液相色譜質(zhì)譜法快速測定飲用水中39種氨基甲酸酯農(nóng)藥

陳曉紅

（寧波市疾病預(yù)防控制中心，浙江寧波 315010）

氨基甲酸酯類農(nóng)藥是氨基甲酸的N-甲基取代酯類化合物，具有選擇性強(qiáng)、低毒、廣譜高效、殘毒少和易分解等特點(diǎn)。20世紀(jì)70年代，隨著有機(jī)氯和有機(jī)磷類農(nóng)藥相繼被不同國家禁用或者限制使用，氨基甲酸酯類農(nóng)藥的使用量逐年增加，已廣泛用于育種、土壤和作物病蟲害防治。農(nóng)藥在給農(nóng)作物增產(chǎn)的同時(shí)，大部分殘留在土壤中或漂浮在大氣中，通過降雨沉降和徑流進(jìn)入地表水或地下水，再通過食物鏈的方式轉(zhuǎn)移，進(jìn)而危害人體的健康[1]。目前，氨基甲酸酯類農(nóng)藥已有1 000多種。此類農(nóng)藥非劇毒，但其作為乙酰膽堿抑制劑被認(rèn)為對環(huán)境和脊椎動(dòng)物健康均存在潛在毒性風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)具有致癌性，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)在2007年把氨基甲酸酯類列為2A類致癌物。為有效地保護(hù)飲用水源，美國國家環(huán)保局及其他國際組織正在限制農(nóng)藥的使用并要求正常監(jiān)測飲用水及源水[2]。呋喃丹作為氨基甲酸酯中的一種高毒化合物，目前已被國家禁止使用，但非法使用導(dǎo)致食品和水源污染的事件仍有發(fā)生，因此，建立準(zhǔn)確、快速的檢測方法具有重要的社會意義。新西蘭規(guī)定飲用水中呋喃丹的最大殘留量為8μg/L，美國規(guī)定其最大殘留量為40μg/L，我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）規(guī)定呋喃丹標(biāo)準(zhǔn)限值為7μg/L，《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）規(guī)定甲萘威的標(biāo)準(zhǔn)限值為0.05 mg/L。氨基甲酸酯類化合物是一種紫外吸收比較弱的物質(zhì)，有強(qiáng)極性、熱不穩(wěn)定性，因而難在液相或者氣相色譜直接分析，需要經(jīng)過衍生處理，操作繁瑣[3-7]。液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜定性能力強(qiáng)、靈敏度高、適用范圍廣，多用于痕量殘留化合物的定性定量分析[8-14]。

本文針對水質(zhì)樣品，經(jīng)酸化后，直接通過液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜在電噴霧正離子方式下，多反應(yīng)監(jiān)測進(jìn)行測定，建立了飲用水中甲萘威等39種氨基甲酸酯農(nóng)藥殘留的同時(shí)快速測定方法，該方法前處理簡便，快速靈敏，重現(xiàn)性好，方法檢出限（LOD）為0.04～0.2μg/L，準(zhǔn)確度和精密度均符合殘留分析要求，此方法的建立可為飲用水中農(nóng)藥殘留的監(jiān)管提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料

殺線威、涕滅威砜、磺草靈、久效威亞砜、滅多威、抗蚜威、3-羥基克百威、久效威砜、涕滅威、甲基硫菌靈、硫雙滅多威、速滅威、克百威、殘殺威、甲萘威、異丙威、甜菜寧、苯噻菌胺、苯胺靈、異丙菌胺、乙霉威、甲硫威、仲丁威、氯苯胺靈、苯硫威、苯菌靈、禾草敵、茚蟲威、茵草敵、坪草丹、禾草丹、呋線威、哌草丹、芐草丹、克草敵、稗草畏、禾草畏、丁草敵、丁硫克百威標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（純度≥97.5%，德國Dr.Ehrenstorfer公司）；標(biāo)準(zhǔn)儲備液（1.0 mg/mL）用乙腈配制，貯存在0～4℃的冰箱中，用10%乙腈水溶液（含0.1%甲酸）稀釋標(biāo)準(zhǔn)儲備液至適當(dāng)濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作液。實(shí)驗(yàn)用水為Milli-Q高純水。乙腈為LC/MS級[賽默飛世爾科技（中國）有限公司]；甲酸為HPLC級（德國Merck公司）。

1.2 儀器設(shè)備

Prominence UFLC XR型超快速液相色譜儀（日本島津株式會社），AB 5500型三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國AB SCIEX公司），全玻璃溶劑過濾器（美國Waters公司），AB204分析天平(瑞士梅特勒公司），Milli-Q純水系統(tǒng)（美國Millipore公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

