加速溶劑萃取-GC-MS/MS法測(cè)定土壤中18種農(nóng)藥殘留

劉昌運(yùn)，蘭玉賢*

1. 畢節(jié)市生態(tài)環(huán)境突發(fā)事件應(yīng)急中心（畢節(jié) 551700）；2. 龍里縣龍山鎮(zhèn)農(nóng)林水綜合服務(wù)中心（黔南 522730）

耕地是農(nóng)民賴(lài)以生存的根基，更是確保廣大人民群眾糧食供給安全的重要保障[1]。近年來(lái)，由于部分生產(chǎn)者違規(guī)、超量、不合理施用農(nóng)藥獸藥，導(dǎo)致市售各類(lèi)商品中的農(nóng)藥、獸藥殘留超標(biāo)等問(wèn)題不斷浮現(xiàn)，給消費(fèi)者生命財(cái)產(chǎn)安全、市場(chǎng)消費(fèi)信心、企業(yè)生產(chǎn)效益帶來(lái)嚴(yán)重影響[2-3]。土壤中的農(nóng)藥殘留可能會(huì)帶來(lái)作物富集的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也能較為客觀地反映作物施用農(nóng)藥的情況[4]。因此，建立土壤中農(nóng)藥殘留量的快速檢測(cè)方法，對(duì)于保障農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、提高市場(chǎng)信心、助推鄉(xiāng)村振興具有重要意義。目前，農(nóng)藥提取常見(jiàn)的方法有加速溶劑萃取、超聲提取、固相萃取及QuEChERS方法。因加速溶劑萃取技術(shù)具有萃取速度快、溶劑用量少、選擇性高、受基體影響小等特點(diǎn)[5]，在農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。試驗(yàn)采用加速溶劑萃取技術(shù)（ASE）結(jié)合氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對(duì)土壤中18種農(nóng)藥殘留同時(shí)檢測(cè)分析。該方法具有抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、檢出限低等特點(diǎn)，為土壤中農(nóng)藥殘留檢測(cè)提供了一種簡(jiǎn)單、高效、可靠的定量檢測(cè)方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

土壤，采樣自貴州省六盤(pán)水市某農(nóng)戶(hù)；乙腈，色譜純，美國(guó)TIDE公司；正己烷，色譜純，美國(guó)Fisher公司；甲苯（優(yōu)級(jí)純）、二氯甲烷（色譜純），德國(guó)Merck公司；WondaPak QuEChERS（WQ）提取鹽試劑包Ⅱ，美國(guó)Agilent公司；環(huán)氧七氯標(biāo)準(zhǔn)品、18種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)品，純度≥98.0%，德國(guó)Dr. Ehrenstorfer公司；0.22 μm有機(jī)相微孔濾膜，天津博納艾杰爾科技有限公司；WQ凈化管Ⅰ（150 mg PSA，900 mg MgSO4）、WQ凈化管Ⅱ（150 mg PSA，15 mg GCB和885 mg MgSO4）、WQ凈化管Ⅲ（400 mg PSA，400 mg C18和1 200 mg MgSO4）、WQ凈化管Ⅳ（400 mg PSA，400 mg C18，200 mg GCB和1 200 mg MgSO4），美國(guó)Agilent公司。

TQ 8050氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀（配AOC-20i+s自動(dòng)進(jìn)樣器），日本島津公司；Nimbus系列分析天平，英國(guó)艾德姆公司；ST-M 200組織研磨儀，北京旭鑫儀器設(shè)備有限公司；XHF-D新芝高速均質(zhì)器，上海泰坦科技股份有限公司；NACHTC-18通用高速離心機(jī)，杰懋萬(wàn)得福（中山）生物科技有限公司；RV 3艾卡旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，艾卡（廣州）儀器設(shè)備有限公司；Biotage全自動(dòng)氮吹濃縮儀，拜泰齊貿(mào)易（上海）有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

以?xún)?nèi)標(biāo)溶液配制方法為例：稱(chēng)取10 mg環(huán)氧七氯標(biāo)準(zhǔn)品，用正己烷定容至100 mL，得到100 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)品A液；取1 mL標(biāo)準(zhǔn)品A液，用正己烷定容至10 mL，即得10 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)品B液。內(nèi)標(biāo)溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液均置于2~4 ℃冷藏備用。

18種混合農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：分別稱(chēng)取10 mg農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品于100 mL容量瓶中，用正己烷定容至刻度，即得質(zhì)量濃度100 μg/mL混合農(nóng)藥C液，取1 mL混合農(nóng)藥C液于10容量瓶中，用正己烷定容至刻度，即得質(zhì)量濃度10 μg/mL混合農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，于2~4 ℃冷藏保存。

