LLE-GC-MS法測(cè)定水中27種有機(jī)農(nóng)藥

武法偉，董淑娟，劉夢(mèng)，孟煥梅，袁鵬輝*，陳明曉，董軍，高帥

(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)

LLE-GC-MS法測(cè)定水中27種有機(jī)農(nóng)藥

武法偉1，董淑娟1，劉夢(mèng)1，孟煥梅1，袁鵬輝1*，陳明曉2，董軍1，高帥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)

建立了同時(shí)測(cè)定水中27種有機(jī)農(nóng)藥的LLE-GC-MS法。該法前處理前需調(diào)節(jié)水樣pH值<2，不加甲醇作為改性劑，以1:1(V/V)正己烷-石油醚為萃取溶劑進(jìn)行液液萃取，GC-MS法進(jìn)行檢測(cè)。方法在各目標(biāo)化合物質(zhì)量濃度0.010～0.500 mg/L范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)R2均>0.995，檢出限為0.021 ～ 0.250 μg/L，加標(biāo)回收率為73.6% ～ 113.6%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為4.0% ～ 14.1%，適用于水中27種有機(jī)農(nóng)藥的檢測(cè)。

液液萃??；氣相色譜質(zhì)譜法；水中；有機(jī)農(nóng)藥

在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，有機(jī)農(nóng)藥的廣泛使用，在提高防治農(nóng)業(yè)病蟲害水平、保證農(nóng)產(chǎn)品穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)[1-2]的同時(shí)，也引發(fā)了日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，尤其是地下水污染。有機(jī)農(nóng)藥由于溶解度小、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、易在環(huán)境中殘留，而且可通過生物鏈富集對(duì)人體造成傷害，已成為環(huán)境中不可忽視的重要污染物之一[3-4]。

目前，有機(jī)農(nóng)藥的測(cè)定主要有氣相色譜法(GC)[3]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)[4]、高效液相色譜法(HPLC)[5]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS)[1]。GC-MS由于其強(qiáng)大的分離、分辨與鑒定能力而在有機(jī)農(nóng)藥殘留檢測(cè)分析中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[5]。水中有機(jī)污染的前處理則主要采用液液萃取和固相萃取法。固相萃取成本相對(duì)較高，而液液萃取則因操作簡(jiǎn)單、成本低備受青睞。

現(xiàn)采用液液萃取法對(duì)水樣進(jìn)行前處理，GC-MS分析，嘗試建立能同時(shí)測(cè)定水中27種有機(jī)農(nóng)藥的LLE-GC-MS法，為水中有機(jī)農(nóng)藥的測(cè)定提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890B-5977型氣質(zhì)聯(lián)用儀(Agilent公司，美國(guó))，配備Agilent 7650A自動(dòng)進(jìn)樣器；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)；MMV-10000W型分液漏斗振蕩器(EYELA公司，日本)；MP220型pH計(jì)(Mettler公司，瑞士)；BK-360B超聲波清洗器(巴克超聲設(shè)備有限公司)；turbovapⅡ全自動(dòng)濃縮儀氮吹儀(Biotage公司，瑞典)；leanert Na2SO4-SPE干燥柱(5 g/12 mL)；Mile-Q超純水系統(tǒng)(Millipore公司，美國(guó))。

甲醇、二氯甲烷、石油醚、正己烷均為色譜純，購(gòu)自天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；鹽酸、硫酸、氯化鈉、硫酸銅為分析純，購(gòu)自天津大茂化學(xué)試劑廠。實(shí)驗(yàn)所用去離子水為超純水；27種有機(jī)農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 mg/L)、內(nèi)標(biāo)物[苊-D10標(biāo)準(zhǔn)溶液(500 mg/L)、菲-D10標(biāo)準(zhǔn)溶液(500 mg/L)、屈-D12標(biāo)準(zhǔn)溶液(500 mg/L)]、替代物[1,3-二甲基-2-硝基苯標(biāo)準(zhǔn)溶液(500 mg/L)、磷酸三苯酯標(biāo)準(zhǔn)溶液(500 mg/L)和苝-D12標(biāo)準(zhǔn)溶液(500 mg/L)]均購(gòu)自Accu Standard公司。

1.2 樣品的采集與處理

1.2.1 玻璃器皿的準(zhǔn)備

洗滌劑清洗，自來水沖洗干凈后，鉻酸洗液[重鉻酸鉀：濃硫酸=1∶10(m/m)]浸泡12 h，用自來水沖洗干凈，純凈水潤(rùn)洗3遍，正己烷潤(rùn)洗3次，烘干備用。

1.2.2 水樣的采集

將0.5和1.0 L的棕色磨口玻璃瓶(取樣瓶)用待取水體各潤(rùn)洗3遍，然后采集水樣，向0.5 L取樣瓶中加入5 mL濃硫酸和2.5 g 硫酸銅，向1.0 L取樣瓶中加入鹽酸調(diào)節(jié)pH值 <2，密封，4 ℃儲(chǔ)存[6-7]。

