氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定土壤中的異丙隆

舒翠霞 趙嘉祥 董 穎 華煒婕 龔 丹

（1 蘇州市公安局刑偵支隊(duì) 江蘇 蘇州 215131；2 公安部物證鑒定中心 北京 100038）

1 引言

異丙隆是德國(guó)Hoechst公司于1972年研制并推廣使用的取代脲類除草劑，化學(xué)名為N，N-二甲基-N-4-異丙基苯基脲，化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1，純品為白色無(wú)臭粉末，可溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑。其主要適用于玉米、小麥、棉花、花生等一年生的農(nóng)田防除禾本科雜草及大多數(shù)闊葉雜草[1-3]，由于這類物質(zhì)對(duì)人和動(dòng)物具有毒性和致癌性，已被歐洲列入危險(xiǎn)物質(zhì)的“黑名單”。歐盟規(guī)定飲用水中的除草劑含量不得大于 0.1μg /L，歐盟法規(guī)規(guī)定單個(gè)苯脲類農(nóng)藥在水中的殘留量不得大于 0.1μg /L ，茶葉中異丙隆最大殘留限量（MRL）標(biāo)準(zhǔn)為 0.1mg/kg。目前關(guān)于異丙隆殘留檢測(cè)報(bào)道多見于食品和水體[4]，關(guān)于土壤中異丙隆殘留分析報(bào)道較少[5-8]。由于異丙隆熱穩(wěn)定性差，其微量檢測(cè)分析一般采用高靈敏度的液相色譜法，或是經(jīng)衍生化后采用氣相色譜法檢測(cè)[7-11]，直接采用氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定土壤中的異丙隆未見報(bào)道。

圖1 異丙隆化學(xué)結(jié)構(gòu)式

土壤中的異丙隆檢測(cè)分析不僅在農(nóng)殘研究方面具有重要意義，在法庭科學(xué)領(lǐng)域同樣也具有重要的作用。土壤作為物證常常出現(xiàn)于微量物證的檢驗(yàn)中，除了對(duì)土壤物證的形態(tài)檢驗(yàn)、pH值檢驗(yàn)、無(wú)機(jī)成分檢驗(yàn)、夾雜物檢驗(yàn)等，土壤中有機(jī)成分檢驗(yàn)也是一項(xiàng)常見檢驗(yàn)內(nèi)容。通過(guò)對(duì)土壤物證的相關(guān)檢驗(yàn)，可為案件偵破提供方向或線索、縮小偵查范圍、證明犯罪嫌疑人與現(xiàn)場(chǎng)或案件的聯(lián)系等，甚至在一定條件下可起到直接物證的作用。目前，在法庭科學(xué)領(lǐng)域還未檢索到有關(guān)土壤中異丙隆檢測(cè)分析的文獻(xiàn)。因此，研究土壤中異丙隆的氣相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)分析方法，對(duì)于農(nóng)藥殘留檢驗(yàn)及法庭科學(xué)領(lǐng)域具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

2 材料與方法

2.1 儀器與試劑

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：Agilent7890B-5977A，配7693自動(dòng)進(jìn)樣器（美國(guó)安捷倫公司），miVac旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（英國(guó)GeneVac公司），SB-5200DT超聲波清洗機(jī)，Eppendorf臺(tái)式高速離心機(jī)，

異丙隆（純度大于99%），購(gòu)于北京海岸鴻蒙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)有限責(zé)任公司，所用其他試劑均為分析純

2.2 儀器工作條件

色譜條件：HP-5MS彈性毛細(xì)管柱（30m×0.25mm×0.25μm）；進(jìn)樣口溫度260℃，程序升溫：70℃保持1min，20℃/min的升溫速率升至180℃保持2min，再以10℃/min的升溫速率升至275℃，保持20min。載氣：高純氦氣，流量：1mL/min，進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣，分流比：20∶1，進(jìn)樣量：1.0μL。

質(zhì)譜條件：離子轟擊：EI；電離能：70eV；離子源溫度：230℃；四級(jí)桿溫度：150℃；檢測(cè)模式： SCAN；質(zhì)量掃描范圍：50～550。

