SPE-LC MS MS法測(cè)定包裝飲用水中30種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留

徐志華 唐冬梅 劉超 張小剛 孫洪峰

摘 要：采用全自動(dòng)固相萃?。⊿PE）技術(shù)，建立了LC/MS/MS法測(cè)定包裝飲用水中30種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的定性定量方法。本法采用C18固相萃取柱進(jìn)行樣品的凈化富集，以磷酸三苯酯作為回收率指示物，優(yōu)化儀器參數(shù)條件，在多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）模式下進(jìn)行有機(jī)磷殘留化合物的定性定量。該方法的檢出限：0.026 1～6.451 6 ng·L-1;加標(biāo)回收率范圍：62.9%～114.5%;相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍：0.2%～9.9%。結(jié)果表明，該方法靈敏度高、具有良好的精密度和準(zhǔn)確度;且因采用基質(zhì)匹配法建立標(biāo)準(zhǔn)曲線能有效消除被測(cè)樣品中其他物質(zhì)的干擾，滿足包裝飲用水中痕量有機(jī)磷農(nóng)藥多殘留同時(shí)檢測(cè)的要求。相比傳統(tǒng)GC、GC-MS、GC-MS/MS該方法具備更強(qiáng)的定性能力，更低的檢測(cè)極限，更加適用于包裝飲用水中痕量有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的分析檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：水;有機(jī)磷;固相萃取;LC-MS/MS;磷酸三苯酯

Abstract：A method for the determination of 30 organophosphorus pesticide residues in packaged water by LC/MS/MS is established by auto solid phase extraction （SPE）. The method uses C18 solid phase extraction column for sample purification and enrichment and uses triphenyl phosphate as a recovery indicator. After optimizing the instrument parameters， the method performs qualitative and quantitative determination in the multiple reaction monitoring（MRM） mode. The method detection limits are 0.026 1～6.451 6 ng·L-1; recovery of actual samples are 62.9%～114.5% and the relative standard deviations are 0.2%～9.9%. All of these results show that this method has high sensitivity， good stability and high accuracy. Moreover， it can effectively eliminate the interference of other substances in the samples. So it meets the requirements for the detection of organic phosphorus pesticide residues in packaged water. Compared with GC， GC-MS and GC-MS/MS method， it has better qualitative ability and detection limits， so it can meet the trace detection of organophosphorus pesticides in packaged water better.

Key words：Water; Organophosphorus pesticides; Solid phase extraction; LC-MS/MS; Triphenyl phosphate

有機(jī)磷農(nóng)藥具有高效、廣譜、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，是防治水稻螟蟲(chóng)、飛虱、棉鈴蟲(chóng)等多種農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的主要品種。有機(jī)磷農(nóng)藥的深入研發(fā)和生產(chǎn)推動(dòng)了我國(guó)農(nóng)藥工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也為保障我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了巨大貢獻(xiàn)。然而由于有機(jī)磷農(nóng)藥的廣泛使用，大量的農(nóng)藥殘留在土壤、植物以及大氣環(huán)境等環(huán)境介質(zhì)中，通過(guò)降雨、沉降與徑流的沖刷，滲透到附近的水體或直接流入江河、湖泊和海洋，造成地下水和地面水的水質(zhì)污染[1]。被污染的水源有可能經(jīng)再次處理后以自來(lái)水，包裝飲用水的形式被人類(lèi)飲用，長(zhǎng)此以往勢(shì)必會(huì)對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生影響，因此建立一種能快速、方便、準(zhǔn)確、靈敏的分析檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的方法十分重要。

目前，水中有機(jī)磷農(nóng)藥的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法有GB 13192-1991《水質(zhì) 有機(jī)磷農(nóng)藥的測(cè)定氣相色譜法》[2]、GB/T 4552-2003《水、土中有機(jī)磷農(nóng)藥測(cè)定的氣相色譜法》[3]，這兩種方法修訂的年代比較久遠(yuǎn)，方法中的技術(shù)手段相對(duì)落后，定性能力不足，定量靈敏度、準(zhǔn)確度較低，不能滿足大體積水樣的多組分檢測(cè)要求。因此如何提高水中有機(jī)磷殘留分析的靈敏度及準(zhǔn)確度引起了廣大分析工作者的關(guān)注，目前常見(jiàn)的方法包括有氣相色譜法、高效液相色譜法、GC-MS法、GC-MS-MS法等，然而隨著綠色環(huán)保產(chǎn)品的提出，有機(jī)磷農(nóng)藥也逐漸邁向環(huán)保型，這就意味著殘留量會(huì)更低，檢測(cè)難度更大，勢(shì)必要求運(yùn)用靈敏度、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性更高的檢測(cè)器來(lái)滿足痕量檢測(cè)的需求。本文的LC-MS/-MS法具有上述優(yōu)點(diǎn)，且前處理固相萃取方法是一種低成本高效率的樣品前處理技術(shù)[3]，可用于多基質(zhì)的農(nóng)藥殘留類(lèi)別，更能滿足水中有機(jī)磷農(nóng)藥的痕量檢測(cè)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

