加速溶劑萃取-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定葉菜類蔬菜種植土壤中5種殺蟲劑的殘留量

(甘肅省定西市環(huán)境監(jiān)測站,定西 743000)

葉菜類蔬菜是指以植物肥嫩的葉柄、葉片作為食用部位的蔬菜,葉菜類蔬菜種類繁多,按栽培特點(diǎn)可分為普通葉菜、香辛葉菜和結(jié)球葉菜,人們常食用的小白菜、莧菜、大白菜、菠菜、生菜、芹菜、蔥等,均屬于葉菜類蔬菜。我國是蔬菜種植大國,現(xiàn)階段年種植產(chǎn)量已超6億t,葉菜類蔬菜無論在農(nóng)村還是在城郊均有大量種植,是種植面積最大的一類蔬菜,因其生長周期短、病蟲害較多,為保障蔬菜的成活率,在葉菜類蔬菜生長過程中常會(huì)用到殺蟲劑。啶蟲脒、茚蟲威、氯蟲苯甲酰胺、辛硫磷、異菌脲等殺蟲劑是防治葉菜類蔬菜病蟲害常用到的殺蟲劑。據(jù)統(tǒng)計(jì),殺蟲劑在使用的過程中,實(shí)際起到殺蟲作用的僅約15%～20%,其余部分的殺蟲劑分別存在于空氣、水體、土壤中,隨著雨水遷移等水系統(tǒng)的循環(huán),最終大部分殺蟲劑殘留在土壤系統(tǒng)中,破壞土壤系統(tǒng)的微生物循環(huán)等,對環(huán)境造成污染[1-2],因此加強(qiáng)對葉菜類蔬菜種植土壤中殺蟲劑殘留的監(jiān)測[3-4],具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

測定土壤中殺蟲劑的前處理方法主要有液液萃取[5-7]、固相萃取[8-9]、凝膠凈化色譜[10-11]和加速溶劑萃取[12-15]等。液液萃取前處理過程冗長,測定效率低,試劑使用量大,對環(huán)境友好度低;固相萃取多為人工操作,效率較低;凝膠凈化色譜儀器昂貴,不能批量處理樣品,方法推廣度較差;加速溶劑萃取具有萃取速率快、試劑用量少、可批量處理等優(yōu)點(diǎn),是近階段較多用于土壤樣品前處理的方法。本工作采用加速溶劑萃取-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定葉菜類蔬菜種植土壤中啶蟲脒、茚蟲威、氯蟲苯甲酰胺、辛硫磷、異菌脲等5種殺蟲劑的殘留量。本方法具有簡便、準(zhǔn)確、快速等優(yōu)點(diǎn),適用于土壤樣品中殺蟲劑殘留的監(jiān)測。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Thermo TRACE 1300型氣相色譜儀;Thermo ISQ 型質(zhì)譜儀;Dionex ASE 300 型加速溶劑萃取儀;MTN 型氮吹儀。

啶蟲脒、茚蟲威、氯蟲苯甲酰胺、辛硫磷、異菌脲標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:100 mg·L-1。

5種殺蟲劑的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:10.0 mg·L-1,分別移取100 mg·L-1的啶蟲脒、茚蟲威、氯蟲苯甲酰胺、辛硫磷、異菌脲標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液各1 mL,置于10 mL容量瓶中,用適量丙酮溶解并定容,搖勻。

丙酮、正己烷均為色譜純;無水硫酸鈉、硅藻土均為分析純。

1.2 儀器工作條件

1)加速溶劑萃取條件 萃取溶劑為丙酮與正己烷以體積比2∶3 組成的混合液;萃取壓力10.0 MPa;萃取溫度80 ℃;沖洗體積為50%池體積;循環(huán)次數(shù)為3;吹掃時(shí)間60 s,靜態(tài)萃取時(shí)間4 min。

2)色譜條件 HP-5MS 色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25μm);載氣為氦氣(純度99.999%);碰撞氣為氬氣(純度99.999%);進(jìn)樣口溫度240℃;流量1.5 mL·min-1;進(jìn)樣方式為不分流,進(jìn)樣量1μL。柱升溫程序:初始溫度60 ℃,以20 ℃·min-1速率升溫至180 ℃,保持6 min;以15 ℃·min-1速率升溫至260 ℃,保持8 min。

3)質(zhì)譜條件 電子轟擊離子源(EI),電離電壓70 e V;接口溫度260℃,離子源溫度270℃;掃描方式為多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式;溶劑延遲時(shí)間3.2 min。其余質(zhì)譜參數(shù)見表1。

表1 質(zhì)譜參數(shù)Tab.1 MS parameters

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品采集

隨機(jī)采集葉菜類蔬菜種植的土壤樣品,去除石塊、雜草、植物根莖等雜物,自然風(fēng)干,粉碎機(jī)粉碎后,過180μm(80目)篩。

1.3.2 萃取

取過篩后的土壤樣品10.00 g,加入無水硫酸鈉和硅藻土各5 g,置于研缽中研磨均勻。取研細(xì)后的樣品放入萃取池中,按加速溶劑萃取條件進(jìn)行萃取,并收集萃取液。將收集到的萃取液用氮?dú)獯抵两?溫度控制60 ℃),待凈化。

1.3.3 凈化

將弗羅里矽柱用丙酮與正己烷以體積比2∶3組成的混合液5 mL 預(yù)淋洗,當(dāng)溶劑液面到柱吸附層表面時(shí),立即倒入上述待凈化溶液,用15 mL 刻度離心管接受洗脫液,用丙酮與正己烷以體積比2∶3組成的混合液5 mL沖洗燒杯后淋洗弗羅里矽柱,并重復(fù)一次。將盛有淋洗液的離心管置于氮吹儀上,于水浴50 ℃蒸發(fā)至近干,用丙酮定容至1.0 mL,按色譜條件和質(zhì)譜條件進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

