氣質(zhì)聯(lián)用測(cè)定海洋沉積物中8種除草劑的含量

戴娟 郝青 郭遠(yuǎn)明 繆詩超 孫秀梅 李鐵軍 金衍建

摘要[目的]通過比較不同固相萃取小柱對(duì)除草劑的凈化效果，建立8種除草劑殘留的氣相色譜分析方法。[方法]樣品依次經(jīng)15 mL正己烷和15 mL乙酸乙酯超聲波萃取，再經(jīng)中性氧化鋁固相萃取小柱（1 g，6 mL）凈化，用DB-35MS毛細(xì)管氣相色譜柱分離質(zhì)譜檢測(cè)器檢測(cè)。[結(jié)果]8種除草劑的質(zhì)量濃度在5～500 μg/L與相應(yīng)的峰面積呈線性關(guān)系。對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，回收率為93%～112%。[結(jié)論]該方法可以用于海洋沉積物中8種除草劑的檢測(cè)。

關(guān)鍵詞固相萃取;除草劑;沉積物;氣相色譜質(zhì)譜法

中圖分類號(hào)X?592文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611（2019）18-0204-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.18.056

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Determination of 8 Herbicides in Marine Sediments by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

DAI Juan，HAO Qing，GUO Yuan-ming et al（Marine Fishery Institute of Zhejiang Province，Marine and Fishery Research Institute of Zhejiang Ocear University，Key Laboratory of Mariculture and Enhancement of Zhejiang Province，Zhoushan，Zhejiang 316000）

Abstract[Objective]By comparing the purification effects of different solid phase extraction cartridges on herbicides，a gas chromatographic analysis method for 8 herbicides residues was established. [Method]The sample was ultrasonically extracted with 15 mL of n-hexane and ?15 mL of ethyl acetate，and then purified by a neutral alumina solid phase extraction cartridge （1 g，6 mL），and detected by a DB-35MS capillary gas chromatography column mass spectrometer.[Result]The mass concentration of the 8 herbicides was linear with the corresponding peak area in the range of 5-500 μg/L.The samples were spiked and recovered，and the recovery rate was 93% - 112%.[Conclusion]This method can be used for the detection of eight herbicides in marine sediments.

Key wordsSPE;Herbicides;Sediment; GC-MS

除草劑是一種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中的常見農(nóng)藥。2，4-D是第一個(gè)被合成的有機(jī)除草劑，自此以后，種類越來越廣泛，主要有三嗪類、酰胺類、磺酰脲類和苯氧羧酸類[1]。目前為止，中國農(nóng)藥市場(chǎng)的除草劑產(chǎn)品有近百種。三嗪類、酰胺類的除草劑如莠去津、撲草凈、乙草胺、丁草胺等，對(duì)魚類、甲殼類有高毒性。有研究表明，大規(guī)模使用除草劑會(huì)對(duì)漁業(yè)水質(zhì)、沉積物和生物體造成傷害，對(duì)生態(tài)安全和食品安全存在潛在威脅。比如水體和土壤中的丁草胺、乙草胺的殘留可對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境和生態(tài)環(huán)境造成破壞[2-3]，甲草胺和乙草胺因其對(duì)環(huán)境和生物的影響在20世紀(jì)90年代被美國環(huán)保局定為B-2類致癌物質(zhì);三氮苯類除草劑阿特拉津，有類似于苯環(huán)的結(jié)構(gòu)，光解和水解速度緩慢并且使用量較大，使其持久性吸附于土壤，殘留于湖泊、河流、海洋生態(tài)環(huán)境中，其活性可保持?jǐn)?shù)年，極易造成環(huán)境污染，甚至危害人類健康[4-5];除草劑二甲戊樂靈殘留影響動(dòng)物和人類激素的分泌和代謝，干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)，引發(fā)相關(guān)疾病[6-7]。由于生產(chǎn)生活的需要，這些除草劑仍在使用，當(dāng)然對(duì)環(huán)境造成的破壞也在繼續(xù)，該研究中選擇的8種除草劑均是海洋和漁業(yè)活動(dòng)中常見的除草劑，在近幾年仍具有現(xiàn)實(shí)意義和研究價(jià)值。

據(jù)目前的研究來看，國內(nèi)外對(duì)除草劑的研究一直沒有間斷，現(xiàn)在了解到的檢測(cè)方法有氣相色譜法[8]、液相色譜法[9-10]、氣相色譜質(zhì)譜法[11]和液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法[12]等，提取方法和凈化方法有液液萃取[13]、固相萃取[14-15]、凝膠色譜凈化[16-17]等。其中氣相色譜法和液相色譜法是較傳統(tǒng)的方法，質(zhì)譜分析方法前處理的優(yōu)點(diǎn)是條件簡單、選擇性好、檢測(cè)限低，與其他比較起來氣相色譜質(zhì)譜儀維護(hù)簡單，使用成本較低，被廣泛使用于痕量經(jīng)超聲提取和固相萃取凈化的樣品。該研究采用氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定海洋沉積物中8種除草劑的回收率。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1儀器、試劑。

