離子色譜法測(cè)定地下水中的草甘膦含量

蔣園園，施雨瑤，徐 蕾

（1.江蘇省徐州環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,江蘇 徐州 221000；2.南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖南 衡陽(yáng) 421001；3.江蘇省生態(tài)環(huán)境地下水監(jiān)測(cè)監(jiān)控與污染預(yù)警重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 徐州 221000）

0 引言

草甘膦（英文簡(jiǎn)稱GLY），是一種廣譜類(lèi)有機(jī)磷除草劑，具有高效、低毒的特性，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)。由于草甘膦極性大易溶于水，不溶于有機(jī)溶劑，易與人體內(nèi)的膽堿酯酶結(jié)合，可引起神經(jīng)系統(tǒng)類(lèi)疾病，嚴(yán)重的話會(huì)導(dǎo)致昏迷、中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻痹甚至是死亡[1]，因此建立快速檢測(cè)地下水中草甘膦的方法具有重要意義。我國(guó)GB 5479—2006 《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定飲用水中草甘膦的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限制為0.7 mg/L。

目前，文獻(xiàn)報(bào)道水中草甘膦的分析方法主要有高效液相色譜法[2－3]、分光光度法[4]、離子色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法[5]、離子色譜法[6]等。測(cè)定草甘膦主要采用的方法是高效液相色譜法，由于草甘膦化合物結(jié)構(gòu)中無(wú)特征的吸收峰[7]，需要采取柱前或柱后衍生化，萃取和濃縮步驟，衍生化過(guò)程繁瑣、耗時(shí)且柱后生成物不穩(wěn)定，衍生試劑對(duì)人體有害[1－8]，與離子色譜法測(cè)定水中草甘膦方法過(guò)程簡(jiǎn)便易操作、快速、靈敏、準(zhǔn)確相比，突出離子色譜法測(cè)定水中草甘膦的巨大優(yōu)勢(shì)。本文根據(jù)GB 5759—2006 《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[9]、HJ/T 141—2018 《城鎮(zhèn)供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》[6]和HJ 1071—2019 《水質(zhì) 草甘膦的測(cè)定 高效液相色譜法》[10]的標(biāo)準(zhǔn)，選用瑞士萬(wàn)通940 陰離子色譜儀，運(yùn)用瑞士萬(wàn)通英藍(lán)樣品前處理技術(shù)（MISP）和Dosino自動(dòng)淋洗液配制系統(tǒng)開(kāi)展了對(duì)地下水中草甘膦的測(cè)定方法研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果該方法自動(dòng)化程度高、靈敏度高、準(zhǔn)確性好、分離速度快、干擾少、前處理方法簡(jiǎn)單易操作。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

瑞士萬(wàn)通離子色譜儀（型號(hào)：940），919 IC Autosampler plus 自動(dòng)進(jìn)樣器，色譜柱型號(hào)：Metrosep A Supp 5－250/4.0：陰離子保護(hù)柱型號(hào)：Metrosep A Supp 4/5 Guard 4.0；28509010 電導(dǎo)檢測(cè)器：抑制器：MSMⅡ化學(xué)抑制器+MCS 二氧化碳抑制器：英藍(lán)在線超濾裝置；800 Dosino 自動(dòng)淋洗液模塊：FA1004電子天平(上海良平儀器有限公司)；Magic Net 3.0中文版色譜工作站；Na2CO3（日本東京nacalai tesque試藥特級(jí)）；NaHCO3(日本東京nacalai tesque 試藥特級(jí))；H2SO4(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，優(yōu)級(jí)純)。

本實(shí)驗(yàn)所有溶液均用電阻率≥1825MΩ·m（25℃）的超純水配制（艾科實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)Exceed－Aa－32型），為無(wú)草甘膦的高純水；草甘膦分析標(biāo)準(zhǔn)品，純度99.5%（aladdin），草甘膦有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司）。

1.2 試驗(yàn)條件

色譜條件：瑞士萬(wàn)通940 離子色譜儀；淋洗液c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）=6∶8，再生液為100 mmol/L的H2SO4：淋洗液流速0.80 mL/min：進(jìn)樣體積250 μL；柱溫45℃；程序運(yùn)行時(shí)間20 min；根據(jù)色譜峰的相對(duì)保留時(shí)間定性，峰面積定量。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

