙酸乙酯(色譜純，美國天地公司)；乙腈(色譜純，美國西格瑪公司)；甲酸(色譜純，含量99%)；無水硫酸鈉(分析純)：600 ℃加熱4 h。實驗用水為三重過濾去離子水。

甲胺磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)儲備液：1.05 mg/mL,國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心。土壤樣品：采自海南多個市縣基本農(nóng)田、菜地，采樣后立即分析。

1.2實驗方法

1.2.1加速溶劑萃取法稱取10.0 g新鮮土壤樣品，與適量無水硫酸鈉混勻后裝入34 mL萃取池中。乙腈為萃取溶劑，萃取溫度80 ℃，壓力11.72 MPa(1 700 psi)，加熱10 min，靜態(tài)萃取10 min，循環(huán)2次，用池體積30%的乙腈沖洗萃取池，并用氮氣吹掃100 s。萃取完畢后，萃取液經(jīng)無水硫酸鈉干燥旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，乙腈定容至1 mL，過0.25 μm濾膜，進(jìn)UPLC分析。

1.2.2振蕩與超聲萃取法稱取10.0 g新鮮土壤樣品，與適量無水硫酸鈉混勻后裝入250 mL三角瓶中，用70 mL乙腈分兩次(40 mL,30 mL各1次)振動或超聲，兩次時間分別為2 h和1 h。將兩次萃取液合并后，無水硫酸鈉干燥旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，乙腈定容至1 mL，過0.25 μm濾膜，進(jìn)UPLC分析。

1.3分析條件

1.3.1超高壓液相色譜分離條件 ACQUITY BEH HILIC色譜柱(3.0 mm×100 mm,1.7 μm,美國Waters公司)；流動相：A為水(0.1%甲酸)，B為乙腈；流速為0.6 mL/min。梯度洗脫：0～2.0 min,40%～20%A，2.0～3.0 min，20%～40%A。進(jìn)樣量10 μL。

1.3.2質(zhì)譜條件 采用正離子模式(ESI+)采集質(zhì)譜數(shù)據(jù)。毛細(xì)管電壓為5.0 kV，脫溶劑溫度為400 ℃，GS1為50 psi，GS2為60 psi，氣簾氣為15 psi，碰撞氣為3 psi。多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式，監(jiān)測離子對分別為142.2/94.1和142.2/125.1,錐孔電壓分別為17，18 eV,入口電壓均為13 V，出口電壓均為3 V。

2　結(jié)果與討論

2.1旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)水浴溫度的比較

對比研究真空度為200 mbar，轉(zhuǎn)速為70 r/min時，低(10.5 μg/L)、中(105 μg/L)、高(210 μg/L) 3個濃度的甲胺磷(40 mL乙腈中)在不同水浴溫度下的回收率。結(jié)果顯示，水浴溫度在40～60 ℃之間時甲胺磷的回收率變化不大，但濃縮時間隨溫度升高而明顯減少，在60～80 ℃之間時甲胺磷的回收率和濃縮時間基本無變化，但當(dāng)溫度高于80 ℃時，濃縮時間變化不大，回收率卻明顯降低。從節(jié)能方面考慮，采用真空度200 mbar，轉(zhuǎn)速70 r/min，水浴溫度60 ℃作為旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)條件，此時3個濃度下甲胺磷的平均回收率均可達(dá)90%以上。

2.2旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空度的比較

對比研究了水浴溫度為60 ℃，轉(zhuǎn)速70 r/min時，不同真空度(150,200,250,300,350 mbar(下甲胺磷的回收率。結(jié)果表明，真空度由150 mbar增至200 mbar時，3個濃度(10.5，105，210 μg/L)的甲胺磷回收率明顯增大，且濃縮時間差別不大；真空度繼續(xù)增至350 mbar時，3個濃度的甲胺磷回收率變化不大，但濃縮時間明顯增加。因此實驗采用真空度為200 mbar，此時3個濃度甲胺磷的平均回收率均可達(dá)90%以上。

2.3不同提取溶劑的影響

選擇正己烷、乙腈、乙酸乙酯、丙酮-正己烷(體積比1∶1)、丙酮-乙腈(體積比1∶1)、乙腈-乙酸乙酯(體積比1∶1)、正己烷-乙腈(體積比1∶1)、乙酸乙酯-丙酮(體積比1∶1) 8種萃取溶劑，在土壤空白樣品中添加低(10.5 μg/L)、中(105 μg/L)、高(210 μg/L) 3個濃度的甲胺磷，按本方法處理后測定。回收率結(jié)果顯示，單獨使用乙腈作為提取溶劑時，3個濃度下甲胺磷的平均回收率均可達(dá)70%以上。因此，確定萃取溶劑為乙腈。

2.4不同提取溫度的比較

考察了不同提取溫度(40～110 ℃)對甲胺磷回收率的影響。結(jié)果顯示，提取溫度從40 ℃增至80 ℃時，隨著溫度的升高，甲胺磷的回收率均明顯增大，但繼續(xù)升溫至90 ℃時，甲胺磷的回收率反而降低，當(dāng)溫度增大到100 ℃及以上時，回收率急劇下降，這可能是因為在高溫時甲胺磷極易分解所致。因此，實驗選擇最佳提取溫度為80 ℃。