2.3 樣品前處理與凈化

將15cm的定性濾紙兩次對(duì)折后置于7.5cm的三角漏斗中，再加入50g無(wú)水硫酸鈉作為凈化脫水裝置備用。

采集的空白土壤樣品在通風(fēng)櫥風(fēng)干7天，磨碎過(guò)篩后，準(zhǔn)確稱取25g土樣置于250mL玻璃三角燒杯中，加入40mL乙腈超聲10min，靜置15min，轉(zhuǎn)移上層液體置于50mL塑料離心管，5000r/min離心5min，將離心后的上清液過(guò)上述無(wú)水硫酸鈉裝置，過(guò)濾、脫水，收集濾液，循環(huán)2次。合并2次收集的濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至干，加入100μL甲醇定容，轉(zhuǎn)移至裝有內(nèi)襯管的進(jìn)樣瓶?jī)?nèi)供GC/MS分析。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 專屬性實(shí)驗(yàn)

采用GC/MS法分析異丙隆標(biāo)準(zhǔn)溶液（20μg/mL），異丙隆保留時(shí)間為10.33min，特征離子碎片為m/z=72（基峰）、m/z=146、m/z=206、m/z=191，選取m/z=72作為定量離子，總離子流圖和質(zhì)譜圖如圖2～3所示。取空白土壤樣品25g，經(jīng)上述萃取方法萃取后，采用GC/MS法檢測(cè)，色譜圖如圖4所示，結(jié)果顯示空白土壤中無(wú)雜質(zhì)干擾目標(biāo)物的測(cè)定。取空白土壤25g，添加50μg異丙隆，制得2μg/g的土壤添加樣品，經(jīng)上述萃取方法萃取后，在相同的色譜條件下進(jìn)行分析，見內(nèi)源性雜質(zhì)與目標(biāo)物分離良好，提取離子流圖如圖5所示。

4-異丙基苯異氰酸酯

圖2 異丙隆的標(biāo)樣總離子流圖

圖3 異丙隆的標(biāo)樣質(zhì)譜圖

圖4 土壤空白對(duì)照總離子流圖

圖5 泥土添加提取離子流圖

綜上，土壤樣品中添加異丙隆的色譜峰保留時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)溶液中異丙隆的保留時(shí)間相似，具有相同的特征離子碎片，且無(wú)雜質(zhì)干擾，基線平穩(wěn)。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

將異丙隆標(biāo)準(zhǔn)品儲(chǔ)備液用甲醇分別稀釋成5、10、20、50、100μg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，各取1μL進(jìn)樣，按上述分析方法供GC/MS分析。以標(biāo)準(zhǔn)品溶液濃度（X）為橫坐標(biāo)，提取離子m/z=72的峰面積（Y）為縱坐標(biāo)做線性回歸，回歸方程為Y =28182x-4362，相關(guān)系數(shù)R2=0.998，線性范圍是5～100μg/mL，儀器靈敏度為 2μg/mL。

3.3 工作曲線的制備

分別配置25g空白土壤中含異丙隆標(biāo)準(zhǔn)品1.25、2.5、12.5、25、50、125μg，充分混勻，分別制得土壤中異丙隆含量為0.05、0.1、0.5、1、2、5μg/g的系列添加樣品，按本文所述方法萃取、凈化，GC/MS檢測(cè)分析。以異丙隆的峰面積（Y）對(duì)土壤中異丙隆的添加含量（X）作線性回歸，得土壤中異丙隆的回歸方程為：Y=4*106X+26371。結(jié)果顯示土壤中異丙隆含量在0.05～5μg/g范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)R2=0.998，最低檢出限是0.03μg/g。

3.4 回收率與精密度

配制含異丙隆0.1、1、5μg/g的低、中、高3種含量的標(biāo)準(zhǔn)土壤添加樣品25g，每種含量各做3份平行樣品，按本文方法提取凈化并經(jīng)GC/MS檢測(cè)分析，結(jié)果表明，本方法的低、中、高3種濃度的加標(biāo)回收率分別為：102.4%±7.8、84.2%±3.7、71.9%±4.6，平均回收率為86.2%。

配制含異丙隆0.1、1、5μg/g的低、中、高3種含量的標(biāo)準(zhǔn)土壤添加樣品25g，每種含量各做3份平行樣品，按本文方法提取凈化并經(jīng)GC/MS檢測(cè)分析，同一天用相同方法分析5次計(jì)算日內(nèi)精密度，連測(cè)3天，每天1次，計(jì)算日間精密度，結(jié)果如表所示。

