液液萃取氣相色譜-ECD法同時測定飲用水中的13種農(nóng)藥

劉慧杰，張平允，姜 蕾，石金濤，李 寧

(上海城市水資源開發(fā)利用國家工程中心有限公司，上海 200082)

目前還沒有測定環(huán)氧七氯的國標(biāo)方法，《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法 農(nóng)藥指標(biāo)》(GB/T 5750.9—2006)分析六六六(BHC)、滴滴涕(DDT)、六氯苯、七氯等11種有機(jī)氯和溴氰菊酯農(nóng)藥時，不同農(nóng)藥的前處理過程、分析條件，甚至檢測儀器都不一致[1]，按照GB/T 5750.9—2006的方法標(biāo)準(zhǔn)，11種農(nóng)藥的富集需要經(jīng)過4種不同的方法進(jìn)行富集，檢測儀器涉及氣相、氣質(zhì)聯(lián)用儀器以及液相色譜，分析過程費(fèi)時費(fèi)力、分析效率低。開發(fā)多組分農(nóng)藥同時分析的方法成為近年來飲用水分析領(lǐng)域的熱點之一。譚美凌等[2]采用固相萃取的方法同時測定水中痕量的環(huán)氧七氯、七氯和六六六。液液萃取普及程度高，萃取效率高，文獻(xiàn)中報道的使用液液萃取氣相色譜法進(jìn)行水體中有機(jī)氯及溴氰菊酯的方法研究已經(jīng)有不少[3-5]。本文采用液液萃取氣相色譜法實現(xiàn)了環(huán)氧七氯、六六六、滴滴涕、六氯苯、七氯、溴氰菊酯13種農(nóng)藥的同時測定。

本文采用正己烷作為萃取劑，一次萃取飲用水中13種農(nóng)藥。通過優(yōu)化氣相色譜的分析條件，大大縮短了分析時間，系統(tǒng)地考察了振蕩時間、鹽析劑加入量對回收率的影響，建立了一種簡便、快捷、準(zhǔn)確、有效的飲用水中多種農(nóng)藥同時檢測的氣相色譜方法。將該方法用于上海市飲用水出廠水檢測時，結(jié)果令人滿意。

1 試驗部分

1.1 主要儀器與試劑

安捷倫氣相色譜(Agilent 7890A)配有ECD檢測器；安捷倫自動進(jìn)樣器(Agilent 7693)；HP-5(30 m ×0.25 mm×0.25 μm)毛細(xì)管柱；濃縮儀：美國Caliper全自動樣品濃縮儀；正己烷為色譜純；環(huán)氧七氯、α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC、p,p′-DDE、p,p′-DDD、o,p′-DDT、p,p′-DDT、百菌清、七氯、六氯苯、溴氰菊酯13種農(nóng)藥混標(biāo)(100 μg/mL)，均購自美國NSI公司(NSI Solution)；無水硫酸鈉(分析純，國產(chǎn)，經(jīng)500 ℃灼燒2 h后置干燥器內(nèi)密封備用)。

1.2 樣品采集與保存

用棕色磨口玻璃瓶采集樣品，采集后的樣品于4 ℃的冰箱保存，并盡快完成分析。

1.3 樣品的前處理

用量筒量取100 mL水樣，加入到分液漏斗中，加入10 mL正己烷，置于自動振蕩器上，振搖時間為3 min；振蕩以后，靜置3～5 min直至其完全分層，棄去水相。正己烷萃取液通過玻璃三角漏斗(底部鋪有定性濾紙的無水硫酸鈉層)過濾，將萃取液收集于濃縮管中，用玻璃吸管移取正己烷淋洗無水硫酸鈉，使無水硫酸鈉完全潤洗，潤洗兩次，合并洗滌液于濃縮管中。將濃縮管放入濃縮儀中，于40 ℃水浴中濃縮至1.0 mL，搖勻。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

13種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制：將13種農(nóng)藥混標(biāo)(1.1)稀釋為10 μg/mL，然后分別移取一定體積的上述標(biāo)準(zhǔn)溶液，稀釋為20、40、80、160、320、500 μg/L的13種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.5 氣相色譜分析條件