三重四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜儀（API 5500，美國(guó)AB SCIEX公司）;超高效液相（1290，安捷倫公司）;自動(dòng)固相萃取儀（Autotrace 280，賽默飛世爾公司）;固相萃取柱（HyperSep C18 1.0 g/6 mL，賽默飛世爾公司）;色譜柱（SB-C18 2.1×100 mm RRHD 1.8 μm，安捷倫公司）;氮吹濃縮儀（DC24H-RT，上海安譜科技股份公司）;疏水性PTFE針式濾器（13 mm/0.22 μm，上海安譜科技股份公司）。

1.1.2 試劑

有機(jī)磷混合標(biāo)準(zhǔn)品（100 mg·L-1，天津阿爾塔科技有限公司）;磷酸三苯酯標(biāo)準(zhǔn)品（100 mg·L-1，Dr E）;甲醇（HPLC-MS級(jí)，CNW）;乙腈（HPLC-MS級(jí)，CNW）;甲酸（LC-MS級(jí)，CNW）;超純水（Millipore純水機(jī)制備）

1.2 儀器條件

1.2.1 液相條件

柱溫30 ℃;進(jìn)樣量5 μL;流速0.3 mL·min-1;流動(dòng)相A（0.1%甲酸水溶液）;流動(dòng)相B（0.1%甲酸乙腈溶液）;梯度洗脫條件見(jiàn)表1。

1.2.2 質(zhì)譜條件

電噴霧離子源（ESI）;正離子模式（Positive）;多反應(yīng)監(jiān)測(cè)掃描模式（MRM）;離子源電壓：5 500 V;離子源溫度：550 ℃;氣簾氣：40 psi;碰撞氣：8 psi;離子源Gas1：55 psi;離子源Gas2：55 psi;碰撞氣：氮?dú)?駐留時(shí)間：10 msec;質(zhì)譜優(yōu)化后參數(shù)及各化合物保留時(shí)間見(jiàn)表2。

1.2.3 自動(dòng)固相萃取儀條件

分別用15 mL超純水，10 mL甲醇活化C18小柱;設(shè)置自動(dòng)固相萃取儀Autotrace 280樣品加載體積為500 mL，加載速率10 mL·min-1;樣品加載完成后保持1 min;然后緩氮?dú)饬鞲稍镄≈?5 min，氮?dú)鈮毫?0 psi;干燥完成后用25 mL甲醇洗脫并收集洗脫液;洗脫完成后保持1 min;最后甲醇清洗儀器進(jìn)樣系統(tǒng)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液與標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

分別移取1 mL有機(jī)磷及磷酸三苯酯標(biāo)準(zhǔn)品溶液至2個(gè)10 mL容量瓶中，甲醇定容至10 mL，即得濃度為10 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，4 ℃冰箱保存;移取適量的有機(jī)磷及磷酸三苯酯儲(chǔ)備液用空白樣品基質(zhì)液逐級(jí)配制成濃度為0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 μg·L-1和50.0 μg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)曲線系列溶液，基質(zhì)曲線現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.3.2 樣品處理

準(zhǔn)確量取500 mL待測(cè)樣品，加入50 μL濃度為100 μg·L-1磷酸三苯酯溶液（此時(shí)樣品中濃度0.01 μg·L-1），必要時(shí)可同時(shí)加入適量標(biāo)準(zhǔn)品溶液混勻，考察樣品回收率;混勻樣品后按上述自動(dòng)固相萃取儀步驟富集洗脫樣品;將收集到的洗脫液氮吹濃縮至約0.5 mL，甲醇定容至1 mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 定性分析

