固相萃取-超高效液相色譜-三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜法測定水中4種殺菌劑

葉 霖，葛 艷，邵 娟，張洋陽

(1.鹽城市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢驗(yàn)檢測中心，江蘇 鹽城 224000； 2.南大鹽城環(huán)境檢測科技有限公司， 江蘇 鹽城 224002)

隨著人口的快速增長，人類對糧食的需求急劇增加.使用化學(xué)試劑防治害蟲和雜草，是提高糧食產(chǎn)量的重要措施之一[1].農(nóng)藥殺菌劑是一類用于防止植物或種子被真菌感染的化學(xué)物質(zhì)[2-3]，占全球農(nóng)藥市場約26%.這些農(nóng)藥的大量使用，不僅影響生物生長，還會(huì)影響包括大氣、土壤、地表水和地下水的整個(gè)環(huán)境質(zhì)量[4-5].據(jù)統(tǒng)計(jì)，殺菌劑在使用過程中只有20%殘留于植物，而80%會(huì)進(jìn)入土壤、大氣和水中，污染生態(tài)系統(tǒng)[6].

目前，有關(guān)水環(huán)境中殺菌劑的檢測方法主要有液相色譜法(HPLC)[7-8]、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(HPLC-MS/MS)[9-10]、氣相色譜法(GC)[11-12]、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)[13-14].HPLC-MS/MS靈敏度高，分離速度快，能夠高通量快速檢測.而GC或GC-MS檢測時(shí)間較長，適合檢測熱穩(wěn)定性好的樣品.近年來，鑒于色譜聯(lián)用技術(shù)在物質(zhì)檢測分辨率和靈敏度等方面的優(yōu)異表現(xiàn)，已被公認(rèn)為是檢測痕量物質(zhì)的重要手段[15-16].楊彬等[17]利用氣相色譜-質(zhì)譜檢測地表水中氟硅唑、苯醚甲環(huán)唑、氟菌唑、氯苯嘧啶醇和嘧菌酯5種殺菌劑.魏進(jìn)等[18]利用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測核桃中戊唑醇、肟菌酯及肟菌酸.雖然研究殺菌劑檢測方法的文獻(xiàn)較多，但鮮有報(bào)道同時(shí)測定水中嘧菌酯、戊唑醇、吡唑醚菌酯、肟菌酯的分析方法.

本文旨在研究具有普遍適用性的檢測殺菌劑的分析方法，選用全球銷售額前15的嘧菌酯、戊唑醇、吡唑醚菌酯、肟菌酯4種殺菌劑作為目標(biāo)化合物，通過建立超高效液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜聯(lián)用(UPLC-MS/MS)的分析方法，測定水中殺菌劑的殘留量.試驗(yàn)結(jié)果表明，UPLC-MS/MS方法具有高靈敏度、重現(xiàn)性好、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，適用于水體中痕量物質(zhì)的分析.

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Acquity UPLC/Xevo ESI-tq MS(美國Waters公司)，色譜柱：ACQUITY UPLC BEH C18(2.1 mm×100 mm，填充物粒徑1.7 μm，Waters公司)；RV8旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(德國IKA公司)；Poly-sery HLB SPE cartridge固相萃取小柱(6 mL/500 mg,上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司)；VORTEX-5旋渦混勻器(海門市其林貝爾儀器制造有限公司)；Milli-Q型超純水系統(tǒng)(上海富詩特環(huán)?？萍加邢薰?.

4種標(biāo)準(zhǔn)品嘧菌酯、戊唑醇、吡唑醚菌酯、肟菌酯的質(zhì)量濃度均為100 mg/L，純度分別為99.7%、99.0%、99.2%和99.0%，購自上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；乙腈、甲醇和甲酸均為色譜純，購買自美國Sigma-aldrich公司；氫氧化鈉和鹽酸均為優(yōu)級純試劑，購買自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司.

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

移液槍準(zhǔn)確移取100 μL、質(zhì)量濃度為100 mg/L的4種殺菌劑標(biāo)準(zhǔn)品至10 mL容量瓶中，以甲醇定容，配制成質(zhì)量濃度為1 000 μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液，置于-20 ℃冰箱冷凍保存，有效期為6個(gè)月.

準(zhǔn)確移取50、100、200、500 μL上述混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液于4個(gè)10 mL容量瓶中，以甲醇定容，分別配制成5.0、10.0、20.0、50.0 μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，準(zhǔn)確移取20、100、200 μL的50.0 μg/L混合標(biāo)液于3個(gè)10 mL容量瓶中，分別配制0.10、0.50、1.00 μg/L混合標(biāo)準(zhǔn)工作液.

1.3 儀器工作條件

1.3.1 色譜條件

色譜柱：BEH C18；進(jìn)樣量：10 μL；柱溫：35 ℃；流速：0.4 mL/min；流動(dòng)相：A為0.1%甲酸，B為甲醇；梯度洗脫參數(shù)設(shè)置如表1所列(運(yùn)行時(shí)間均為20 min).

表1 梯度洗脫程序

1.3.2 質(zhì)譜條件

電噴霧三重四級桿質(zhì)譜儀參數(shù)如下：電離模式：ESI+；毛細(xì)管電壓：2.8 kV；錐孔電壓：28 V；碰撞能：30 eV；離子源溫度：150 ℃；錐孔氣流速：50 L/h；脫溶劑溫度：550 ℃；脫溶劑氣流速：650 L/h；數(shù)據(jù)采集方式：多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)；4種化合物質(zhì)譜參數(shù)如表2所列.

表2 殺菌劑類質(zhì)譜參數(shù)

1.4 樣品采集與保存

采集生活飲用水水樣1 L于棕色瓶中，避光保存，經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，并使用鹽酸將水樣pH值調(diào)為4.0，待上樣.