進(jìn)樣口溫度為280 ℃；柱溫起始溫度為100 ℃，保持2 min，以25 ℃/min升至160 ℃，保持1 min，以15 ℃/min升至180 ℃，保持1 min，再以8 ℃/min升至260 ℃，保持3 min；載氣流速為1 mL/min；ECD檢測器加熱器：300 ℃，尾吹氣流量為30 mL/min；進(jìn)樣量為1 μL不分流進(jìn)樣。

1.6 測定及計算方法

以色譜峰的出峰順序和保留時間進(jìn)行定性分析；以外標(biāo)法進(jìn)行定量，計算如式(1)。

(1)

其中：c1—水體中農(nóng)藥化合物的濃度，μg/L；

c0—從標(biāo)準(zhǔn)工作曲線上查得的農(nóng)藥化合物的濃度，μg/L；

V—水樣的體積，mL；

V1—萃取溶液的定容體積，mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的優(yōu)化

由于13種農(nóng)藥沸點相差大，為使13種農(nóng)藥進(jìn)行良好的分離，采用程序升溫的方式，以減少組分的重疊和擴(kuò)散。試驗發(fā)現(xiàn)，起始溫度低(60 ℃)，保留時間大大延長，前18 min內(nèi)，僅有溴氰菊酯出峰，整個分析時間為27 min，后12種物質(zhì)出峰時間集中在20～27 min，影響檢測效率。若逐步提高程序升溫起始溫度，分析時間縮短。因此，試驗中采取提高起始溫度以縮短分析時間。但是起始溫度過高(大于150 ℃)，各組分分離效果差，色譜峰有拖尾現(xiàn)象。綜合保留時間的長短與分離效果，本試驗采用(1.5)程序升溫方式進(jìn)行程序升溫，13種農(nóng)藥能夠完全分離，典型的分離色譜圖如圖1 所示。

圖1 13種農(nóng)藥化合物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液氣相色譜圖(320 μg/L)Fig.1 Gas Chromatography of Mixed Standard Solutions for 13 Pesticides(320 μg/L)

2.2 萃取時間的優(yōu)化

為優(yōu)化萃取時間，向五份100 mL水中加標(biāo)，使水中13種農(nóng)藥的濃度為1 μg/L，分別振蕩3、5、8、10、15 min，各萃取液經(jīng)儀器分析，平行測定2次，測定結(jié)果取均值，13種農(nóng)藥的回收率如圖2所示。發(fā)現(xiàn)隨振蕩時間的增加，13種物質(zhì)的回收率變化不大，其回收率均在90%～120%。因此，將萃取時間定為3 min。

圖2 振蕩時間對回收率的影響(水樣中的目標(biāo)物濃度為1 μg/L)Fig.2 Effect of Shaking Time on Recovery Rate(1 μg/L)

2.3 鹽析劑對萃取結(jié)果的影響

為考察鹽析劑濃度對萃取結(jié)果的影響，取五份高純水，依次分別加0、0.5、1.0、1.5、3.0 g氯化鈉，然后向五份高純水中加標(biāo)，使其濃度為1 μg/L，平行測定2次，測定結(jié)果取均值，試驗結(jié)果如圖3所示。結(jié)果表明，在不加入氯化鈉的條件下，13種農(nóng)藥的回收率均在96.9%～125%，隨著氯化鈉的加入量增加，13種農(nóng)藥的回收率影響不明顯。說明，正己烷作為13種農(nóng)藥的萃取試劑，萃取效果良好。因此，在萃取過程中，不加入鹽析劑。

圖3 氯化鈉投加量對回收率的影響(水樣中的目標(biāo)物濃度為1 μg/L)Fig.3 Effect of Sodium Chloride Dosage on Recovery Rate(1 μg/L)