按色譜條件和質(zhì)譜條件對5種殺蟲劑的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定,色譜圖見圖1。

圖1 5種殺蟲劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of mixed standard solution of 5 pesticides

2.2 質(zhì)譜條件的選擇

土壤樣品基質(zhì)復(fù)雜,目標(biāo)物含量低,直接采用全掃描模式無法找到目標(biāo)離子。試驗(yàn)對10.0 mg·L-1的5種殺蟲劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液以全掃描模式進(jìn)行全掃描,得到各目標(biāo)物的前體離子和質(zhì)譜圖。初步設(shè)定前體離子的掃描方法,然后對各產(chǎn)物離子進(jìn)行二級掃描,選擇響應(yīng)最高的一對離子對作為定量離子對,再選擇兩對離子對作為定性離子對。為排除干擾,也可選擇靈敏度相對較高的離子作為定量離子。試驗(yàn)還對碰撞能量等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以保證各離子靈敏度達(dá)到最佳狀態(tài)。試驗(yàn)選擇的質(zhì)譜條件見1.2節(jié)。

2.3 萃取方法的選擇

農(nóng)藥前處理是整個(gè)農(nóng)藥測定的關(guān)鍵步驟,前處理方法的選擇,對保證農(nóng)藥測定結(jié)果的準(zhǔn)確性及方法的靈敏度有非常重要的影響。目前農(nóng)藥殘留測定用到的萃取方法有液液萃取、固相萃取(SPE)和加速溶劑萃取(ASE)等。液液萃取人工耗時(shí)長、萃取效率低,且萃取過程中需接觸大量有毒試劑,損害操作者身體健康,并對自然環(huán)境造成污染;固相萃取多為人工操作,處理效率較低;加速溶劑萃取簡單、快速,溶劑使用量較少,可滿足大批量處理樣品的要求,且回收率較高。試驗(yàn)采用液液萃取、固相萃取和加速溶劑萃取等3 種萃取方法對加標(biāo)量為0.5 mg·kg-1的空白葉菜類蔬菜種植土壤樣品進(jìn)行萃取,萃取方法對5 種殺蟲劑回收率的影響見表2。

表2 萃取方法對5種殺蟲劑回收率的影響Tab.2 Effect of extraction method on recovery of 5 pesticides %

由表2可知:加速溶劑萃取的回收率最好。試驗(yàn)在樣品前處理中選用加速溶劑萃取。

2.4 萃取溶劑的選擇

萃取溶劑至關(guān)重要,它直接決定樣品的凈化程度和目標(biāo)物的洗脫效果。采用萃取溶劑時(shí),一般遵循“相似相溶”原理。目標(biāo)物種類較多、極性相差較大時(shí),一般采用混合溶劑能取得較好的萃取效果。丙酮、正己烷為農(nóng)藥殘留最常用的萃取溶劑,試驗(yàn)將這兩種溶劑混合,考察了丙酮、正己烷體積比依次為1∶1,2∶3,1∶2時(shí)對目標(biāo)物的萃取效果。萃取溶劑對5種殺蟲劑回收率的影響見表3。

表3 萃取溶劑對5種殺蟲劑回收率的影響Tab.3 Effect of extraction solvent on recovery of 5 pesticides %

由表3 可知:丙酮、正己烷體積比為2∶3 時(shí),5種殺蟲劑的回收率最好。試驗(yàn)選擇萃取溶劑為丙酮與正己烷以體積比2∶3組成的混合液。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

分別移取10.0 mg·L-1的5種殺蟲劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液適量,配制成0.05,0.1,0.5,1.0,2.0,5.0 mg·L-1的5 種殺蟲劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,按色譜條件和質(zhì)譜條件進(jìn)行測定。以5種殺蟲劑的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。5種殺蟲劑的質(zhì)量濃度均在0.05～5.0 mg·L-1內(nèi)與其對應(yīng)的峰面積呈線性關(guān)系,線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表4。

根據(jù)3倍信噪比計(jì)算方法的檢出限(3S/N),結(jié)果見表4。

表4 線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限Tab.4 Linear regression equations,correlation coefficients and detection limits

根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2763《食品中農(nóng)藥最大殘留限量》及相關(guān)測定標(biāo)準(zhǔn)的要求,啶蟲脒在食品中的殘留量不得超過1.5 mg·kg-1、茚蟲威不得超過2.0 mg·kg-1、氯蟲苯甲酰胺不得超過20 mg·kg-1、辛硫磷不得超過0.05 mg·kg-1、異菌脲不得超過0.2 mg·kg-1。本方法的檢出限遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)的檢出限。

2.6 精密度和回收試驗(yàn)

按試驗(yàn)方法對空白土壤樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),加標(biāo)量依次為0.5,1.0,2.0 mg·kg-1,平行測定6次,計(jì)算回收率和測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見表5。

由表5可知:回收率為76.9%～100%,RSD 為1.5%～4.1%。

2.7 樣品分析

按試驗(yàn)方法對某地區(qū)10處不同葉菜類蔬菜種植土壤樣品進(jìn)行分析。結(jié)果顯示:隨機(jī)抽檢的樣品中均未檢出上述5種殺蟲劑。

本工作建立了加速溶劑萃取-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定葉菜類蔬菜種植土壤中5種殺蟲劑殘留量的方法。本方法具有前處理簡單、自動(dòng)化程度高、測定結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn),適用于土壤中農(nóng)藥殘留的監(jiān)測。

表5 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.5 Results of tests for precision and recovery(n＝6)%