固相萃取-氣相色譜/質(zhì)譜法測(cè)定地下水中15種農(nóng)藥殘留

董軍，袁鵬輝，馬超，2，高帥，王青華，范曉靜

(1. 山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014；2. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249)

固相萃取-氣相色譜/質(zhì)譜法測(cè)定地下水中15種農(nóng)藥殘留

董軍1，袁鵬輝1，馬超1，2，高帥1，王青華1，范曉靜1

(1. 山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014；2. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249)

通過優(yōu)選色譜柱，進(jìn)一步改進(jìn)色譜分離條件，優(yōu)化前處理方法，建立一種快速高效測(cè)定地下水中15種農(nóng)藥殘留量的GC-MS方法。該法采用分段法選擇離子(SIM)掃描，具有更高的靈敏度、較低的檢出限和較高的回收率，檢出限低于0.004 8 μg/L，回收率為85.9%～107.4%。本方法的突出特點(diǎn)是前處理速度快、萃取溶劑用量少、環(huán)境污染小、色譜運(yùn)行時(shí)間短，基本穩(wěn)定在25 min內(nèi)完成分析，適用于大批量樣品檢測(cè)。

地下水；農(nóng)藥；GC-MS

農(nóng)藥施用過程，僅有1%左右作用于靶生物，其余的或殘留于土壤，或通過地表徑流、淋溶、干濕沉降等方式進(jìn)入水體，從而對(duì)土壤生物和水生生物產(chǎn)生不利影響[1]。當(dāng)農(nóng)藥在地下水中的濃度超過一定限量時(shí)，會(huì)對(duì)人體健康造成風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)警則是科學(xué)判定環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)變化、提升環(huán)境應(yīng)急響應(yīng)水平和規(guī)避環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的有力手段[2]。我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006 )[3]中規(guī)定了馬拉硫磷等近20種農(nóng)藥的限量值，部分農(nóng)藥的限量值低至 0.001 mg/L。為保證地下水安全，更加準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況，亟須針對(duì)地下水中的農(nóng)藥殘留，建立簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確、高效、靈敏的測(cè)定方法，為地下水調(diào)查提供技術(shù)支持。現(xiàn)參考EPA的方法[4]，建立固相萃取(SPE)與氣質(zhì)聯(lián)用(GC/MS)相結(jié)合的方法[5-11]，同時(shí)測(cè)定地下水中較難分離并定量的15種農(nóng)藥殘留。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

7890B/5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Agilent公司，美國(guó))；Turbo Vap II全自動(dòng)氮吹濃縮儀(Biotage公司，瑞典)；24道固相萃取裝置(Supelcd公司，美國(guó))；GM-0.33A隔膜真空泵(津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)；BK-360B超聲波清洗機(jī)(濟(jì)南巴克超聲波科技有限公司)；PRACTUM124-1CN電子天平(Sartorius公司，德國(guó))；T-50溶劑過濾器(津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)；GZX-9070MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司)；Molelement1810a超純水機(jī)(上海摩勒科學(xué)儀器有限公司)。

乙酸乙酯、正己烷、丙酮、甲醇(色譜純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；無水硫酸鈉柱(5 g/12 mL，博納艾杰爾科技)；鹽酸(優(yōu)級(jí)純，南京化學(xué)試劑股份有限公司)；定制農(nóng)殘混合標(biāo)樣(除五氯酚為400 mg/L，其他組分均為100 mg/L，溶劑為甲醇，天津阿爾塔科技有限公司)、內(nèi)標(biāo)(苊-D10、菲-D10，均為0.5 g/L，AccuStandard公司，美國(guó))及替代物(十氯聯(lián)苯，純度≥99.0%，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)；實(shí)驗(yàn)用水為無有機(jī)物的二次蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

1.2.1 色譜條件

DB-35MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣為氦氣(純度99.999%)；柱溫箱升溫程序：50 ℃保持1 min，以25 ℃/min升至160 ℃，以3 ℃/min升到280 ℃，280 ℃保持15 min；不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量為1 μL，進(jìn)樣口溫度300 ℃，傳輸線溫度280 ℃，在m/z 35～500范圍內(nèi)進(jìn)行全掃描。

1.2.2 質(zhì)譜條件

電離模式：電子轟擊(EI)；轟擊能量70 eV；燈絲電流60 μA；離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃；溶劑延遲時(shí)間5.0 min；全掃描(SCAN)用于目標(biāo)物定性分析，選擇離子檢測(cè)(SIM)定量(依據(jù)保留時(shí)間，分成5～10 min，10～17 min，17～21 min和21 min到試驗(yàn)結(jié)束4段監(jiān)測(cè)，并通過定量離子進(jìn)行定量)，各目標(biāo)物定量離子及保留時(shí)間見表1。