取飲用水樣品9 mL，加入1 mL乙腈，混勻后加0.01 mL甲酸，混勻過0.2μm濾膜，進(jìn)樣，測定。

1.3.2 色質(zhì)譜條件

色譜柱：Agilent Eclipse Plus C18柱(100 mm×2.1 mm，1.8μm)；流動(dòng)相：0.1%（V/V）甲酸水溶液（A），0.1%（V/V）甲酸乙腈溶液（B）。柱溫：40.0℃；流速：0.4 mL/min；進(jìn)樣量：5μL。梯度洗脫程序：0～3.00 min 10%B～100%B，3.00～6.00 min 100%B，6.00～6.01 min 100%B～10%B，6.01～8.00 min 10%B。

質(zhì)譜條件：電噴霧離子源（ESI），正離子掃描；多反應(yīng)監(jiān)測模式（MRM）；霧化氣壓力（GS1）50.0 psi；電噴霧電壓（IS）4500 V；氣簾氣壓力（CUR）20.0 psi；輔助氣流速（GS2）50.0 psi；碰撞氣 （CAD） 7.0 psi；離子源溫度 （TEM）500℃；掃描時(shí)間10 ms；碰撞室入口電壓（EP）10.0 V；碰撞室出口電壓（CXP）10.0 V；39種化合物的定性離子對、定量離子對、碰撞氣能量、去簇電壓以及保留時(shí)間見表1。

表1 39種化合物的CAS號、MRM參數(shù)以及保留時(shí)間Table 1 The molecular CAS number、MRM and retention time of the 39 compounds

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件優(yōu)化

2.1.1 色譜柱的選擇

本實(shí)驗(yàn)選用Waters BEH C18（100 mm×2.1 mm,1.7μm）、Shim-pack XR-ODSⅡ（100 mm×2.1 mm，2.2μm）和Agilent Eclipse Plus C18（100 mm×2.1 mm,1.8μm）3種常見的色譜柱對殺線威等39種氨基甲酸酯化合物的色譜特性進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，丁硫克百威在Shim-pack XR-ODSⅡ柱上出現(xiàn)嚴(yán)重拖尾，而對于ACQUITY UPLC BEH C18柱，無論怎樣調(diào)節(jié)流動(dòng)相組分和梯度比例，速滅威、氯苯胺靈、甲萘威、涕滅威等化合物的色譜響應(yīng)非常低，使用Agilent Eclipse Plus C18柱能使待測物的峰形對稱，且色譜響應(yīng)高，丁硫克百威的拖尾現(xiàn)象有較大改善。所以，實(shí)驗(yàn)選擇Agilent Eclipse Plus C18柱為實(shí)驗(yàn)用柱。

2.1.2 流動(dòng)相的優(yōu)化

由于氨基甲酸酯類農(nóng)藥是在正離子模式下進(jìn)行檢測，而且母離子均為加H+或加NH4+，從理論上推斷，流動(dòng)相中加入適量乙酸銨或者甲酸可以提升待測物離子化效率，提高質(zhì)譜響應(yīng)。為此實(shí)驗(yàn)嘗試使用最簡單的流動(dòng)相組成乙腈-水、甲醇-水以及乙腈-乙酸銨、乙腈-甲酸溶液作為流動(dòng)相進(jìn)行考查。結(jié)果顯示，所有待測物在乙腈-水或者甲醇-水作為流動(dòng)相時(shí)，其質(zhì)譜響應(yīng)均沒有在乙腈-甲酸以及乙腈-乙酸銨體系下高，在0.1%甲酸乙腈-0.1%甲酸體系下所有化合物都具有較高的質(zhì)譜響應(yīng)，而且峰形對稱，半峰寬窄。而在乙腈-乙酸銨作流動(dòng)相條件下大部分待測物具有較高的質(zhì)譜響應(yīng)，保留時(shí)間合理，只有丁硫克百威隨著乙酸銨濃度的增大，其保留時(shí)間也隨之增大，直至不出峰。為此，實(shí)驗(yàn)選擇0.1%甲酸乙腈-0.1%甲酸作為流動(dòng)相，梯度洗脫，在實(shí)驗(yàn)所設(shè)置的梯度程序下，39種目標(biāo)物在5.5 min內(nèi)全部出峰。標(biāo)準(zhǔn)溶液的MRM色譜圖（其中異丙威、硫雙滅多威、抗蚜威、殘殺威、禾草丹、丁草敵、苯胺靈、苯菌靈、芐草丹、哌草丹、禾草畏、乙霉威、甜菜寧、異丙菌胺、稗草畏、甲基硫菌靈、苯噻菌胺、呋線威、茚蟲威、丁硫克百威濃度均為1.0μg/L，甲硫威、甲萘威、仲丁威、久效威亞砜、禾草敵、克草敵、茵草敵、速滅威、氯苯胺靈、磺草靈、殺線威、苯硫威、坪草丹、滅多威、克百威、涕滅威、3-羥基克百威濃度均為2.0μg/L，久效威砜、涕滅威砜濃度均為10.0μg/L）見圖1。