MS3渦旋振蕩器（德國IKA公司）;7890B/5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國Agilent科技有限公司）;R-215旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)儀（瑞士Buchi公司）;Centrifuge5810臺(tái)式高速離心機(jī)（德國艾本德公司）;氮吹儀（美國Inc公司）;烘箱（上海一恒儀器有限公司）。丙酮、正己烷、二氯甲烷（均為色譜純）;無水硫酸鈉;CNWBOND 硅膠SPE小柱（1 g/6 mL）;CNWBOND 弗羅里硅土SPE小柱（1 g/6mL）;CNWBOND中性氧化鋁SPE小柱（1 g/6 mL）。

1.1.2樣品來源。樣品采集自浙江省三門及樂清的養(yǎng)殖區(qū)，采集時(shí)間為2017年4月，經(jīng)冷凍干燥、研磨、過篩后密封保存于干燥器內(nèi)待檢測(cè)。

1.1.3標(biāo)準(zhǔn)品。8種除草劑標(biāo)準(zhǔn)品：氟樂靈、莠去津、西瑪津、甲草胺、乙草胺、撲草凈、二甲戊靈、丁草胺溶液濃度均為?100 mg/L。試驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.2標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制

1.2.1標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。8種除草劑100 mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液用移液槍各取300 μL，置于容量瓶中，加27 600 μL的正己烷溶液，配制成1 mg/L的除草劑標(biāo)準(zhǔn)溶液，儲(chǔ)存于4 ℃的冰箱中。

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。取1 mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成濃度梯度為20、50、100、200、500 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3樣品前處理

稱取樣品多份，各5 g，放入離心管中，樣品中均加入1 mg/L的除草劑100 μL，各加15 mL的乙酸乙酯溶液，用渦旋振蕩器振蕩2 min，用離心機(jī)以5 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心5 min，提取上層清液于旋蒸瓶中。樣品中再加?15 mL 正己烷，重復(fù)以上操作，提取上層清液于相應(yīng)的旋蒸瓶中。旋蒸瓶中各加少量銅粉，靜置24 h。將提取液在水浴?40 ℃的水中用旋蒸儀蒸發(fā)至干，用1 mL的正己烷定容，用渦旋振蕩器振蕩。

取1 g中性氧化鋁固相萃取柱，加0.2 g的活性炭，先用5 mL的正己烷活化，配制的二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1）的洗脫液，活化萃取柱后接上旋蒸瓶，將濃縮的提取液轉(zhuǎn)移至萃取柱中，加入4 mL洗脫液進(jìn)行洗脫。將收集到的濾液進(jìn)行氮吹，用1 mL正己烷定容，使用渦旋振蕩器振蕩確保檢測(cè)樣品能充分溶解在正己烷中，將定容后的溶液收集于1 mL氣相小瓶，用氣質(zhì)聯(lián)用儀測(cè)定。

1.4氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析條件

色譜柱的規(guī)格是30 m×0.25 mm×0.25 μm，并進(jìn)行分離分析，載氣使用高純氮?dú)猓兌葹?9.99%），選用EI離子源，選擇離子掃描模式（SIM），脈沖不分流方式進(jìn)樣，進(jìn)樣量為1 μL，進(jìn)樣口溫度為280 ℃，四級(jí)桿溫度為150 ℃，傳輸線溫度為280 ℃，離子源溫度為?300 ℃，升溫程序：70 ℃保持2 min，以25 ℃/min升至?150 ℃，再以3 ℃/min升至200 ℃，再以8 ℃/min升至?280 ℃保持10 min。8種除草劑的選擇離子氣相色譜圖如圖1所示。

2結(jié)果與分析

2.1萃取劑的選擇

選用15 mL正己烷+15 mL乙酸乙酯先后萃取2次和15 mL正己烷+15 mL丙酮先后萃取2次，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖2），使用15 mL正己烷+15 mL乙酸乙酯萃取時(shí)，8種除草劑的濃度和回收率都相對(duì)較高（98%～105%），而使用15 mL正己烷+15 mL丙酮萃取時(shí)，整體的回收率相對(duì)較低（68%～102%）。因此試驗(yàn)中依次采取15 mL正己烷+15 mL乙酸乙酯超聲波萃取2次。