1.5 水樣前處理方法

依次采用5 mL甲醇、5 mL超純水活化HLB固相萃取柱，后將pH值為4.0的1 L水樣通過固相萃取柱，上樣流速10 mL/min，氮?dú)獯得摴滔噍腿≈两?，再?0 mL甲醇(流速為1 mL/min)進(jìn)行洗脫，收集洗脫液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干，使用0.22 μm有機(jī)濾膜過濾，甲醇定容至1 mL，待儀器分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 三重四級桿質(zhì)譜方法優(yōu)化

采用多反應(yīng)檢測模式掃描(MRM)和電噴霧電離質(zhì)譜正離子模式(ESI+)進(jìn)行分析.4種化合物母離子、子離子、錐孔電壓和碰撞能如表2所列.優(yōu)化了超高效液相色譜-三重四級桿質(zhì)譜的錐孔電壓，使母離子信號強(qiáng)度達(dá)到最大.在最優(yōu)的錐孔電壓下開啟碰撞能，信號最強(qiáng)的子離子為定量離子，信號強(qiáng)度次之的為定性離子.并優(yōu)化離子對碰撞能，使定性、定量離子信號強(qiáng)度達(dá)到最大，最后進(jìn)行MRM監(jiān)測二對離子對.

2.2 前處理?xiàng)l件優(yōu)化

2.2.1 pH值優(yōu)化

水樣pH值會(huì)影響殺菌劑和HLB的結(jié)合效率，影響萃取效果.為考察不同pH值對萃取效果的影響，將水樣pH值分別調(diào)節(jié)至2.0、4.0、6.0、8.0，同時(shí)洗脫溶劑選用甲醇，洗脫劑量10 mL，結(jié)果如圖1所示.由圖1可見，各物質(zhì)在pH為4.0時(shí)回收率最高，表明pH為4.0時(shí)，各殺菌劑和HLB的結(jié)合效率最好，具有較好的萃取效果.因此，本文所檢測的水樣在萃取時(shí)均調(diào)節(jié)pH值為4.0.

圖1 不同pH洗脫4種殺菌劑的回收率

2.2.2 洗脫溶劑優(yōu)化

洗脫溶劑選用甲醇和乙腈，考察兩種洗脫劑對殺菌劑的洗脫效果.結(jié)果如圖2所示.由圖2可見，甲醇對各殺菌劑的回收率為65.4%～90.6%，乙腈對各殺菌劑的回收率為45.1%～86.3%，甲醇對各殺菌劑的洗脫效果均高于乙腈.這是由于甲醇的極性與水相近[19]，殺菌劑更容易被甲醇洗脫.因此，選用甲醇作為最佳洗脫溶劑.

圖2 甲醇和乙腈洗脫4種殺菌劑的回收率

2.2.3 洗脫劑用量優(yōu)化

考察甲醇用量對殺菌劑的洗脫效果.洗脫劑過量，導(dǎo)致雜質(zhì)與目標(biāo)物同時(shí)被洗脫.而洗脫劑用量少，則會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)物洗脫不完全[20].甲醇洗脫用量分別為5、10、15 mL，對比各殺菌劑的洗脫效果，結(jié)果如圖3所示.由圖3可見，隨著甲醇用量的增加，各殺菌劑回收率呈現(xiàn)上升趨勢，當(dāng)甲醇為10 mL時(shí)，各殺菌劑的回收率為64.3%～88.7%.但當(dāng)甲醇用量持續(xù)增加到15 mL，各物質(zhì)回收率并沒有增加，反而呈現(xiàn)下降趨勢，且洗脫溶劑體積量加大，浪費(fèi)試劑，增加前處理時(shí)間，還可能帶來基質(zhì)效應(yīng).因此，甲醇用量選取10 mL為最佳.

圖3 甲醇用量對洗脫4種殺菌劑的影響

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和測定下限

本文采用固相萃取前處理方法，根據(jù)上述探究的最優(yōu)洗脫溶劑、洗脫溶劑用量、pH以及UPLC-MS/MS檢測條件.在0.10～50.0 μg/L范圍內(nèi)線性相關(guān)性較好，r均在0.990以上，結(jié)果如表3所列.

根據(jù)《環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》(HJ168-2010)對殺菌劑濃度為估計(jì)檢出限2～5倍的樣品進(jìn)行7次平行進(jìn)樣測定，檢出限(MDL)以3.143S (S為重復(fù)測定7次的標(biāo)準(zhǔn)偏差)計(jì)算MDL，以4倍方法檢出限計(jì)算方法的測定下限，各目標(biāo)物的檢出限和測定下限如表3所列.

表3 4種殺菌劑的檢出限、測定下限和線性范圍

2.4 方法精密度和準(zhǔn)確度

在空白試樣中加入質(zhì)量濃度分別為5.0、10.0、20.0 μg/L的殺菌劑混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定4種殺菌劑的回收率及精密度.由表4可知，4種殺菌劑在三個(gè)加標(biāo)質(zhì)量濃度下的回收率為68.7%～95.4%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.62%～7.44%.

表4 4種殺菌劑的加標(biāo)回收率與相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.5 實(shí)際樣品測定

在上述試驗(yàn)條件下，對鹽城市6份飲用水、2份地表水共8份樣品進(jìn)行分析.檢測結(jié)果顯示，水樣均未檢測出4種殺菌劑的存在.

3 結(jié)論

本文建立了固相萃取-超高效液相色譜-三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜法檢測水中4種殺菌劑.前處理方法快速、簡單，與超高效液相色譜-三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜儀相結(jié)合的檢測方法準(zhǔn)確、可靠，為飲用水中殺菌劑類的監(jiān)測工作提供技術(shù)支持，為飲用水的安全保駕護(hù)航.