多壁碳納米管凈化-氣相色譜法測定瓜菜中六六六和滴滴涕殘留研究

李解　樊磊

摘要 ? ?本文建立了超聲波提取、固相萃取凈化、氣相色譜-電子捕獲檢測器法（GC-ECD）同時測定瓜菜中α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、p.p′-DDE、p.p′-DDD、p.p′-DDT和o.p′-DDT等8種有機氯農(nóng)藥殘留的方法。樣品用丙酮+正己烷（體積比1∶1）混合溶液超聲提取，采用自制多壁碳納米管/弗羅里硅土固相萃取柱凈化，GC-ECD測定，外標(biāo)法定量。結(jié)果表明，8種有機氯農(nóng)藥在0.5～500.0 μg/L濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r均大于0.999;添加水平在1.25～100.00 μg/kg時，回收率在81.5%～113.2%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=5）在2.29%～14.48%之間，檢出限為0.1～0.6 μg/kg，定量限為1.25～5.00 μg/kg。該方法操作簡單，前處理凈化效果好，具有較好的準(zhǔn)確度、精密度和靈敏度，適用于同時測定瓜菜中8種有機氯農(nóng)藥。

關(guān)鍵詞 ? ?多壁碳納米管;固相萃取;氣相色譜法;滴滴涕;六六六;瓜菜

中圖分類號 ? ?S481+.8 ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼 ? ?B

文章編號 ? 1007-5739（2020）19-0110-04

六六六和滴滴涕屬有機氯類農(nóng)藥，曾作為高效廣譜殺蟲劑在全球范圍內(nèi)廣泛使用。但此類化合物毒性強，具有“三致”毒性以及免疫、神經(jīng)、內(nèi)分泌干擾等多種毒性效應(yīng)[1]，雖然20世紀(jì)70年代后期在全世界范圍內(nèi)禁用，由于很難降解，至今在土壤[2]、水體[3]、大氣[4]、食物樣品[5]等多種介質(zhì)中仍頻繁檢出，部分地區(qū)殘留量仍然較高，嚴(yán)重威脅人類健康。因此，開展此類農(nóng)藥殘留的檢測研究意義重大。

在六六六和滴滴涕農(nóng)藥殘留分析方法中，樣品的前處理是其檢測的關(guān)鍵，常用的前處理技術(shù)有索氏提取[6]、QuEChERS[7]、加速溶劑萃取[8]、固相萃取[5-6]、固相微萃取[9]等，其中，固相萃取是目前應(yīng)用較多的前處理技術(shù)之一。由于固相萃取的效果顯著受萃取填料性質(zhì)的影響，因而發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用新型萃取材料是該技術(shù)研究重點之一。碳納米管是一種新型納米碳材料，具有獨特的中空結(jié)構(gòu)和大比表面積等特征[10]，近年來在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[11]，并獲得了優(yōu)異的效果，但在瓜類蔬菜中滴滴涕和六六六殘留檢測上的研究報道較少。本文以黃瓜為瓜菜樣品代表，采用多壁碳納米管作為固相萃取主要填料，與氣相色譜-電子捕獲檢測器法（GC-ECD）聯(lián)用，建立了同時準(zhǔn)確測定4種六六六（α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六）和4種滴滴涕（p.p′-DDE、p.p′-DDD、p.p′-DDT、o.p′-DDT）殘留量的方法。該方法各項技術(shù)指標(biāo)均滿足檢測要求，為瓜菜中8種有機氯農(nóng)藥的同時檢測提供了參考方法。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?儀器與試劑

主要試驗儀器：7890A氣相色譜儀，配電子捕獲檢測器（ECD）及Chemstation工作站（美國Agilent公司），KQ-500DE超聲波清洗器（昆山超聲儀器公司），HSC-24B氮吹儀（天津恒奧科技公司）。

主要試劑：農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六、p.p′-DDE、p.p′-DDD、p.p′-DDT、o.p′-DDT，質(zhì)量濃度均為100 mg/L，購于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護科研監(jiān)測所。多壁碳納米管（長度為10～30 μm，外徑為10～20 nm）（南京先豐納米材料科技有限公司）;弗羅里硅土（農(nóng)殘級）（美國ROE公司）;正己烷（色譜純，瑞典歐普森）;氯化鈉、丙酮（分析純，上海國藥集團）;無水MgSO4（分析純），使用前于620 ℃下灼燒4 h。試驗用水為去離子水。