表1 15種農(nóng)藥的定量離子、保留時(shí)間及線性、精密度及檢出限

1.2.3 預(yù)處理?xiàng)l件

將C18固相萃取小柱(1 g/6 mL，Waters公司，美國(guó))固定在固相萃取裝置上，依次加入5 mL二氯甲烷、5 mL二氯甲烷和乙酸乙酯混合溶液(1∶1，V/V)、5 mL甲醇進(jìn)行活化，近干時(shí)加10 mL實(shí)驗(yàn)用水，保持水位高于小柱內(nèi)填料。

水樣以指定流速流經(jīng)活化后的C18固相萃取小柱進(jìn)行富集，然后用一定量的洗脫劑洗脫后待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

采用HP-5MS柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)與DB-35MS柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，比較不同極性的色譜柱對(duì)農(nóng)藥殘留的分離效果，結(jié)果見圖1(a)(b)，各峰號(hào)對(duì)應(yīng)化合物同表1。由圖1可見，采用DB-35MS柱，各組分分離效果明顯較好，故確定使用DB-35MS柱。

圖1 15種農(nóng)藥殘留量全掃描總離子流色譜圖

2.2 洗脫劑的選擇

乙酸乙酯、乙腈和丙酮是較常用的洗脫劑，通常能夠獲得較高的回收率，由于乙腈毒性較強(qiáng)，故選取乙酸乙酯、正己烷、丙酮、1∶1(V/V)的正己烷和丙酮混合溶劑分別進(jìn)行洗脫，考察不同洗脫劑的洗脫效果，結(jié)果見圖2。

圖2 不同洗脫劑對(duì)回收率的影響

由圖2可見，正己烷對(duì)15種農(nóng)藥的回收率最低；1∶1的正己烷、丙酮混合溶劑與丙酮的回收率大體相當(dāng)，基本>65%，但是進(jìn)樣分析后的色譜圖基線波動(dòng)較大；乙酸乙酯洗脫得到的回收率最高，且含有較少的共提取物。因此，確定乙酸乙酯為地下水中15種農(nóng)藥殘留量檢測(cè)的洗脫劑。

2.3 樣品富集流速選擇

水樣流經(jīng)C18固相萃取小柱的流速對(duì)回收率的影響也較大。通過設(shè)置不同流速發(fā)現(xiàn)，流速為8 mL/min時(shí)，回收率較穩(wěn)定，但工作效率較低；流速>15 mL/min時(shí)，個(gè)別組分回收率起伏較大，且C18固相萃取小柱有被擊穿的可能。為了保證回收率，并實(shí)現(xiàn)快速分析，確定樣品富集流速為10 mL/min。

2.4 樣品除水方式選擇

水樣流經(jīng)C18固相萃取小柱后，可通過抽真空除去固相萃取小柱內(nèi)的水分。現(xiàn)設(shè)定抽真空時(shí)間分別為0，0.5，1.0，5.0和10.0 min，比較抽真空時(shí)間不同對(duì)農(nóng)藥殘留回收率的影響。結(jié)果顯示，六氯苯與七氯隨著抽真空時(shí)間的延長(zhǎng)，其回收率呈降低趨勢(shì)，其他組分的回收率無明顯變化?？紤]到接下來可借助無水硫酸鈉小柱進(jìn)行脫水，故本法不選用抽真空方式除水。

2.5 樣品洗脫劑用量選擇

加入不同用量的乙酸乙酯進(jìn)行洗脫，考察洗脫劑用量對(duì)回收率的影響。結(jié)果表明，隨著乙酸乙酯加入量不斷增大，樣品回收率逐漸變大并趨于穩(wěn)定。從節(jié)約成本、減少污染，及滿足分析要求角度考慮，確定用洗脫劑用量為15.0 mL。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線

用定制農(nóng)殘混合標(biāo)樣配制5 mg/L(五氯酚為20 mg/L)的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，然后移取100 μL至1 mL容量瓶中，用甲醇定容，得到質(zhì)量濃度為500 μg/L(五氯酚為2 000 μg/L)的農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)中間液。將質(zhì)量濃度為500 mg/L的苊-D10、菲-D10混合內(nèi)標(biāo)溶液用甲醇稀釋10倍，得到質(zhì)量濃度為50 mg/L的內(nèi)標(biāo)使用液。

以甲醇為溶劑，用農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)中間液、內(nèi)標(biāo)使用液和替代物溶液配制各目標(biāo)化合物質(zhì)量濃度為20.0，50.0，100.0，200.0，400.0 μg/L(其中五氯酚濃度為各標(biāo)準(zhǔn)曲線點(diǎn)上其他目標(biāo)化合物濃度的4倍)的標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液系列，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液中含有相同濃度的內(nèi)標(biāo)和替代物，內(nèi)標(biāo)物為100 μg/L，替代物為50.0 μg/L。標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液儲(chǔ)存于棕色玻璃瓶中，4℃低溫避光保存。定期檢查該標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液，確保沒有降解。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液系列進(jìn)行分析，所得結(jié)果進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見表1。由表1可見，各目標(biāo)化合物在20.0～400.0 μg/L(五氯酚為80.0～1 600 μg/L)范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)均>0.995。