2.2固相萃取小柱的選擇

沉積物樣品基質(zhì)較為復(fù)雜，所以選擇合適的固相萃取柱凈化試樣，減少對(duì)儀器的污染和檢測(cè)物質(zhì)的干擾是十分有必要的。在前處理過程中通常加入活化銅粉脫硫。在農(nóng)殘檢測(cè)中，使用的固相萃取柱大多是佛羅里硅土柱、硅膠柱和氧化鋁柱。此次試驗(yàn)對(duì)比了同等容量的3種柱子在相似的凈化條件下對(duì)試樣中雜質(zhì)的去除效率及8種除草劑的回收率，結(jié)果表明（圖3），使用硅膠SPE小柱時(shí)，8種除草劑的回收率為68%～83%;使用弗洛里硅土SPE小柱時(shí)回收率相對(duì)較低，為66%～79%;中性氧化鋁固相萃取柱效果最好，整體的回收率為79%～95%。加入20 mg石墨化炭黑，可以更好地凈化樣品中的雜質(zhì)。

經(jīng)過比對(duì)分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，使用1 g中性氧化鋁固相小柱凈化效果較好，再加20 mg的碳粉有效去除沉積物中色素、腐殖酸等雜質(zhì)，加標(biāo)回收率高。最終，試驗(yàn)中選用1 g中性氧化鋁SPE小柱。

2.3洗脫劑的選擇試驗(yàn)中使用1 g中性氧化鋁固相萃取小柱，關(guān)于洗脫劑的選擇，進(jìn)行了多組對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明（圖4），使用二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1，V/V/V）的混合溶液4 mL洗脫總體的回收率相對(duì)較高（92%～109%）;使用二氯甲烷∶正己烷（1∶1，V/V）的混合溶液洗脫時(shí)，除了氟樂靈、二甲戊靈和丁草胺的回收率相對(duì)較高（108%、109%、95%），莠去津、西碼津、乙草胺、甲草胺、撲草凈的回收率相對(duì)較低（4%～49%）。最終洗脫時(shí)先加5 mL正己烷，再加二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1，V/V/V）的混合溶液4 mL。

2.4方法的檢出限、定量限及線性范圍

配制除草劑標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，準(zhǔn)確移取適量除草劑標(biāo)準(zhǔn)使用溶液用正己烷分別配制成濃度為5、10、20、50、100、200和500 μg/L的8種除草劑標(biāo)準(zhǔn)混合工作溶液，供氣相色譜-質(zhì)譜分析，以標(biāo)準(zhǔn)溶液中被測(cè)組分峰面積為縱坐標(biāo)、被測(cè)組分濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算得出回歸方程及決定系數(shù)（R2）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，8種除草劑標(biāo)準(zhǔn)工作溶液線性范圍均為5～500 μg/L，此方法線性范圍廣，均達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，R2為0.997～0.999。

2.5樣品分析分別對(duì)待檢的海洋沉積物進(jìn)行分析檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表1。結(jié)果表明，沉積物中撲草津和二甲戊靈均有檢出，含量較少，氟樂靈有少量檢出。

2.6基質(zhì)分析

參照Matuszewski等[18]建立的方法考察基質(zhì)效應(yīng)的影響，選擇幾個(gè)沉積物作為代表，每個(gè)樣品做6個(gè)平行樣，分別測(cè)定了8種除草劑標(biāo)準(zhǔn)品溶液的色譜峰面積和（S1）和空白樣品基質(zhì)提取液添加標(biāo)準(zhǔn)溶液后的色譜面積（S2），以S2/S1（%）的比值來評(píng)價(jià)絕對(duì)基質(zhì)效應(yīng)[19]。試驗(yàn)結(jié)果表明，氟樂靈的基質(zhì)效應(yīng)為97%～102%，莠去津的基質(zhì)效應(yīng)為99%～108%，西瑪津的基質(zhì)效應(yīng)為99%～107%，甲草胺的基質(zhì)效應(yīng)為99%～108%，乙草胺的基質(zhì)效應(yīng)為99%～106%，撲草凈的基質(zhì)效應(yīng)為68%～97%，二甲戊靈的基質(zhì)效應(yīng)為40%～63%，丁草胺的基質(zhì)效應(yīng)為98%～109%。撲草凈和二甲戊靈的基質(zhì)效應(yīng)波動(dòng)較大，所以該試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)曲線采用空白樣品基質(zhì)提取添加標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法。

3小結(jié)