圖139 種化合物的MRM圖Fig.1 MRM chromatograms of the 39 compounds

2.2 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)用蠕動(dòng)泵以10μL/min的流速連續(xù)注射，分別將100μg/L的氨基甲酸酯農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液注入ESI源中，在正、負(fù)離子檢測模式下分別進(jìn)行一級質(zhì)譜掃描分析，以期得到相對高而且穩(wěn)定的準(zhǔn)分子離子峰，實(shí)驗(yàn)顯示，氨基甲酸酯化合物在正離子模式下產(chǎn)生準(zhǔn)分子離子峰強(qiáng)度大而且穩(wěn)定。其中3-羥基克百威和涕滅威產(chǎn)生[M+NH4]+準(zhǔn)分子離子峰，滅多威、克百威和殘殺威等產(chǎn)生[M+H]+準(zhǔn)分子離子峰，隨后優(yōu)化各化合物的去簇電壓（DP），對各準(zhǔn)分子離子峰進(jìn)行二級質(zhì)譜掃描，得到二級質(zhì)譜碎片離子的全譜信息，選擇2對響應(yīng)值高的特征離子對作為定量及定性離子對，優(yōu)化其碰撞氣能量（CE），建立標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的EPI譜庫，以實(shí)現(xiàn)對未知化合物的同時(shí)定性定量。此外，試驗(yàn)還對各待測物的霧化氣壓力、氣簾氣壓力、離子源溫度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

2.3 線性范圍與檢出限

在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，用空白水樣制備成0，0.1μg/L，0.5μg/L，5.0μg/L、50.0μg/L，100.0μg/L的標(biāo)準(zhǔn)曲線系列，以質(zhì)譜響應(yīng)峰面積對待測物的濃度進(jìn)行線性回歸。結(jié)果表明，39種目標(biāo)化合物在各自合適的濃度范圍內(nèi)均呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.999，檢出限（LOD，S/N=3）在0.04～0.2μg/L范圍之內(nèi)（見表2）。

表2 39種化合物的方法學(xué)參數(shù)Table 2 Methodology parameters of the 39 compounds

（續(xù)表）

2.4 準(zhǔn)確度與精密度

實(shí)驗(yàn)隨機(jī)選取空白樣品6份，準(zhǔn)確加入一定量的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，制備成1.0μg/kg，5.0μg/kg和40.0μg/kg的質(zhì)量控制樣品各2份，按樣品前處理方法進(jìn)行處理和測定。每個(gè)添加水平重復(fù)測定6次，計(jì)算方法的準(zhǔn)確度（以平均回收率計(jì)）和精密度[以相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSDs）計(jì)]，結(jié)果見表2。結(jié)果表明，高、中、低（HQC，MQC，LQC）三個(gè)濃度的各化合物均具有較好的準(zhǔn)確度與精密度，所有待測化合物在樣品中的回收率為81.9%～105.2%，RSDs為1.29%～6.39%。

2.5 水樣監(jiān)測

利用所建實(shí)驗(yàn)方法對浙江省某地區(qū)的39個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的飲用水中的氨基甲酸酯農(nóng)藥殘留進(jìn)行一年四次的持續(xù)監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果顯示，所有水樣均未檢出39種氨基甲酸酯農(nóng)藥。期間利用該方法對市民投訴的飲用水源疑似被劇毒農(nóng)藥污染的樣品進(jìn)行檢測，在送檢的2份水樣中均檢出呋喃丹，含量分別為0.43μg/L和0.41μg/L，此濃度均未超過GB 5749-2006中規(guī)定的呋喃丹標(biāo)準(zhǔn)限值（7μg/L），但是與常規(guī)監(jiān)測的水樣進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)這兩份水樣屬于異常，經(jīng)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)該采水點(diǎn)的上游農(nóng)田里留有呋喃丹的包裝袋，說明有使用呋喃丹進(jìn)行灌溉，通過滲入地下水源流入采樣點(diǎn)。通過政府干預(yù)，加強(qiáng)監(jiān)管，嚴(yán)禁使用呋喃丹進(jìn)行灌溉，分別繼第一次采樣之后的第3 d，5 d，7 d，10 d，15 d，20 d，25 d，30 d進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測（如圖2所示），結(jié)果顯示該采水點(diǎn)在20天之后就未檢出呋喃丹殘留，確保了水質(zhì)的安全。

圖2 某投訴水樣中呋喃丹不同檢測時(shí)間的MRM色譜圖（a）和濃度隨時(shí)間變化曲線（b）Fig.2 MRM chromatograms(a)and concentration variation curve of carbofuran(b)at different time in a complaining water sample

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過對色譜條件和質(zhì)譜條件的優(yōu)化，建立了超快速液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定飲用水中39種氨基甲酸酯農(nóng)藥的同時(shí)檢測方法，并對浙江省某地區(qū)的網(wǎng)點(diǎn)飲用水中的氨基甲酸酯農(nóng)藥殘留進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，所建方法簡便、靈敏、快速、準(zhǔn)確，適用于飲用水中甲萘威等39種氨基甲酸酯類農(nóng)藥的定性定量分析。

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