1.2 ? ?試驗方法

1.2.1 ? ?標(biāo)準(zhǔn)溶液配制。根據(jù)8種待測農(nóng)藥在ECD檢測器上的響應(yīng)值，取p.p′-DDE、β-六六六單標(biāo)溶液各0.5 mL，o.p′-DDT、p.p′-DDT單標(biāo)溶液各1.0 mL，其余農(nóng)藥單標(biāo)溶液各0.25 mL于10 mL容量瓶中，用正己烷定容，得混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液，放置于4 ℃冰箱待用。使用時，分別用正己烷、空白基質(zhì)提取液逐級稀釋，配制不同質(zhì)量濃度的溶劑和基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.2.2 ? ?固相萃取小柱制備。弗羅里硅土填料經(jīng)620 ℃烘燒4 h后冷卻備用，使用前經(jīng)130 ℃烘燒2 h，然后加入5%水去活化。采用干法裝柱，取6 mL固相萃取小柱，由下至上依次裝入篩板、1 g弗羅里硅土和0.03 g多壁碳納米管填料、篩板，壓實，小柱待用。

1.2.3 ? ?樣品前處理。樣品按四分法取樣，勻漿后備用。

提取：準(zhǔn)確稱取試樣3.0 g至50 mL塑料離心管中，加入7.5 mL丙酮+正己烷（體積比1∶1）溶液和1 g氯化鈉，渦旋2 min，超聲波法提取15 min，加入2 g無水MgSO4，渦旋2 min，于8 000 r/min下離心4 min，移取上清液于另一潔凈的離心管中，樣品殘渣按上述操作重復(fù)提取1次，合并2次提取液，準(zhǔn)確移取5 mL氮吹濃縮至約1 mL，待凈化。

凈化：將固相萃取小柱用10 mL丙酮+正己烷（體積比1∶9）溶液預(yù)淋洗后，棄去流出液，加入待凈化樣品溶液，重力過柱。用10 mL丙酮+正己烷（體積比為1∶9）溶液洗滌溶解樣品的離心管，并淋洗小柱，收集全部流出液，在70 ℃水浴下氮吹至近干，用正己烷定容至1 mL，混勻，過0.22 μm濾膜后，供GC-ECD測定。

1.2.4 ? ?氣相色譜條件。色譜柱為DB-1701（30.00 m×0.32 mm×0.25 μm）;進樣口溫度為250 ℃;升溫程序為150 ℃保持0.5 min，然后以8 ℃/min升溫至240 ℃，再以3 ℃/min升至260 ℃保持2 min;ECD檢測器溫度為300 ℃;載氣為高純氮氣，流速為1.7 mL/min;進樣量為1.0 μL，不分流進樣。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?色譜條件選擇

根據(jù)待測農(nóng)藥的性質(zhì)，通過改變色譜柱種類（DB-1701、HP-5）、進樣口溫度（220、230、240、250 ℃）、載氣流速（1.0、1.2、1.5、1.7 mL/ min）、升溫程序等條件，觀察各農(nóng)藥的信號強度和分離分析情況，最終選擇1.2.4氣相色譜條件。在此色譜條件下，標(biāo)準(zhǔn)溶液和實際樣品溶液色譜圖如圖1所示?？梢钥闯?，8種農(nóng)藥在15 min內(nèi)能夠完全分離且峰型較好，組分出峰處沒有明顯的干擾雜峰，表明色譜條件選擇合適。

2.2 ? ?前處理條件選擇

超聲法操作簡單，可實現(xiàn)多個樣品同步處理，故選擇該方式提取樣品。有機氯農(nóng)藥屬于弱極性化合物，適合用非極性的正己烷為提取劑，同時加入適量的丙酮，可增強對樣品的滲透性，提高萃取效率。比較了丙酮+正己烷（體積比1∶1）、丙酮+正己烷（體積比1∶2）作為提取劑對8種有機氯農(nóng)藥加標(biāo)回收率的影響。結(jié)果顯示，采用上述2種提取劑時，8種農(nóng)藥的回收率分別為85.6%～110.2%、76.3%～95.5%，故選擇丙酮+正己烷（體積比1∶1）為提取劑;進一步試驗了其用量分別為15 mL和30 mL時對待測農(nóng)藥加標(biāo)回收率的影響（圖2），發(fā)現(xiàn)兩者的回收率相差不大，分別為89.8%～114.7%、89.7%～112.7%，均滿足農(nóng)藥殘留檢測的要求[12]，為減少溶劑的消耗，選擇提取劑用量為15 mL。