1.2.2 樣品的制備

1.2.2.1 樣品的預(yù)處理

將土壤樣品自然風(fēng)干，去除植物殘?bào)w（如雜草、植物根莖葉等）、碎石等雜物，用土壤研磨儀粉碎后，過(guò)0.180 mm直徑篩，備用。

1.2.2.2 樣品加速溶劑萃取

稱(chēng)取10 g（精確至0.001 g）土壤粉末，與7 g氟羅里硅藻土混合，移入34 mL的加速溶劑萃取池中，再向萃取池中加入WQ提取鹽試劑包Ⅱ（4 g無(wú)水MgSO4，1.5 g醋酸鈉），在10.34 MPa壓力、80 ℃條件下，加熱5 min，用乙腈靜態(tài)萃取3 min，循環(huán)2次，然后用池體積60%的乙腈（20.4 mL）沖洗萃取池，并用氮?dú)獯祾?00 s，萃取完畢后，將萃取液混勻，待凈化。

1.2.2.3 樣品凈化

取8 mL上述待凈化液，轉(zhuǎn)移到WQ凈化管Ⅱ（400 mg PSA，400 mg C18，200 mg GCB和1 200 mg MgSO4）中，渦旋5 min，在6 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心10 min，取2 mL上清液，氮吹至近干，加入0.1 mL質(zhì)量濃度為10 μg/mL環(huán)氧七氯內(nèi)標(biāo)溶液（ISTD），用乙酸乙酯定容至1 mL，過(guò)0.22 μm有機(jī)相微孔濾膜，供GC-MS/MS分析。

1.2.3 色譜-質(zhì)譜條件

VF-1701ms毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），初始溫度70 ℃，保持1 min，以15 ℃/min的速率升溫至180 ℃，保持2 min，再以10 ℃/min的速率升溫至270 ℃，保持8 min。載氦氣（純度≥99.999%），流速1.15 mL/min，進(jìn)樣口溫度280 ℃，不分流，溶劑延遲時(shí)間3 min，進(jìn)樣量1 μL。色譜-質(zhì)譜接口溫度285 ℃，電子轟擊源70 eV，離子源溫度290 ℃，載氬氣（純度≥99.999%），檢測(cè)器電壓（相對(duì)于調(diào)諧結(jié)果）0.5 kV，多反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 環(huán)氧七氯及18種農(nóng)藥組分CAS號(hào)、MRM參數(shù)

接表1

1.2.4 提取條件優(yōu)化

由于提取溶劑、凈化材料、提取液體積等因素對(duì)土壤樣品前處理的效果影響較大，因此對(duì)提取溶劑（三水平：正己烷、乙腈和二氯甲烷）、凈化材料（四水平：WQ凈化管Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ）、提取液體積（三水平：4，6和8 mL）開(kāi)展單因素試驗(yàn)。以加標(biāo)回收率、凈化率（以加標(biāo)回收率計(jì)算）為主要考察指標(biāo)，選擇回收率較高、易操作、危害低、污染輕的提取溶劑、凈化材料、提取液體積作為提取、凈化條件。

1.2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制

為消除基質(zhì)影響，以1.2.2所得的陰性土壤提取液，將質(zhì)量濃度為10 μg/mL的混合農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)液稀釋至質(zhì)量濃度0.05，0.10，0.20，0.50和1.00 μg/mL。由于提取液中環(huán)氧七氯的質(zhì)量濃度為1 μg/mL，因此5種濃度標(biāo)準(zhǔn)液中環(huán)氧七氯的質(zhì)量濃度均為1 μg/mL。以空白基質(zhì)產(chǎn)生的3倍信噪比（S/N=3）計(jì)算檢出限，標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)如式（1）所示。

式中：Cn為目標(biāo)物的質(zhì)量濃度；C1為內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度；An為目標(biāo)物的峰面積；A1為內(nèi)標(biāo)物的峰面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)氧七氯與18種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液總離子流色譜圖

圖1 內(nèi)標(biāo)環(huán)氧七氯與18種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液總離子流色譜圖

2.2 提取溶劑對(duì)回收率的影響

由圖2可知，針對(duì)不同農(nóng)藥，正己烷、乙腈、二氯甲烷的加標(biāo)回收率分別為77.45%~96.23%，81.02%~92.36%和77.55%~93.44%，平均回收率分別為85.40%，85.77%和86.39%。3種試劑均符合GB/T 27404—2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測(cè)》要求，但正己烷對(duì)有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥提取率較低，二氯甲烷毒性較高，長(zhǎng)期接觸影響實(shí)驗(yàn)人員的健康[6-7]；乙腈對(duì)農(nóng)藥回收能力較強(qiáng)，且對(duì)土壤中作物殘留的色素和油脂提取率低，可有效降低基質(zhì)干擾，因此選擇乙腈作為提取溶劑。