先準(zhǔn)確稱取0.100 g 草甘膦標(biāo)準(zhǔn)品于棕色100 mL 容量瓶中，標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為1 000 mg/L。將質(zhì)量濃度為1 000 mg/L 的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋為10.0 mg/L 的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。吸取0.05，0.10，0.20，0.40，1.00，2.00，4.00，10.00 mL 的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)使用液于100 mL 容量瓶中，加去離子水稀釋定容至標(biāo)線、搖勻，配制成一系列不同濃度的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)溶液，質(zhì)量濃度分別為0.005，0.010，0.020，0.040，0.100，0.200，0.400，1.00 mg/L。

1.4 樣品采集、保存和儲(chǔ)藏

（1）樣品采集應(yīng)按照HJ/T 91 和HJ/T 164 的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行樣品的采集。用棕色樣品瓶采集，樣品應(yīng)滿瓶采集。

（2）樣品的保存和儲(chǔ)藏

地下水樣采集后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行分析，如不能，應(yīng)將樣品放于0～4℃冷藏環(huán)境下避光保存，7 d 內(nèi)要完成對(duì)樣品的分析。

1.5 樣品測(cè)定

運(yùn)用瑞士萬(wàn)通英藍(lán)樣品前處理技術(shù) （MISP）和Dosino 自動(dòng)淋洗液配制系統(tǒng)對(duì)地下水樣品進(jìn)行分析，將含有草甘膦的標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜圖與實(shí)際樣品色譜圖進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)保留時(shí)間定性，根據(jù)峰面積或者峰高定量。草甘膦的標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜圖見(jiàn)圖1。草甘膦的保留時(shí)間為16.50 min，峰形較好，無(wú)明顯拖尾，符合正態(tài)分布。

圖1 草甘膦標(biāo)準(zhǔn)樣品離子色譜(質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1)

1.6 抗干擾試驗(yàn)

按照GB/T 5750—2001《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范常規(guī)項(xiàng)目限制要求3倍量加入地下水中常見(jiàn)的4種干擾陰離子，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可以看出，大于等于草甘膦3倍量的F－，Cl－，NO3－，SO42－4種陰離子均不干擾草甘膦的測(cè)定，且與草甘膦保留時(shí)間間隔較遠(yuǎn)，說(shuō)明本方法有較好的選擇性。

圖2 草甘膦和4種常見(jiàn)地下水陰離子F-，Cl-，NO3-，SO42-離子色譜

2 結(jié)果與討論

2.1 流動(dòng)相濃度及流速的選擇

2.1.1 流動(dòng)相濃度的選擇

萬(wàn)通940 陰離子色譜儀主要采用抑制型電導(dǎo)檢測(cè)器測(cè)定水質(zhì)中的陰離子，因此Na2CO3和NaHCO3是首選的淋洗液，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)改變Na2CO3和NaHCO3的濃度比例來(lái)確定檢測(cè)草甘膦的最佳實(shí)驗(yàn)條件。本次實(shí)驗(yàn)中，首先固定了流動(dòng)相流速0.80mL/min，嘗試改變c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）的比例，分別為0∶20，1∶18，2∶16，4∶12，6∶8，8∶4，10∶0，對(duì)比了系統(tǒng)壓力P、草甘膦保留時(shí)間、與其它幾種陰離子的分離度等條件，確定了c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）最佳比例為6∶8，草甘膦出峰時(shí)間為16.5 min，系統(tǒng)柱壓為13.1 MPa，很好避免了抑制器過(guò)飽和以及系統(tǒng)壓力過(guò)大引起管路泄露的問(wèn)題[11]。

2.1.2 流動(dòng)相流速的選擇

固定淋洗液c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）=6∶8，改變淋洗液流速為0.60，0.65，0.70，0.75，0.80，0.85，0.90 mL/min。系統(tǒng)柱壓大小與草甘膦在色譜柱中的保留時(shí)間見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)系統(tǒng)流速為0.80 mL/min，淋洗液c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）=6∶8 時(shí)，保留時(shí)間最短，柱壓適中，為最佳流速，從而避免了流動(dòng)相濃度和流速過(guò)大導(dǎo)致的基線電導(dǎo)過(guò)大的問(wèn)題，也避免了基線電導(dǎo)過(guò)大引起方法檢出限測(cè)定不準(zhǔn)確的弊端[12－13]。