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線及方法的檢出限

試驗用20、40、80、160、320、500 μg/L濃度梯度的混合農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)工作溶液 ，在1.5節(jié)的儀器條件下，以峰面積對濃度作校準(zhǔn)曲線，經(jīng)線性回歸得到各自線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)，結(jié)果如表1所示。

表1 13種農(nóng)藥化合物的線性方程與方法檢出限

由表1可知，各農(nóng)藥化合物標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程良好，線性相關(guān)系數(shù)均大于0.995，均高于GB 5750.3—2006中對相關(guān)系數(shù)r>0.99的要求[6]。根據(jù)方法檢出限的確定方法[7]，對濃度值為估計方法檢出限3～5倍的加標(biāo)樣品進(jìn)行n=7的平行測定。將各測定結(jié)果換算為樣品中的濃度(100 mL)水樣，計算平行測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按照公式MDL=t(n-1,0.99)×S計算方法檢出限，式中n為樣品測定次數(shù)；自由度t為n-1，置信度為99 %時，t分布為單側(cè)，S為標(biāo)準(zhǔn)偏差。按照上述方法進(jìn)行測定，13種農(nóng)藥的方法檢出限如表1所示。各農(nóng)藥化合物的檢出限均低于GB/T 5750.9—2006給出的方法檢出限，因此該方法滿足測定的要求。

2.5 實際水樣分析及加標(biāo)回收率及精密度

采集14份上海市生活飲用水出廠水水樣，按照本文中分析方法，采用正己烷萃取，進(jìn)行GC-ECD檢測。測定結(jié)果表明，采用該分析方法進(jìn)行檢測，均未檢測出上述α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC、p,p′-DDE、p,p′-DDD、o,p′-DDT、p,p′-DDT、百菌清、七氯、六氯苯、溴氰菊酯及環(huán)氧七氯13種農(nóng)藥。

選擇一份水樣，分成兩組，每組六份，向上述兩組水樣中加入13種農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制農(nóng)藥混合物質(zhì)的濃度分別為0.3、3 μg/L，按照步驟1.3中樣品的萃取和分析過程分別測定6次，得到方法在不同濃度范圍內(nèi)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和回收率，結(jié)果如表2所示。由表2可知：在低濃度(0.3 μg/L)時，13種農(nóng)藥的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.17%～7.67%，回收率為80.4%～131%；在高濃度(3 μg/L)時，13種農(nóng)藥的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.02%～6.04 %，回收率為95.5 %～123 %。

表2 13種農(nóng)藥化合物的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差及平均回收率

3 結(jié)論

采用液液萃取方法對飲用水中13種農(nóng)藥進(jìn)行檢測，操作簡便，萃取時間短。通過改進(jìn)氣相色譜條件，13種農(nóng)藥能在18 min內(nèi)完成分析，且分離效果良好。該分析方法能夠滿足13種農(nóng)藥快速分析的要求，具有準(zhǔn)確度高，精密度好，適用于飲用水行業(yè)水質(zhì)檢測實際樣品的分析。

[1]生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法 農(nóng)藥指標(biāo):GB/T 5750.9—2006[S].

[2]譚美凌,張凌云,劉波.固相萃取/毛細(xì)管氣相色譜法測定水中痕量有機(jī)氯[J].中國給水排水,2010,26(20):129-131.

[3]江樹廣.氣相色譜法同時測六六六、滴滴涕、六氯苯、七氯、百菌清[J].中國給水排水,2011,27(18):92-95.

[4]徐虹,曹文婷,易承學(xué),等.液液萃取氣相色譜法測定飲用水中百菌清等12 種農(nóng)藥殘留[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志,2014,24(23):3363-3365.

[5]仇秀梅,董學(xué)林,劉亞東,等.液液萃取一氣相色譜法同時測定地下水中16種有機(jī)氯農(nóng)藥[J].環(huán)境污染與防治,2016,38(11):72-78.

[6]生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法 水質(zhì)分析質(zhì)量控制:GB/T 5750.3—2006[S].

[7]環(huán)境監(jiān)測分析方法制修訂技術(shù)導(dǎo)則:HJ 168—2010[S].