采用固相萃取小柱凈化樣品，比較了商品化的弗羅里硅土柱和自制的多壁碳納米管/弗羅里硅土柱對樣品提取液的凈化效果。試驗發(fā)現(xiàn)，提取液通過商品化弗羅里硅土柱凈化，洗脫液呈淡黃色，存在色素干擾;通過自制多壁碳納米管/弗羅里硅土柱凈化，色素類物質(zhì)被多壁碳納米管吸附，洗脫液澄清透明，有效減少了色素干擾，故選擇自制的多壁碳納米管/弗羅里硅土柱進行固相萃取凈化。比較10 mL體積比分別為1∶1和1∶9的丙酮+正己烷混合溶液作為洗脫劑對8種有機氯農(nóng)藥洗脫效果的影響。從圖3可以看出，采用體積比分別為1∶1和1∶9的丙酮+正己烷混合溶液洗脫劑洗脫，8種有機氯農(nóng)藥的回收率分別為81.9%～108.0%、89.9%～108.7%，后者總體優(yōu)于前者，故選擇10 mL丙酮+正己烷（體積比1∶9）混合溶液作為洗脫劑。

2.3 ? ? 基質(zhì)效應(yīng)分析

取1.2.1中不同質(zhì)量濃度的溶劑和基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進行測定，通過比較2條標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率判斷基質(zhì)效應(yīng)（ME）的強弱。當(dāng)|ME|<20%時，為弱基質(zhì)效應(yīng)，無須采取補償措施;當(dāng)20%≤|ME|≤50%時，為中等程度基質(zhì)效應(yīng)，需采取措施補償基質(zhì)效應(yīng);當(dāng)|ME|>50%時，為強基質(zhì)效應(yīng)，需采取措施補償基質(zhì)效應(yīng)[13]。計算公式如下：

ME（%）=（基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率/溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率-1）×100

從表1可以看出，8種待測農(nóng)藥的|ME|值均在20%以內(nèi)，為弱基質(zhì)效應(yīng)。因此，本方法采用純?nèi)軇┡渲茦?biāo)準(zhǔn)溶液進行定量分析。

2.4 ? ?方法線性范圍、檢出限及定量限

按本方法色譜條件，對8種待測農(nóng)藥的溶劑標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進行測定，以各農(nóng)藥組分的峰面積（y）對質(zhì)量濃度（x）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性范圍、回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表1。結(jié)果表明，8種農(nóng)藥在各自濃度范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)在0.999 1～0.999 9之間。對最低添加水平的樣品進行前處理和測定，以色譜圖中信噪比的3倍確定各農(nóng)藥的檢出限，以最小添加濃度確定其定量限（表1）。

2.5 ? ?方法的回收率及精密度

以空白黃瓜為代表基質(zhì)，在高、中、低3個水平下進行添加回收試驗，每個添加水平做5次平行，分別測得回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。8種待測農(nóng)藥的平均回收率為81.5%～113.2%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.29%～14.48%（表2）， 表明方法可靠、穩(wěn)定。

2.6 ? ?樣品測定

從當(dāng)?shù)爻匈徺I黃瓜、西葫蘆、絲瓜等瓜菜樣品，按本試驗方法進行測定，未檢出待測農(nóng)藥殘留。同時分別添加中等水平的8種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液進行添加回收試驗，結(jié)果見表3。8種農(nóng)藥的添加回收率在85.9%～116.6%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在3.05%～15.80%之間，符合農(nóng)藥殘留分析的要求[12]，說明該方法具有一定的普及性。

3 ? ?結(jié)論

本文以新型納米材料多壁碳納米管和弗羅里硅土為填料，通過自制固相萃取小柱，與GC-ECD法聯(lián)用測定瓜菜中8種典型有機氯農(nóng)藥的殘留量，獲得了較好的分析結(jié)果。在優(yōu)化的檢測條件下，方法的回收率為81.5%～113.2%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=5）小于14.5%，檢測限為0.1～0.6 μg/kg，定量限為1.25～5.00 μg/kg，具有較好的準(zhǔn)確度、精密度和靈敏度，適用于瓜菜中8種有機氯農(nóng)藥同時準(zhǔn)確測定。

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