表 日內(nèi)及日間精密度（RSD）

4 討論

4.1 異丙隆的分解

本實(shí)驗(yàn)在采用GC/MS分析過(guò)程中，異丙隆標(biāo)準(zhǔn)品和實(shí)際土樣的分析圖譜中均出現(xiàn)4-異丙基苯異氰酸酯和異丙隆，4-異丙基苯異氰酸酯是異丙隆光降解的一個(gè)產(chǎn)物，異丙隆光降解主要通過(guò)降解胺基端、氧化、羥基化三種方式，4-異丙基苯異氰酸酯是異丙隆通過(guò)胺基端降解，失去一個(gè)H原子后再消除末端胺基（-N（CH3）2）產(chǎn)生的異氰酸酯[12]。但本實(shí)驗(yàn)中異丙隆標(biāo)準(zhǔn)品純度大于99%，加之有文獻(xiàn)報(bào)道[10]異丙隆熱穩(wěn)定性差，異丙隆在氮?dú)夥諊?68℃時(shí)開始分解，推測(cè)4-異丙基苯異氰酸酯也有可能是異丙隆在GC/MS分析時(shí)受熱分解產(chǎn)生。因此，采用GC/MS法分析土壤中的異丙隆進(jìn)行定量分析時(shí)，建議采用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法定量。

4.2 提取條件的選擇

本實(shí)驗(yàn)分別使用40mL正己烷、40mL丙酮、40mL乙腈作為萃取溶劑，對(duì)萃取效果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示乙腈萃取目標(biāo)物的回收率較正己烷、丙酮高；3種溶劑萃取目標(biāo)物后經(jīng)相同的凈化處理，三者去除雜質(zhì)效果區(qū)別不明顯，故本實(shí)驗(yàn)采用乙腈作為萃取溶劑。

4.3 樣品凈化脫水

由于土壤中含有大量雜質(zhì)，主要包括無(wú)機(jī)成分、有機(jī)成分和夾雜物等。有機(jī)溶劑在對(duì)土壤中的目標(biāo)化合物進(jìn)行萃取的同時(shí)，土壤中夾雜的一些雜質(zhì)也會(huì)被一同萃取出來(lái)，從而給凈化帶來(lái)很大困難。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)高速離心能使萃取液中混合的細(xì)小顆粒粉沙、黏土等組分沉淀析出。無(wú)水硫酸鈉結(jié)合濾紙過(guò)濾，不僅起到脫水作用，還能起到物理凈化作用，將提取液中的固體顆粒、懸浮物、腐殖質(zhì)等進(jìn)行凈化去除，從而達(dá)到凈化土壤中雜質(zhì)的效果。

4.4 升溫程序的優(yōu)化

土壤基質(zhì)復(fù)雜，經(jīng)萃取凈化后仍存在一定數(shù)量的低沸點(diǎn)有機(jī)化合物雜質(zhì)，由于這些低沸點(diǎn)化合物雜質(zhì)常常干擾目標(biāo)化合物測(cè)定，加之異丙隆熱穩(wěn)定性差，受熱易分解，影響目標(biāo)物測(cè)定，故本實(shí)驗(yàn)選用程序升溫法，且采用較低的初始溫度及較慢的升溫速率。這不僅可避免目標(biāo)化合物分解，還能最大限度地使低沸點(diǎn)有機(jī)化合物在待測(cè)目標(biāo)化合物出峰前流出，從而減少干擾。

4.5 小麥基地實(shí)際土壤樣品分析

利用上述建立的萃取、凈化及檢測(cè)分析方法，對(duì)江蘇省蘇州市某小麥基地農(nóng)田的耕作層土壤隨機(jī)采樣5份土壤樣品進(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)果5份土壤樣品中均檢出異丙隆及4-異丙基苯異氰酸酯，且雜質(zhì)與目標(biāo)物之間能很好分離。土壤樣品色譜圖如圖6所示。

圖6 實(shí)際土壤樣品譜圖

除此之外，也有文獻(xiàn)報(bào)道4-異丙基苯異氰酸酯也存在于除草劑滅草隆的光降解過(guò)程中[13-14]，因此，不能通過(guò)檢出4-異丙基苯異氰酸酯來(lái)推斷異丙隆的存在。

綜上所述，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測(cè)法檢測(cè)土壤中微量除草劑異丙隆，該方法的樣品前處理快速、簡(jiǎn)單，去除雜質(zhì)效果好、回收率較高等特點(diǎn)，為農(nóng)藥殘留相關(guān)研究及法庭科學(xué)領(lǐng)域中的相關(guān)檢測(cè)提供了可行性參考。