2.7 方法精密度、檢出限與加標(biāo)回收率

取1 L實(shí)驗(yàn)用水，分別加入不同體積的農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)中間液，配制成目標(biāo)化合物質(zhì)量濃度分別為5.0，7.5，10.0 ng/L的加標(biāo)水樣(其中內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量濃度為100 ng/L，替代物質(zhì)量濃度為50 ng/L)，各濃度分別重復(fù)測(cè)定7次，計(jì)算7次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按照MDL=t(n-1，0.99)×S計(jì)算方法檢出限，并統(tǒng)計(jì)加標(biāo)回收率，結(jié)果見表1。由表1可見，該法與《GB 5749—2006》附錄B中的檢測(cè)方法[12]比，具有檢出限低、回收率高、前處理速度快、分析時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)。

2.8 實(shí)際樣品測(cè)定

按本文方法對(duì)濟(jì)南市某地區(qū)的樣品進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)，由于靠近蔬菜大棚基地，部分水樣中檢出痕量農(nóng)藥殘留，但均未超出國(guó)家限量值，結(jié)果見表2，未檢出化合物未列出。

表2 實(shí)際樣品中半揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定 μg/L

3 結(jié)語

固相萃取-氣相色譜/質(zhì)譜法(SPE-GC-MS)測(cè)定地下水中15種農(nóng)藥殘留量，分離效果好，檢出限低，重現(xiàn)性好，方法回收率高，能夠快速準(zhǔn)確、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)嘏繙y(cè)定地下水中15種農(nóng)藥殘留。

[1] 劉鋒章. 農(nóng)藥對(duì)自然環(huán)境和人類社會(huì)的負(fù)面影響及危害[J]. 山東環(huán)境，1998(4)：70-77.

[2] 畢軍，曲常勝，黃蕾. 中國(guó)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2009，1(1)：1-5.

[3] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 總則：GB/T 5750.1—2006 [S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2006.

[4] EPA 3535. A Solid Phase Extraction revision 1 [S].

[5] 萬益群，李申杰，付貴琴. 中草藥中有機(jī)磷及氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留量的GC-MS測(cè)定[J].分析試驗(yàn)室，2007， 26(6)：81-84.

[6] 何笑榮，鄒定，馮金紅，等. 固相萃取GC-MS法測(cè)定金銀花中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量[J]. 中國(guó)藥學(xué)雜志，2007， 42(24)：1901-1904.

[7] 鐘洪蘭，謝立，黃華英. GC-MS檢測(cè)中草藥中殘留的有機(jī)磷農(nóng)藥[J]. 實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志，2005，21(3)：315-316.

[8] 霍江波，王小逸，孫東玲，等. 離子液體富集-熱脫附-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定空氣中半揮發(fā)性有機(jī)物[J]. 分析化學(xué)研究報(bào)告，2014，42(4)：531-535.

[9] 高冉，饒竹，郭曉辰，等. 氣相色譜-質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定地下水中42種半揮發(fā)性有機(jī)污染物[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2014，33(5)：539-544.

[10] 賈妍艷，譚建華，徐晨，等. 固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定水中9種藥品及個(gè)人護(hù)理用品[J].色譜，2014，32(3)：263-267.

[11] 孟凡生，陳晶，王業(yè)耀. 環(huán)境中多環(huán)芳烴前處理和分析方法[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2011，3(1)：12-16.

[12] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部， 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 有機(jī)物綜合指標(biāo)：GB/T 5750.8—2006 [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

SPE-GC/MS Method for the Determination of 15 Pesticide Residues in Ground Water

DONG Jun1，YUAN Peng-hui1，MA Chao1，2，GAO Shuai1，WANG Qing-hua1，F(xiàn)AN Xiao-jing1

(1.ShandongGeologicalEngineeringInvestigationInstitute，Jinan，Shangdong250014，China； 2.ChinaUniversityofPetroleum，Beijing，StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing，Beijing102249，China)

The GC-MS method for the determination of 15 pesticide residues in ground water was established by utilizing the appropriate chromatographic column， further improving the chromatographic separation condition and optimizing the pretreatment method. The outstanding characteristic of this method is the fast processing speed， less solvent consumption， less environmental pollution and short running time within 25 min， which is suitable for the detection of large quantities of samples. In addition， select ion monitoring (SIM) mode combined with segmentation obtained higher sensitivity. This method has better recover and lower detection limit， the detection limit is less than 0.004 8 μg/L， and the recovery rate ranged from 85.9%～107.4%.

Groundwater； Pesticides； GC-MS

2016-07-26；

2016-08-11

山東省2015年度31個(gè)省級(jí)地質(zhì)勘查基金資助項(xiàng)目(SDZS-2015-GTT01)

董軍(1988—)，男，工程師，本科，從事水中有機(jī)污染物分析與監(jiān)測(cè)工作。

X832； O657.6； O657.7

B

1674-6732(2017)01-0028-04