圖2 不同提取溶劑對(duì)18種農(nóng)藥回收率的影響

2.3 凈化管對(duì)凈化率的影響

由圖3可知，針對(duì)不同農(nóng)藥，凈化管Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ的加標(biāo)回收率分別為75.25%~91.23%，72.25%~94.26%，75.12%~102.36%和78.21%~91.25%，平均回收率分別為83.11%，84.18%，93.63%和84.64%。同時(shí)，經(jīng)查閱文獻(xiàn)得知，凈化管Ⅲ中的PSA可有效去除樣品提取液中的色素等雜質(zhì)[8]。因此，選擇凈化管Ⅲ處理樣品提取液。

圖3 不同凈化試劑盒處理后土壤中農(nóng)藥回收率

2.4 提取液對(duì)凈化率的影響

由圖4可知，針對(duì)不同農(nóng)藥，4，6和8 mL的加標(biāo)回收率分別為74.02%~90.12%，78.99%~102.65%和80.11%~103.23%，平均回收率分別為81.09%，88.17%和89.49%。在凈化劑計(jì)量固定的情況下，大部分農(nóng)藥的回收率與樣品凈化液的體積變化呈正相關(guān)，但增速逐漸降低。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，凈化后液體顏色的深淺也與凈化液的體積變化呈正相關(guān)，可能會(huì)污染檢測(cè)設(shè)備中的離子源、色譜柱。因此，選擇吸取6 mL提取液進(jìn)行凈化。

圖4 不同體積凈化液對(duì)土壤中農(nóng)藥回收率的影響

2.5 線(xiàn)性關(guān)系及方法檢出限

由表2可知，18種農(nóng)藥在0.05~1.00 μg/mL質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線(xiàn)性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)R2≥0.998，檢出限為0.011 40~0.521 4 μg/kg，均符合GB/T 27404—2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測(cè)》要求。

表2 18種農(nóng)藥的線(xiàn)性回歸方程及檢出限

2.6 準(zhǔn)確度與精密度

取土壤陰性樣品進(jìn)行加標(biāo)試驗(yàn)，加標(biāo)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.01，0.10和0.50 mg/kg，每個(gè)水平做6次平行試驗(yàn)，以加標(biāo)回收率、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（SRSD）考察方法的準(zhǔn)確度、精密度。由圖5可知，分別向土壤陰性樣品中添加0.010，0.10和0.50 mg/kg的3水平加標(biāo)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其18種農(nóng)藥平均回收率為76.25%~101.22%，SRSD為1.25%~9.12%，符合GB/T 27404—2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測(cè)》及農(nóng)業(yè)部公告2386號(hào)《農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制指南》要求。因此，試驗(yàn)所建立的檢測(cè)方法科學(xué)可行，可用于實(shí)際樣品的檢測(cè)。

圖5 土壤中農(nóng)藥的加標(biāo)回收率和δRSD（n=6）

2.7 實(shí)際樣品的檢測(cè)

采用試驗(yàn)建立的方法測(cè)定土壤樣品中的18種農(nóng)藥殘留，結(jié)果見(jiàn)表3。樣品中有5種農(nóng)藥呈陽(yáng)性，分別是敵敵畏（0.025 mg/kg）、對(duì)硫磷（0.019 mg/kg）、馬拉硫磷（0.241 mg/kg）、δ-六六六（0.028 mg/kg）和殺螟硫磷（0.035 mg/kg），其余13種農(nóng)藥未達(dá)檢出限。

表3 土壤樣品中18種農(nóng)藥的檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)論

試驗(yàn)采用加速溶劑萃取結(jié)合QuEChERS法凈化土壤樣品，聯(lián)合氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜-內(nèi)標(biāo)法，建立了快速檢測(cè)土壤中的18種農(nóng)藥殘留的定量檢測(cè)方法。萃取溶劑采用乙腈，凈化條件為凈化管Ⅲ（400 mg PSA，400 mg C18和1 200 mg MgSO4），凈化體積為6 mL。在此條件下，0.01，0.1和0.50 mg/kg的加標(biāo)質(zhì)量下，回收率為76.25%~101.22%，SRSD為1.25%~9.12%，檢出限為0.011 40~0.521 4 μg/kg。該方法具有凈化效果好、重復(fù)性強(qiáng)、靈敏度高等優(yōu)勢(shì)，在分析土壤等復(fù)雜樣品時(shí)，能有效地消除基質(zhì)干擾，減少假陽(yáng)性的檢出率，簡(jiǎn)化樣品前處理過(guò)程，降低分析成本。