液相色譜質(zhì)譜法快速測(cè)定水中痕量涕滅威和克百威

李利榮，張 靜，劉殿甲，吳宇峰，張肇元，王效國，張海波，許 亮

（1. 天津市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，天津300190；2. 天津天濱瑞成環(huán)境技術(shù)工程有限公司，天津300190）

涕滅威和克百威是我國廣泛使用的氨基甲酸酯類殺蟲劑。 涕滅威又稱鐵滅克，即神農(nóng)丹，屬劇毒農(nóng)藥；克百威又叫呋喃丹，屬高毒農(nóng)藥，其進(jìn)入人體后易造成急性中毒〔1〕。 由于二者具有較高的水溶性和較長的持效期（一般在土壤中半衰期為30～60 d），經(jīng)不斷的澆水灌溉及大氣干濕沉降，2 種農(nóng)藥會(huì)滲透到地下水中，以及隨地表徑流匯入飲用水源中，造成地下水和飲用水源的污染。 我國《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）地下水質(zhì)量非常規(guī)指標(biāo)及限值中規(guī)定，Ⅰ類水涕滅威和克百威均應(yīng)≤0.05 μg/L；Ⅱ類水克百威≤1.40 μg/L，涕滅威≤0.60 μg/L。 《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）中規(guī)定，克百威在集中式生活飲用水地表水源地特定項(xiàng)目中的標(biāo)準(zhǔn)限值為0.007 mg/L。歐盟飲用水水質(zhì)指令（98/83/EC）規(guī)定，飲用水中氨基甲酸酯類農(nóng)藥限值為0.1 μg/L。

目前， 測(cè)定地下水和飲用水中涕滅威和克百威常用的方法為柱后衍生HPLC/FLD（UV）法和HPLC/MS 法〔2-8〕。 HPLC/FLD（UV）法需要對(duì)目標(biāo) 物進(jìn) 行衍生，操作繁瑣、耗時(shí)較長，如GB 5750.9—2006、GB 5085.6—2007、NY/T 761—2008、EPA 632.1、EPA 8318、EPA 8321A、EPA 531.1、EPA 531.2、EN 14185-1、EN 14185-2 等。 而隨著HPLC/MS 技術(shù)的日益成熟，無需對(duì)樣品進(jìn)行衍生，根據(jù)待測(cè)物的保留時(shí)間和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行定性，特征離子對(duì)定量，即可降低方法檢出限，同時(shí)減少測(cè)定結(jié)果的假陽性，如NY/T 1679—2009、SN/T 2560—2010、SN/T 2572—2010、SN/T 3156—2012、GB 23214—2008、HJ 827—2017、EPA 538、EPA 8325 以及ASTM 7465 和ASTM 7600等。 但目前適用的地下水和飲用水中涕滅威和克百威的測(cè)定方法無論是HPLC/FLD（UV）法還是HPLC/MS 法，檢出限均高于0.1 μg/L，難以達(dá)到我國地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中Ⅰ類水限值的要求。

本研究通過優(yōu)化液相色譜和質(zhì)譜測(cè)定條件，無需萃取富集等復(fù)雜的前處理過程， 直接進(jìn)樣即可使檢出限降低，提高測(cè)定的準(zhǔn)確度和檢測(cè)效率，從而滿足我國地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Ⅰ類水中涕滅威和克百威的限值要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1290/6460 液相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜儀， 帶電噴霧離子源；色譜柱:Thermal Hypersil GOLD（C18），100 mm×2.1 mm，粒徑1.9 μm。 涕滅威（1 000 mg/L），農(nóng)業(yè)部環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心； 克百威（100 mg/L），壇墨質(zhì)檢；甲萘威-D3（內(nèi)標(biāo)，100 mg/L），LGC公司；乙腈（CH3CN），農(nóng)殘級(jí)；甲酸（HCOOH），HPLC級(jí)；乙酸銨（CH3COONH4），優(yōu)級(jí)純。 實(shí)驗(yàn)用水，新制備不含目標(biāo)物的純水。 中間混合貯備液涕滅威和克百威質(zhì)量濃度分別為4.00、1.00 mg/L， 溶劑為甲醇/水（1+1，V/V）； 混合標(biāo)準(zhǔn)使用液涕滅威和克百威質(zhì)量濃度分別為40.0、10.0 μg/L，內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)使用溶液為100 μg/L，溶劑為純水。 微孔濾膜，水系，孔徑為0.22 μm。