根據(jù)各有機(jī)磷化合物色譜峰的保留時(shí)間（RT）及MRM離子對(duì)比例進(jìn)行定性分析。各化合物的色譜圖見(jiàn)圖1;保留時(shí)間及MRM離子對(duì)信息，見(jiàn)表2。

2.2 洗脫溶劑的選擇

本文先后采用乙酸乙酯∶二氯甲烷（1∶1）、甲醇作為C18小柱的洗脫溶劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)證乙酸乙酯∶二氯甲烷（1∶1）與甲醇均具備良好的洗脫效果。但因乙酸乙酯及二氯甲烷的特性，其作為洗脫溶劑需吹干溶劑后甲醇復(fù)溶進(jìn)樣，該過(guò)程要求溶劑吹干后立即轉(zhuǎn)移復(fù)溶，過(guò)度氮吹會(huì)導(dǎo)致回收率偏低;而甲醇作為洗脫溶劑只需吹至近干甲醇定容后即可進(jìn)樣，過(guò)程的靈活性增大。考慮到多樣品一起前處理的可控，本文選擇甲醇作為洗脫溶劑。

2.3 基質(zhì)效應(yīng)的影響

基質(zhì)效應(yīng)是指標(biāo)本中除分析物以外的其他成分對(duì)分析物測(cè)定值的影響和干擾[4]。本文選取空白水樣通過(guò)上述前處理流程后獲取的基質(zhì)溶液作為標(biāo)準(zhǔn)品的稀釋液，其稀釋獲得的標(biāo)準(zhǔn)品稱(chēng)為基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品;另取一定量的標(biāo)準(zhǔn)品以甲醇試劑為稀釋液配制成與基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品濃度相同的標(biāo)準(zhǔn)品溶液，稱(chēng)為試劑標(biāo)準(zhǔn)品。

儀器依次分析檢測(cè)溶劑標(biāo)準(zhǔn)品和基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品，記錄峰面積，根據(jù)公式（1）計(jì)算各化合物不同樣品濃度水平下的基質(zhì)效應(yīng)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

（1）式（1）中，ME-基質(zhì)效應(yīng);A-基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積;B-試劑標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積。若ME>1，則表示基質(zhì)對(duì)該化合物存在基質(zhì)增強(qiáng)的影響;若ME=1，則表示基質(zhì)對(duì)該化合物不存在影響;若ME<1，則表示基質(zhì)對(duì)該化合物存在基質(zhì)抑制的影響[5]。

由表3可知，表中所列化合物在上機(jī)濃度1、5、10 μg·L-1和20 μg·L-1（相當(dāng)于樣品中濃度0.002、0.010、0.020 μg·L-1和0.040 μg·L-1）水平下基質(zhì)效應(yīng)的影響稍有差別，但在各濃度水平下的表現(xiàn)行為基本保持一致，即低濃度水平表現(xiàn)為基質(zhì)抑制，高濃度水平也表現(xiàn)為抑制效應(yīng);其次表3數(shù)據(jù)表明所列化合物基本表現(xiàn)為較弱的基質(zhì)抑制效應(yīng)，但苯硫磷、丙硫磷表現(xiàn)為較強(qiáng)的基質(zhì)抑制效應(yīng)，氯唑磷則表現(xiàn)為極強(qiáng)的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng);此外由表3可知樣品回收率指示物磷酸三苯酯在上機(jī)濃度為5 μg·L-1（樣品中濃度0.01 μg·L-1）的水平下幾乎不存在基質(zhì)效應(yīng)，所以本文回收率指示物磷酸三苯酯監(jiān)控濃度水平定為上機(jī)濃度為5 μg·L-1（樣品中濃度0.01 μg·L-1）。

2.4 線性范圍與檢出限

依據(jù)1.3所述實(shí)驗(yàn)方法配制系列濃度梯度的基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中保棉磷、伏殺硫磷的濃度梯度范圍為1、2、5、10、20 μg·L-1和50 μg·L-1，其余28種有機(jī)磷化合物及磷酸三苯酯的濃度梯度范圍為0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 μg·L-1和20.0 μg·L-1，以各濃度對(duì)應(yīng)的峰面積外標(biāo)法進(jìn)行線性回歸，計(jì)算相關(guān)系數(shù)。另以空白基質(zhì)液逐步稀釋低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，確定3倍信噪比對(duì)應(yīng)的濃度為儀器檢出限，10倍信噪比對(duì)應(yīng)的濃度為儀器定量限，然后分別將儀器檢出限及儀器定量限代入方法中，計(jì)算獲得方法檢出限及方法定量限，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn)，30種OPPs的線性良好，靈敏度高。