1.2.3 液液萃取

五氯酚的萃?。毫咳?00.0 mL水樣至500 mL分液漏斗中，加2 mL濃硫酸，用10 mL正己烷萃取3次，合并正己烷相棄去水相；然后用0.1 mol/L的碳酸鉀溶液10 mL提取正己烷2次，合并水相棄去正己烷相；向水相中加入2 mL乙酸酐，振搖5 min后加入5 mL正己烷，再振搖5 min，注意放氣，靜置15 min分層后收集萃取液。

其他有機(jī)農(nóng)藥的萃?。毫咳?00.0 mL水樣至500 mL分液漏斗中，加入20 g氯化鈉和10 μL質(zhì)量濃度為5 mg/L的替代物溶液，振蕩溶解后加入20 mL正己烷-石油醚(V/V=1:1)混合液萃取2次，每次萃取均振蕩15 min，注意放氣，靜置15 min分層后，收集萃取液。

合并五氯酚和其他有機(jī)農(nóng)藥萃取的萃取液，用少量正己烷洗滌收集萃取液的分液漏斗2 ～ 3次，收集洗滌液，將萃取液與洗滌液合并，經(jīng)無水硫酸鈉柱脫水后，于45 ℃氮吹濃縮至約1 mL；加入10 μL質(zhì)量濃度為5 mg/L的內(nèi)標(biāo)液，正己烷定容至1.0 mL，待測(cè)。

如果萃取過程中乳化現(xiàn)象嚴(yán)重，宜采用機(jī)械手段完成兩相分離，包括攪拌、離心、用玻璃棉過濾及冷凍等方法破乳。

1.3 儀器分析條件

氣相色譜條件：VF-1701ms色譜柱(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)；載氣He (99.999%)；恒流模式，流速1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度280 ℃；脈沖不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1.0 μL；程序升溫，柱初始溫度50 ℃，保持1 min，以25 ℃/min升溫至160 ℃，然后以3 ℃/min升溫至220 ℃，再以25 ℃/min升溫至280 ℃，保持10 min。

質(zhì)譜條件：電子轟擊源(EI)；發(fā)射電子能量70 eV，采用選擇離子掃描模式(SIM)；溶劑延遲4 min；接口溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

27種有機(jī)農(nóng)藥、內(nèi)標(biāo)物及替代物的分組和特征離子見表1。27種有機(jī)農(nóng)藥、內(nèi)標(biāo)物及替代物分離效果見圖1，圖中各峰號(hào)對(duì)應(yīng)物質(zhì)同表1。由圖1可知，27種有機(jī)農(nóng)藥具有較高的分離度，且峰形較好。

2.2 前處理?xiàng)l件優(yōu)化

2.2.1 萃取溶劑的選擇

為選取合適的萃取劑，比較了幾種不同萃取溶劑[8-16]對(duì)27種有機(jī)農(nóng)藥的萃取效果，結(jié)果見表2。由表2可知，二氯甲烷-正己烷(V/V= 1∶1)與正己烷-石油醚(V/V=1∶1)作萃取劑時(shí)，27種目標(biāo)化合物均有較好的回收率。由于石油醚毒性較二氯甲烷低，且來源廣，價(jià)格便宜，故選取正己烷-石油醚(V/V= 1∶1)為萃取溶劑。其中，五氯酚采用的是單獨(dú)反萃取，與其他有機(jī)農(nóng)藥不同，其萃取劑為正己烷。

表1 27種有機(jī)農(nóng)藥、內(nèi)標(biāo)物及替代物的分組和特征離子

圖1 27種有機(jī)農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品、內(nèi)標(biāo)物及替代物的總離子流圖(2.00 mg/L )

2.2.2 有機(jī)改性劑的影響

萃取過程中，通常會(huì)加入一定量的甲醇作為有機(jī)改性劑[3]，以改善目標(biāo)化合物的溶解性能從而提高回收率。現(xiàn)配制各目標(biāo)化合物質(zhì)量濃度為0.100 μg/L的模擬水樣32份，分成4組，分別加入0，5，10和20 mL甲醇，比較有機(jī)改性劑甲醇加入量對(duì)27種有機(jī)農(nóng)藥回收率的影響，結(jié)果見表3。

表2 萃取劑對(duì)27種有機(jī)農(nóng)藥回收率的影響 %

由表3可知，添加甲醇作改性劑會(huì)降低目標(biāo)化合物的回收率。這可能是因?yàn)樵谝阂狠腿∵^程中，甲醇會(huì)與萃取劑競(jìng)爭(zhēng)目標(biāo)化合物，使少量目標(biāo)化合物溶解于甲醇，而甲醇又與水互溶，故而少量溶解在甲醇中的目標(biāo)化合物會(huì)隨水相丟棄，從而導(dǎo)致回收率的降低。因此，液液萃取過程中，不須添加甲醇作改性劑。

表3 有機(jī)改性劑對(duì)27種有機(jī)農(nóng)藥回收率的影響

2.2.3 pH值的選取

pH值不僅會(huì)影響弱酸、弱堿性、兩性化合物的分配系數(shù)及選擇性，而且會(huì)影響目標(biāo)化合物的穩(wěn)定性，從而影響萃取效率[16]。