1.2 液相色譜條件

進(jìn)樣量20μL，柱溫30℃，流動(dòng)相流速0.3mL/min。流動(dòng)相組成:A 為2 mmol/L 乙酸銨+0.1%（以體積分?jǐn)?shù)計(jì)，下同）甲酸水溶液，B 為乙腈。 梯度洗脫程序:0～0.5 min，20%B；0.5～5.0 min，90%B；5.0～6.0 min，90%B；6～6.1 min，20%B。

1.3 質(zhì)譜條件

離子源:ESI；模式:正離子；干燥氣流量:10 L/min；溫度:300 ℃；毛細(xì)管電壓:4 000 V；檢測(cè)方式:動(dòng)態(tài)多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（Dynamic MRM）；電子倍增器電壓增益:600 eV。 最佳多反應(yīng)監(jiān)測(cè)條件見表1。 涕滅威和克百威的MRM 質(zhì)譜圖見圖1。

表1 目標(biāo)化合物的多反應(yīng)監(jiān)測(cè)條件

圖1 涕滅威和克百威MRM 質(zhì)譜圖

1.4 實(shí)際樣品采集

分別采集薊縣某地下水樣、 天津市飲用水源地于橋水庫中心表層水樣和津河某中垂線處水樣。 用預(yù)先洗滌干凈并干燥的棕色磨口玻璃瓶采集水樣，采樣瓶完全注滿不留氣泡，用錫箔紙包裹好，于0～4 ℃保存，3 d 之內(nèi)用于分析。

1.5 前處理方法

將水樣恢復(fù)至室溫， 用0.22 μm 水系微孔濾膜過濾，然后準(zhǔn)確移取1.0 mL 濾液，加入內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，混勻后，采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測(cè)。 利用保留時(shí)間和特征離子對(duì)定性，內(nèi)標(biāo)法定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 流動(dòng)相條件優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)考察了甲醇-水、甲醇-0.1%甲酸水溶液、甲醇-2 mmol/L 乙酸銨水溶液、甲醇-0.1%甲酸+2 mmol/L 乙酸銨水溶液、乙腈-0.1%甲酸+2 mmol/L 乙酸銨水溶液5 種流動(dòng)相體系，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 不同流動(dòng)相下涕滅威和克百威響應(yīng)值相對(duì)響應(yīng)對(duì)比

結(jié)果表明，當(dāng)采用甲醇-水作為流動(dòng)相時(shí)，涕滅威和克百威的響應(yīng)都較低； 甲醇-0.1%甲酸水溶液體系克百威的響應(yīng)明顯提高，涕滅威加氫峰不明顯，有明顯的加鈉峰存在，但加鈉峰響應(yīng)不穩(wěn)定；甲醇-2 mmol/L 乙酸銨水溶液體系克百威響應(yīng)低， 涕滅威加氨峰顯著提高，但響應(yīng)值明顯低于加鈉峰，克百威加氨峰響應(yīng)低；甲醇-0.1%甲酸+2 mmoL/L 乙酸銨水溶液體系涕滅威和克百威均有較高的響應(yīng)， 且相對(duì)穩(wěn)定。 由甲醇和乙腈作為流動(dòng)相對(duì)2 種目標(biāo)物響應(yīng)的差異， 發(fā)現(xiàn)2 種流動(dòng)相下目標(biāo)化合物響應(yīng)值變化不太明顯，但乙腈作為流動(dòng)相目標(biāo)物分離效果更好，基線噪音明顯降低，且內(nèi)標(biāo)物響應(yīng)值明顯提高。由于HPLC/MS 聯(lián)用技術(shù)不允許使用難揮發(fā)性的鹽作為流動(dòng)相添加劑，以免造成離子源的污染，所以無法在流動(dòng)相中添加鈉鹽以保證涕滅威加鈉峰的穩(wěn)定性。因此，選擇乙腈-0.1%甲酸+2 mmol/L 乙酸銨水溶液為流動(dòng)相。

