戴娟 郝青 郭遠明 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15 mL正己烷和15 mL乙酸乙酯超聲波萃取,再經中性氧化鋁固相萃取小柱(1 g,6 mL)凈化,用DB-35MS毛細管氣相色譜柱分離質譜檢測器檢測。[結果]8種除草劑的質量濃度在5~500 μg/L與相應的峰面積呈線性關系。對樣品進行加標回收試驗,回收率為93%~112%。[結論]該方法可以用于海洋沉積物中8種除草劑的檢測。
關鍵詞固相萃取;除草劑;沉積物;氣相色譜質譜法
中圖分類號X?592文獻標識碼A
文章編號0517-6611(2019)18-0204-03
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2019.18.056
開放科學(資源服務)標識碼(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
除草劑是一種在農業(yè)生產生活中的常見農藥。2,4-D是第一個被合成的有機除草劑,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,中國農藥市場的除草劑產品有近百種。三嗪類、酰胺類的除草劑如莠去津、撲草凈、乙草胺、丁草胺等,對魚類、甲殼類有高毒性。有研究表明,大規(guī)模使用除草劑會對漁業(yè)水質、沉積物和生物體造成傷害,對生態(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、乙草胺的殘留可對水產養(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環(huán)境和生物的影響在20世紀90年代被美國環(huán)保局定為B-2類致癌物質;三氮苯類除草劑阿特拉津,有類似于苯環(huán)的結構,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,其活性可保持數(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物和人類激素的分泌和代謝,干擾內分泌系統(tǒng),引發(fā)相關疾病[6-7]。由于生產生活的需要,這些除草劑仍在使用,當然對環(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)活動中常見的除草劑,在近幾年仍具有現(xiàn)實意義和研究價值。
據(jù)目前的研究來看,國內外對除草劑的研究一直沒有間斷,現(xiàn)在了解到的檢測方法有氣相色譜法[8]、液相色譜法[9-10]、氣相色譜質譜法[11]和液相色譜串聯(lián)質譜法[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,質譜分析方法前處理的優(yōu)點是條件簡單、選擇性好、檢測限低,與其他比較起來氣相色譜質譜儀維護簡單,使用成本較低,被廣泛使用于痕量經超聲提取和固相萃取凈化的樣品。該研究采用氣相色譜質譜法測定海洋沉積物中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-質譜聯(lián)用儀(美國Agilent科技有限公司);R-215旋轉真空蒸發(fā)儀(瑞士Buchi公司);Centrifuge5810臺式高速離心機(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),采集時間為2017年4月,經冷凍干燥、研磨、過篩后密封保存于干燥器內待檢測。
1.1.3標準品。8種除草劑標準品: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。試驗用水為二次蒸餾水。
1.2標準儲備液配制
1.2.1標準儲備液。8種除草劑100 mg/L標準溶液用移液槍各取300 μL,置于容量瓶中,加27 600 μL的正己烷溶液,配制成1 mg/L的除草劑標準溶液,儲存于4 ℃的冰箱中。
1.2.2標準工作溶液。取1 mg/L標準溶液,配制成濃度梯度為20、50、100、200、500 μg/L的標準溶液。
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,用離心機以5 000 r/min的轉速離心5 min,提取上層清液于旋蒸瓶中。樣品中再加?15 mL 正己烷,重復以上操作,提取上層清液于相應的旋蒸瓶中。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,將濃縮的提取液轉移至萃取柱中,加入4 mL洗脫液進行洗脫。將收集到的濾液進行氮吹,用1 mL正己烷定容,使用渦旋振蕩器振蕩確保檢測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,用氣質聯(lián)用儀測定。
1.4氣相色譜-串聯(lián)質譜分析條件
色譜柱的規(guī)格是30 m×0.25 mm×0.25 μm,并進行分離分析,載氣使用高純氮氣(純度為99.99%),選用EI離子源,選擇離子掃描模式(SIM),脈沖不分流方式進樣,進樣量為1 μL,進樣口溫度為280 ℃,四級桿溫度為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,結果發(fā)現(xiàn)(圖2),使用15 mL正己烷+15 mL乙酸乙酯萃取時,8種除草劑的濃度和回收率都相對較高(98%~105%),而使用15 mL正己烷+15 mL丙酮萃取時,整體的回收率相對較低(68%~102%)。因此試驗中依次采取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
沉積物樣品基質較為復雜,所以選擇合適的固相萃取柱凈化試樣,減少對儀器的污染和檢測物質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。在農殘檢測中,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。此次試驗對比了同等容量的3種柱子在相似的凈化條件下對試樣中雜質的去除效率及8種除草劑的回收率,結果表明(圖3),使用硅膠SPE小柱時,8種除草劑的回收率為68%~83%;使用弗洛里硅土SPE小柱時回收率相對較低,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。
經過比對分析數(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,加標回收率高。最終,試驗中選用1 g中性氧化鋁SPE小柱。
2.3洗脫劑的選擇試驗中使用1 g中性氧化鋁固相萃取小柱,關于洗脫劑的選擇,進行了多組對比試驗,結果表明(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,除了氟樂靈、二甲戊靈和丁草胺的回收率相對較高(108%、109%、95%),莠去津、西碼津、乙草胺、甲草胺、撲草凈的回收率相對較低(4%~49%)。最終洗脫時先加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
配制除草劑標準工作溶液,準確移取適量除草劑標準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種除草劑標準混合工作溶液,供氣相色譜-質譜分析,以標準溶液中被測組分峰面積為縱坐標、被測組分濃度為橫坐標繪制標準曲線,計算得出回歸方程及決定系數(shù)(R2)。結果發(fā)現(xiàn),8種除草劑標準工作溶液線性范圍均為5~500 μg/L,此方法線性范圍廣,均達到相關標準,R2為0.997~0.999。
2.5樣品分析分別對待檢的海洋沉積物進行分析檢測,檢測結果見表1。結果表明,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基質分析
參照Matuszewski等[18]建立的方法考察基質效應的影響,選擇幾個沉積物作為代表,每個樣品做6個平行樣,分別測定了8種除草劑標準品溶液的色譜峰面積和(S1)和空白樣品基質提取液添加標準溶液后的色譜面積(S2),以S2/S1(%)的比值來評價絕對基質效應[19]。試驗結果表明,氟樂靈的基質效應為97%~102%,莠去津的基質效應為99%~108%,西瑪津的基質效應為99%~107%,甲草胺的基質效應為99%~108%,乙草胺的基質效應為99%~106%,撲草凈的基質效應為68%~97%,二甲戊靈的基質效應為40%~63%,丁草胺的基質效應為98%~109%。撲草凈和二甲戊靈的基質效應波動較大,所以該試驗的標準曲線采用空白樣品基質提取添加標準溶液的方法。
3小結
該研究主要是選擇合適的提取劑,再利用固相萃取凈化、氣相色譜質譜檢法檢測海洋沉積物樣品中的除草劑,方案中對提取劑、萃取劑以及固相萃取小柱都進行了優(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,用氣相色譜質譜儀分析,得出數(shù)據(jù)計算回收率。通過樣品的加標回收檢測得到,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、機體干擾小和準確性好等優(yōu)點,能夠滿足海洋沉積物樣品檢測的要求,并可進一步應用于土壤樣品檢測。
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