該研究主要是選擇合適的提取劑，再利用固相萃取凈化、氣相色譜質(zhì)譜檢法檢測(cè)海洋沉積物樣品中的除草劑，方案中對(duì)提取劑、萃取劑以及固相萃取小柱都進(jìn)行了優(yōu)化，并選擇合適量的吸附劑含量以及洗脫劑。樣品采用先后用?15 mL乙酸乙酯和15 mL正己烷超聲波萃取2次，提取液在旋蒸蒸干后加二氯甲烷∶正己烷∶丙酮（2∶1∶1，V/V/V）的洗脫液，將洗脫液轉(zhuǎn)移至中性氧化鋁固相萃取小柱洗脫，另在固相萃取小柱中加0.2 g活性炭凈化，用氣相色譜質(zhì)譜儀分析，得出數(shù)據(jù)計(jì)算回收率。通過樣品的加標(biāo)回收檢測(cè)得到，8種除草劑的回收率為93%～112%;該方法具有方便、精確度高、靈敏度高、機(jī)體干擾小和準(zhǔn)確性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足海洋沉積物樣品檢測(cè)的要求，并可進(jìn)一步應(yīng)用于土壤樣品檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)

[1]梁麗娜，郭平毅，李奇峰.中國除草劑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、面臨的問題及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005，21（10）：321-323.

[2]徐蔣來，胡乃娟，張政文，等.兩種除草劑對(duì)稻田土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響[J].水土保持通報(bào)，2015，35（4）：168-171.

[3]羅方方，王艷君，葉玫，等.氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定漁業(yè)水質(zhì)中8種除草劑的殘留量[J].漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展，2015，36（4）：132-138.

[4]吳柳，豆小文，孔維軍，等.阿特拉津殘留快速檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J].分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2017，33（6）：879-884.

[5]GAO Y P，F(xiàn)ANG J G，ZHANG J H，et al.The impact of the herbicide atrazine on growth and photosynthesis of seagrass，Zostera marina（L.），seedlings[J].Marine pollution bulletin，2011，62（8）：1628-1631.

[6]DANION M，LE FLOCH S，LAMOUR F，et al.Effects of in vivo chronic exposure to pendimethalin on EROD activity and antioxidant defenses in rainbow trout（Oncorhynchus mykiss）[J].Ecotoxicology and environmental safty，2014，99：21-27.

[7]DANION M，LE FLOCH S，KANAN R，et al.Effects of in vivo chronic exposure to pendimethalin/Prowl 400on sanitary status and the immune system in rainbow trout（Oncorhynchus mykiss）[J].Science of the total environment，2012，424：143-152.

[8]李衛(wèi)建，聶志強(qiáng)，蔡彥明，等.氣相色譜法同時(shí)測(cè)定農(nóng)田土壤中13種三嗪類除草劑殘留量的方法研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（1）：211-215.

[9]李愛強(qiáng)，陳軍，張宗祥.高效液相色譜法測(cè)定土壤中三嗪類除草劑[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2008，20（3）：44-46.

[10]楊志富，高川，韋婧，等.固相萃取-高效液相色譜法同時(shí)檢測(cè)土壤中4種咪唑啉酮類除草劑殘留[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)，2014，16（4）：433-438.

[11]CAMINO-SNCHEZ F J，ZAFRA-GMEZ A，P-REZ-TRUJILLO J P，et al.Validation of a GC-MS/MS method for simultaneous determination of 86 persistent organic pollutants in marine sediments by pressurized liquid extraction followed by stirbar sorptive extraction[J].Chemosphere，2011，84（7）：869-881.

[12]平華，馬智宏，王紀(jì)華，等.分散固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定農(nóng)田土壤中12種除草劑殘留[J].農(nóng)藥，2015，54（2）：122-125.

[13]王曉春，劉慶龍，楊永亮.高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定農(nóng)田土壤中31種三嗪類除草劑殘留[J].分析化學(xué)，2014，42（3）：390-396.

[14]XU X Q，YANG H H，WANG L，et al.Analysis of chloroacetanilide herbicides in water samples by solid - phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry[J].Analytica chimica acta，2007，591（1）：87-96.

[15]任傳博，田秀慧，張華威，等.固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定海水中13種三嗪類除草劑殘留[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào)，2013，34（6）：353-361.

[16]張華威，劉慧慧，田秀慧，等.凝膠色譜-固相萃取-氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定水產(chǎn)品中9種三嗪類除草劑[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào)，2015，36（2）：177-184.

[17]陳溪，劉夢(mèng)遙，曲世超，等.海產(chǎn)品、底泥、海水中撲草凈藥物殘留量的液相色譜 - 串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)[J].化學(xué)通報(bào)，2013，76（2）：183-186.

[18]MATUSZEWSKI B K，CONSTANZER M L，CHAVEZ-ENG C M.Strategies for the assessment of matrix effect in quantitative bioanalytical methods based on HPLC-MS/MS[J].Analytical chemistry，2003，75（13）：3019-3030.

[19]李佩佩，張小軍，嚴(yán)忠雍，等.免疫親和柱凈化-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)魚蝦中3-甲基-喹噁啉-2-羧酸[J].食品科學(xué)，2016，37（24）：257-261.