2.2 質(zhì)譜條件優(yōu)化

由于氨基甲酸酯類化合物具有一定的極性，因此可選擇電噴霧離子源（ESI）。用兩通代替色譜柱直接進(jìn)樣，利用標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)質(zhì)譜條件進(jìn)行優(yōu)化。分別分析了正離子和負(fù)離子模式下的掃描結(jié)果， 發(fā)現(xiàn)2 種目標(biāo)物在正離子模式下有更好的響應(yīng)， 因此選擇正離子模式分析目標(biāo)物。由于涕滅威的加鈉峰不穩(wěn)定，而加氨峰響應(yīng)較低但穩(wěn)定性好， 為提高涕滅威加氨峰的響應(yīng)，需要優(yōu)化離子源參數(shù)。將4 極桿分辨率由unit 模式調(diào)整為wide 模式，以擴(kuò)大進(jìn)入離子傳輸管的離子數(shù)量；將電子倍增器電壓（EMV）增加600 eV，以提高目標(biāo)物響應(yīng)值。 對(duì)比2 個(gè)參數(shù)調(diào)整前后的變化可知， 調(diào)整后2 個(gè)化合物的響應(yīng)值提高了5 倍以上。 在優(yōu)化后的離子源條件下，涕滅威以［M+NH4］+、克百威以［M+H］+為母離子，進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜掃描。 參考?xì)W盟指令2002/657/EC，每種被測(cè)組分選擇響應(yīng)較高的2 個(gè)母離子和各自對(duì)應(yīng)的子離子進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并優(yōu)化其相應(yīng)的碰撞能量（見表1）。 不同電子倍增器電壓增益對(duì)響應(yīng)值的影響見圖3，4 極桿分辨率不同設(shè)置對(duì)響應(yīng)值的影響見圖4。

2.3 萃取法和直接進(jìn)樣法回收率比較

圖3 不同電子倍增器電壓增益對(duì)目標(biāo)物響應(yīng)值的影響

圖4 前后2 段4 極桿分辨率不同設(shè)置對(duì)響應(yīng)值的影響

由于涕滅威加氨峰響應(yīng)較低，因此考慮通過提高樣品濃縮倍數(shù)的方法，降低方法檢出限。實(shí)驗(yàn)選擇100 mL 空白樣品加標(biāo)模擬實(shí)際樣品，加標(biāo)量為涕滅威0.640 μg/L、克百威0.160 μg/L。 分別用液液萃取和固相萃取2 種方法對(duì)樣品進(jìn)行前處理， 氮吹儀濃縮試樣。根據(jù)目標(biāo)化合物的性質(zhì)，選擇二氯甲烷作為液液萃取的萃取溶劑，用量為20 mL，分2 次萃取，合并萃取液，濃縮。 固相萃取分別用HLB 固相萃取柱和C18柱（均為500 mg/6 mL），上樣速度為3~5 mL/min，洗脫速度為2~3 mL/min，分別以10 mL 甲醇、乙腈、二氯甲烷、乙腈+甲醇（1∶1）和乙腈+甲醇（7∶3）作為洗脫溶劑。 二氯甲烷萃取后濃縮時(shí)需轉(zhuǎn)換溶劑為乙腈。 HLB 柱和C18柱萃取結(jié)果未發(fā)現(xiàn)明顯差異。 表2為不同萃取方法與直接進(jìn)樣法加標(biāo)回收率測(cè)定結(jié)果比較。

表2 不同萃取方法和直接進(jìn)樣法加標(biāo)回收率比較%

由測(cè)定結(jié)果可知，對(duì)于涕滅威，萃取法回收率均小于50%、克百威均≥83%。單獨(dú)測(cè)定氮吹過程的回收率，發(fā)現(xiàn)由于甲醇和乙腈的沸點(diǎn)較高，濃縮過程需要較長時(shí)間，使得涕滅威回收率較低，在60%～70%之間，克百威回收率≥90%。 因此，萃取過程和氮吹濃縮過程都會(huì)給涕滅威造成較大損失。 對(duì)于克百威，不同萃取方法以及不同固相萃取洗脫溶劑下的回收率均大于80%。 因此，可以通過萃取法提高樣品濃縮倍數(shù)以降低克百威的方法檢出限， 但對(duì)于涕滅威則難以實(shí)現(xiàn)。 直接進(jìn)樣法由于無萃取和濃縮過程的損失，回收率最高，為93.7%～97.0%。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線