2.5不同靜態(tài)萃取時間及循環(huán)次數(shù)的比較

研究了不同靜態(tài)萃取時間(5，10，15 min)與循環(huán)次數(shù)(1，2，3次)的萃取結(jié)果。結(jié)果表明，靜態(tài)萃取10 min比5 min的回收率有顯著改善，但靜態(tài)萃取15 min與10 min相比無顯著變化。同時發(fā)現(xiàn)循環(huán)2次比循環(huán)1次的回收率高，但循環(huán)3次與循環(huán)2次無明顯差異，因此，確定靜態(tài)萃取時間為10 min，循環(huán)次數(shù)為2次。

2.6不同萃取方法的比較

土壤空白樣中添加3個濃度(10.5,105,210 μg/L)的甲胺磷標(biāo)準(zhǔn)品溶液，分別按“1.2”的加速溶劑萃取、振蕩和超聲萃取方法處理后測定回收率。實驗結(jié)果顯示，采用加速溶劑萃取法處理的回收率高于振蕩和超聲萃取法。

表1　甲胺磷的基質(zhì)效應(yīng)影響Table 1　Matrix effect of methamidophos

圖1　甲胺磷標(biāo)準(zhǔn)品(A)與土壤空白樣品加標(biāo)(B)的色譜圖Fig.1　Chromatograms of methamidophos standard (A) and spiked blank soil (B)

2.7基質(zhì)效應(yīng)

基質(zhì)效應(yīng)為基質(zhì)中干擾組分對分析物質(zhì)譜響應(yīng)的影響，通常在土壤等復(fù)雜樣品的UPLC-MS分析中表現(xiàn)尤為明顯。本實驗按照加速溶劑萃取方法處理土壤空白樣品多份，在所得提取液中加入甲胺磷，制備3個濃度樣品(響應(yīng)峰面積A2)，同時用乙腈配制3種等濃度的對照液(響應(yīng)峰面積A1)進(jìn)行分析。若A2/A1>1，表明存在基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)；A2/A1<1時，則存在基質(zhì)抑制效應(yīng)；A2/A1=1時，無基質(zhì)效應(yīng)。結(jié)果如表1所示，3種濃度樣品的基質(zhì)效應(yīng)均接近1，說明本方法去除干擾物質(zhì)的能力強(qiáng)，萃取液無需凈化，可直接進(jìn)樣分析。

2.8線性范圍、定量下限、準(zhǔn)確度及精密度

空白土壤中添加甲胺磷標(biāo)準(zhǔn)溶液按“1.2.1”方法處理后，以3倍信噪比(S/N=3)計算該方法的檢出限(LOD)，以10倍信噪比(S/N=10)計算該方法的定量下限(LOQ)。土壤中甲胺磷的LOD為0.05 μg/kg，LOQ為0.10 μg/kg。以甲胺磷的峰面積(Y)對其質(zhì)量濃度(X，μg/L)進(jìn)行線性回歸，線性方程為Y=1.69×103X+6.53×103(r=0.999 1,n=6),線性范圍為3.15～1 050 μg/L。標(biāo)準(zhǔn)樣品及實際樣品加標(biāo)的色譜圖如圖1。

在土壤樣品中添加低(10.5 μg/L)、中(105 μg/L)、高210 μg/L) 3個濃度的甲胺磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照本方法進(jìn)行提取并測定計算回收率。結(jié)果顯示3個濃度的平均加標(biāo)回收率(n=6)分別為72%，82%，79%；相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為8.6%，5.8%，7.2%。

2.9實際樣品的測定

采用本方法分別測定了海南省2014年、2015年16個市縣站100多個土壤樣品中甲胺磷的含量，結(jié)果均未檢出甲胺磷，表明海南省所測土壤未受甲胺磷污染。

3　結(jié)　論

本文利用加速溶劑萃取儀(ASE)與超高壓液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，建立了ASE/UPLC-MS檢測土壤中甲胺磷的方法，優(yōu)化了旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)和ASE條件。在最佳分析條件下，方法的檢出限為0.05 μg/kg，平均回收率為72%～82%。該方法提取效率較高，樣品前處理簡單，耗時短，可用于大量實際土壤樣品中甲胺磷含量的檢測。

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Detection of Methamidophos in Soil by Accelerated Solvent Extraction/Ultra Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry

ZHANG Ming-shan*，LI Teng-ya，HE Shu-hai，LIANG Yan

(Hainan Research Academy of Environmental Sciences，Hainan Environmental Monitoring Central,Haikou571158,China)

A method was developed for the determination of methamidophos in soil by accelerated solvent extraction/ultra performance liquid chromatography -mass spectrometry(ASE/UPLC-MS).The experimental conditions were investigated on the basis of the optimization of ASE conditions,and the optimal conditions were obtained as follows：extraction solvent：acetonitrile,extraction temperature：80 ℃,static extraction time：10 min,cycling twice.The extraction elute was evaporated to dryness with rotary evaporator,and analyzed by UPLC-MS.The target compound was qualitatively analyzed by the external standard method,and qualitatively analyzed by MS/MS method.The linear range was 3.15-1 050 μg/kg for methamidophos,with correlation coefficient(r) of 0.999 1.The recoveries of methamidophos at three spiked levels were in the range of 72%-82% with relative standard deviations of 5.8%-8.6%.The detection limit was 0.05 μg/kg.The method showed the advantages of accuracy,good separation effect and sensitivity,and was suitable for routine sample detection.

accelerated solvent extraction(ASE); ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry(UPLC-MS); methamidophos; soil

2016-02-24；

2016-04-09

張鳴珊，碩士，工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測分析，Tel：0898-66758400，E-mail：278984526@qq.com

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.09.023

O657.63; S482.33

A

1004-4957(2016)09-1195-04