表1 系統(tǒng)、流速對(duì)柱壓和保留時(shí)間的影響

2.2 方法的線性關(guān)系及方法檢出限

按照上述測(cè)定草甘膦的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，配制不同質(zhì)量濃度的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)溶液0.005，0.010，0.020，0.040，0.100，0.200，0.400，1.00 mg/L。以草甘膦標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見(jiàn)圖3。由于在空白去離子水中未檢出草甘膦，因此按照HJ 168—2010 《國(guó)家環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》 方法檢出限的一般確定方法的規(guī)定，按上述測(cè)定草甘膦的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)濃度值為估計(jì)方法檢出限值2～5倍的樣品進(jìn)行7次平行測(cè)定（n≥7），計(jì)算7 次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差（S），計(jì)算檢出限公式為MDL=3.143S，檢出限為0.002 mg/L，以檢出限的4倍為方法的測(cè)定下限為0.008 mg/L。

圖3 草甘膦標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3 準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液為66.8 mg/L 的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物有證物質(zhì)草甘膦標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋100倍平行測(cè)定7 次，計(jì)算其相對(duì)誤差分別為0.30%，RSD為0.28%。對(duì)自配的草甘膦標(biāo)準(zhǔn)濃度1.00 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)連續(xù)測(cè)定7 次，RSD為3.04%，說(shuō)明離子色譜儀測(cè)定草甘膦的方法準(zhǔn)確度和精密度都較高，符合GB/T 5750.4—2006標(biāo)準(zhǔn)，具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 準(zhǔn)確度和精密度測(cè)試結(jié)果

2.4 加標(biāo)回收

對(duì)徐州市及市轄區(qū)的5 個(gè)點(diǎn)位的不同地下水水樣進(jìn)行加標(biāo)回收測(cè)試，按本實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行7 次重復(fù)測(cè)定，計(jì)算其RSD 和回收率，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可以看出，此方法的平均回收率在86.0%～96.0%，RSD 在0.510%～2.05%，表明此方法的重現(xiàn)性和準(zhǔn)確度都較好，可以運(yùn)用940 離子色譜儀開(kāi)展對(duì)地下水中草甘膦含量的測(cè)定。

表3 樣品加標(biāo)回收率測(cè)試結(jié)果 mg·L－1

2.5 結(jié)果與討論

本文運(yùn)用了瑞士萬(wàn)通英藍(lán)樣品前處理技術(shù)（MISP）和Dosino 自動(dòng)淋洗液配制系統(tǒng)開(kāi)展了對(duì)地下水中草甘膦的測(cè)定的方法研究工作，該方法表明MISP 技術(shù)和Dosino 自動(dòng)淋洗液配制系統(tǒng)大大提高了草甘膦檢測(cè)工作的自動(dòng)化程度，提高了實(shí)驗(yàn)室工作效率。MISP 技術(shù)在樣品分析過(guò)程中展示了以下優(yōu)點(diǎn)：①可完成對(duì)含有難過(guò)濾細(xì)小顆粒物的飲用水、地下水、地表水、工藝水、廢水等樣品的前處理過(guò)程；②避免樣品帶來(lái)的外源污染和不穩(wěn)定性；③直接進(jìn)樣，在線分析。該方法采用Dosino 自動(dòng)淋洗液配制系統(tǒng)有效避免了淋洗液配制過(guò)程中的手工誤差、試劑氧化、不確定因素導(dǎo)致的錯(cuò)誤的定性和定量分析，提高了分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和工作效率。

3 結(jié)論

本文通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，選用了抗干擾能力好且分離度較好的Metrosep A Supp 5-250 陰離子分離柱，采用瑞士萬(wàn)通英藍(lán)樣品前處理技術(shù)（MISP）和Dosino 自動(dòng)淋洗液配制系統(tǒng)，選用最佳優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件c（Na2CO3）∶c（NaHCO3）=6∶8 作為淋洗液，流速為0.80 mL/min，進(jìn)樣量為250 μL，檢出限為0.002 mg/L，完全滿足CJ/T 141—2018《城鎮(zhèn)供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求，可以實(shí)現(xiàn)全程序自動(dòng)化大規(guī)模地開(kāi)展地下水中草甘膦的檢測(cè)工作。