2.5 準(zhǔn)確度和精密度

在已知空白的水樣中添加一定量的標(biāo)準(zhǔn)品制作濃度分別為0.002、0.010、0.020 μg·L-1的加標(biāo)樣品，按1.3實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行前處理，每個(gè)濃度水平平行處理3次，檢測(cè)結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理，獲得水中有機(jī)磷各化合物3種濃度水平下的平均加標(biāo)回收率范圍和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可見(jiàn)，除倍硫磷、甲拌磷、丙硫磷外其余27種OPPs的回收率范圍在62.9%～114.5%，其中有超過(guò)80%的OPPs回收率大于70%;相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍在0.2%～9.9%，均小于10%，由此表明該方法除倍硫磷、甲拌磷、丙硫磷外其余27種OPPs均具有較好的準(zhǔn)確度和精密度。

同時(shí)由表4可見(jiàn)倍硫磷、甲拌磷、丙硫磷回收率較低，其中倍硫磷、丙硫磷的回收率結(jié)果與白雪媛[6]用C18固相萃取膜測(cè)定地下水中82種農(nóng)藥測(cè)試方法開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的研究結(jié)果相一致，其回收率分別為50.8%、50.9%;甲拌磷有文獻(xiàn)表明極性很大，C18固相萃取柱不能完全有效富集[7]。綜上可知，該方法并不適用于水中倍硫磷、甲拌磷、丙硫磷殘留量的定量檢測(cè)，僅可用于定性參考。

2.6 實(shí)際樣品的檢測(cè)

應(yīng)用本方法對(duì)收集到的市售知名品牌的16個(gè)種類(lèi)（涉及12個(gè)國(guó)內(nèi)外品牌商）的包裝飲用水進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果均未檢出OPPs。為考察本方法針對(duì)實(shí)際樣品的應(yīng)用，選取其中3個(gè)種類(lèi)的樣品分別添加0.002、0.010、0.020 μg·L-1濃度的目標(biāo)物，經(jīng)檢測(cè)，回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均處在表4范圍內(nèi)，表明本方法完全適用于實(shí)際包裝飲用水中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量的分析檢測(cè)。

3 結(jié)論

本文建立了SPE-LC-MS-MS法對(duì)包裝飲用水中30種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其中27種有機(jī)磷農(nóng)藥的方法定量限范圍0.0261～6.451 6 ng·L-1，回收率范圍62.9%～114.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍0.2%～9.9%，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。此外本文亦證明了倍硫磷、甲拌磷、丙硫磷3種有機(jī)磷農(nóng)藥不適用該法進(jìn)行分析檢測(cè)，但必要時(shí)可用于此3種農(nóng)藥的定性分析。綜上所述，本法相對(duì)傳統(tǒng)方法靈敏度、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性更優(yōu)，且采用的自動(dòng)固相萃取方法是一種低成本高效率的樣品前處理技術(shù)，更能滿足水中有機(jī)磷農(nóng)藥的痕量檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭 虹，劉 闖，楊玉竹.毛細(xì)管柱氣相色譜法測(cè)定水中13種有機(jī)磷農(nóng)藥的方法研究[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2009，26（2）：216-218.

[2]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.GB 13192-1991 水質(zhì) 有機(jī)磷農(nóng)藥的測(cè)定氣相色譜法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1991.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T 4552-2003 水、土中有機(jī)磷農(nóng)藥測(cè)定的氣相色譜法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[4]羅俊霞，符建偉，李德瑜，等.14種有機(jī)磷農(nóng)藥在9種蔬菜中的基質(zhì)效應(yīng)研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（23）：5858-5862.

[5]秦珊珊.農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留分析方法研究及基質(zhì)效應(yīng)探討[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2015.

[6]白雪媛.地下水中82種農(nóng)藥測(cè)試方法開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2017.

[7]王乙震，孟憲智，羅 陽(yáng)，等.SPE-GC/MS/MS測(cè)定地表水中有機(jī)磷農(nóng)藥[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2016，39（8）：94-98.