有機(jī)氯類、有機(jī)磷類、氯苯類、菊酯類和氯酚類在堿性條件下均會(huì)發(fā)生分解或者反應(yīng)，因此本研究?jī)H考察酸性及中性條件下pH值對(duì)萃取效果的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 pH值對(duì)27種有機(jī)農(nóng)藥回收率的影響

由圖2可知，pH值為2時(shí)，各目標(biāo)化合物的回收率最高，故前處理時(shí)調(diào)節(jié)水樣pH值<2。

2.3 方法性能指標(biāo)

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限及定量限

配制27種目標(biāo)化合物和替代物質(zhì)量濃度為0.010，0.025，0.050，0.100，0.250和0.500 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，各標(biāo)準(zhǔn)溶液中內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度均為0.050 mg/L，按1.3條件進(jìn)行測(cè)定。以目標(biāo)化合物/替代物濃度與內(nèi)標(biāo)物濃度的比值為橫坐標(biāo)，目標(biāo)化合物/替代物定量離子的響應(yīng)值與內(nèi)標(biāo)物定量離子響應(yīng)值的比值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性方程及其相關(guān)系數(shù)R2，結(jié)果見表4。

由表4可知，方法在各目標(biāo)化合物質(zhì)量濃度0.010～0.500 mg/L范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)R2均>0.995。

以3倍信噪比(SIN)為檢出限，以10倍信噪比(SIN)為定量限，結(jié)果見表4。結(jié)果顯示，方法檢測(cè)限為0.021 ～ 0.250 μg/L。

2.3.2 方法穩(wěn)定性、精密度及回收率

取空白水樣18份，配制成各目標(biāo)化合物質(zhì)量濃度為0.050，0.100和0.200 μg/L的模擬水樣，每個(gè)樣品重復(fù)進(jìn)樣6次，結(jié)果見表4。

由表4可知，各目標(biāo)化合物的加標(biāo)回收率為72.3%～113.6%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為4.0%～14.1%，滿足準(zhǔn)確度和精密度的相關(guān)檢測(cè)要求。

2.4 實(shí)際樣品檢測(cè)

采集濟(jì)南市周邊農(nóng)村、蔬果種植基地(營(yíng)業(yè)≥5年)和化工廠周邊的地下水等樣品各3份，采用本文方法，檢測(cè)其中的27種有機(jī)農(nóng)藥殘留，共檢測(cè)到10種有機(jī)農(nóng)藥，其中化工廠對(duì)周圍地下水污染比較嚴(yán)重，具體結(jié)果見表5。

表4 27種有機(jī)農(nóng)藥和替代物的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限、定量限、回收率及RSD

表5 實(shí)際樣品檢測(cè)結(jié)果 μg/L

3 結(jié)語(yǔ)

建立了測(cè)定水中27種有機(jī)農(nóng)藥殘留的LLE-GC-MS法。樣品中各組分標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均>0.995，檢測(cè)限為0.021～0.250 μg/L，加標(biāo)回收率為72.3%～113.6%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為4.0%～14.1%，該法操作簡(jiǎn)單，消耗溶劑少，具有較好的準(zhǔn)確度、靈敏度和精密度。

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Study on The 27 Kinds of Organic Pesticides in Water by LLE-GC-MS

WU Fa-wei1, DONG Shu-juan1, LIU Meng1, MENG Huan-mei1, YUAN Peng-hui1*, CHEN Ming-xiao2, DONG Jun1, GAO Shuai1

(1.ShandongGeologicalEngineeringInvestigationInstitute,Ji’nan，Shandong250014,China；2.StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)

A new method was established for simultaneous determination of 27 kinds of pesticide residues in water by using liquid-liquid extraction (LLE). Firstly, we need to adjust the pH value of the water less than two(pH<2), hexane and petroleum ether mixture (V/V= 1:1) was used as extraction solvent to extract 27 kinds of pesticide residues, and then determinationed by gas chromatography mass spectrometry (GC-MS). In this method, the linear relationship of each target compound is good in the range of 0.010～0.500 mg/L, the correlation coefficients were greater than 0.995, and the detection limits ranged from 0.021 to 0.250 μg/L, the average recovery was among 73.6% to 113.6% with the relative standard deviation varied between 4.0% and 14.1%. The method is applicable to detection of pesticide residues in water.

Liquid-liquid extraction (LLE); GC- MS; Water; Organic pesticides

10.3969/j.issn.1674-6732.2017.03.008

2017-01-16；

2017-03-10

山東省地質(zhì)勘查項(xiàng)目(SSDZS-2015-GTT01)

武法偉(1974—)，男，高級(jí)工程師，本科，從事實(shí)驗(yàn)室技術(shù)管理工作。

*通訊作者：袁鵬輝 E-mail：yuan19880120@163.com

X832;0657.7+1

B

1674-6732(2017)03-0035-06