準(zhǔn)確移取5.00、10.0、20.0、40.0、80.0、160.0 μL 標(biāo)準(zhǔn)混合使用液分別置于10 mL 容量瓶中，使得涕滅威和克百威的質(zhì)量濃度分別為0.020、0.040、0.080、0.160、0.320、0.640 μg/L 和0.005、0.010、0.020、0.040、0.080、0.160 μg/L。 加入5.0 μL 內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，用純水定容后，混勻，即配制成標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)樣分析， 得到涕滅威和克百威內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線各濃度點(diǎn)濃度與響應(yīng)值之間的線性擬合結(jié)果，見表3。

結(jié)果表明，本方法中涕滅威和克百威標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均大于0.998。

表3 涕滅威和克百威測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.5 精密度和準(zhǔn)確度

樣品制備:取地下水、飲用水和地表水樣品，分別用0.22 μm 水系微孔濾膜過濾， 然后進(jìn)行液相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)。 經(jīng)檢測(cè)，3 種水樣中均未檢出目標(biāo)物。

取制備好的994 μL 地下水、991 μL 飲用水、979 μL 地表水分別置于1.5 mL 進(jìn)樣瓶中，分別加入1.00、4.00、16.0 μL 標(biāo)準(zhǔn)混合使用液，使涕滅威的加標(biāo)量分別為0.040、0.160、0.640 μg/L，克百威的加標(biāo)量分別為0.010、0.040、0.160 μg/L。 每個(gè)加標(biāo)濃度各配制7 個(gè)平行樣品，分別加入5.0 μL 內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。由測(cè)定結(jié)果計(jì)算精密度和加標(biāo)回收率，結(jié)果見表4。

表4 樣品加標(biāo)精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由測(cè)定結(jié)果可知，涕滅威和克百威在高、中、低3 種不同加標(biāo)濃度下的測(cè)定相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.2%~18.4%，加標(biāo)回收率為90.4%~102%。 涕滅威和克百威測(cè)定的準(zhǔn)確度滿足《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 91—2002）對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部質(zhì)控中準(zhǔn)確度控制的規(guī)定，即痕量有機(jī)污染物測(cè)定的準(zhǔn)確度應(yīng)控制在60%~140%。

2.6 方法檢出限

取7 份實(shí)驗(yàn)用純水， 向其中分別加入標(biāo)準(zhǔn)混合使用液和內(nèi)標(biāo)使用溶液， 使水樣品中涕滅威和克百威的質(zhì)量濃度分別為0.040、0.010 μg/L，進(jìn)行方法檢出限實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)HJ 168—2010 附錄A.1 計(jì)算方法檢出限。 測(cè)得的涕滅威和克百威的檢出限和測(cè)定下限見表5。

表5 涕滅威和克百威的方法檢出限 μg/L

由表5 可知， 涕滅威和克百威直接進(jìn)樣法測(cè)定的方法檢出限均<0.05 μg/L，滿足《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）對(duì)Ⅰ類水中涕滅威和克百威的限值要求。

2.7 實(shí)際樣品測(cè)定

測(cè)定了不同批次薊縣某地下水樣、 于橋水庫水樣和津河水樣，結(jié)果均未檢出涕滅威和克百威。

3 結(jié)論

本方法無需前處理過程， 即可獲得較高的靈敏度和較低的檢出限，能夠滿足《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）對(duì)Ⅰ類地下水中涕滅威和克百威限值≤0.05 μg/L 的要求。 該方法對(duì)實(shí)際樣品加標(biāo)測(cè)定精密度、 準(zhǔn)確度結(jié)果良好， 準(zhǔn)確度和分析效率高。

調(diào)整離子源參數(shù)，優(yōu)化色譜和質(zhì)譜條件，雖然同時(shí)會(huì)使樣品中干擾離子進(jìn)入離子傳輸管的量增大，電子倍增器壽命降低，但在現(xiàn)有的儀器條件下，該方法是通過直接進(jìn)樣即可以滿足地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Ⅰ類地下水中涕滅威和克百威限值要求的最佳方法。該方法適用于地下水、飲用水、地表水中極微量涕滅威、克百威的同時(shí)測(cè)定。