加速溶劑萃取-凝膠滲透色譜法凈化-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定農(nóng)作物土壤中5種有機(jī)磷類農(nóng)藥的殘留量

畢春磊

(核工業(yè)二〇三研究所，西安 710086)

有機(jī)磷類農(nóng)藥是世界上使用最廣泛的一類農(nóng)藥[1]，該類農(nóng)藥能夠與昆蟲(chóng)體內(nèi)的膽堿酯酶反應(yīng)，生成磷酰化膽堿酯酶，該物質(zhì)能夠分解乙酰膽堿，從而中斷昆蟲(chóng)神經(jīng)傳導(dǎo)，起到殺蟲(chóng)的作用[2]。目前全球使用的有機(jī)磷類農(nóng)藥約100多種，這類農(nóng)藥殺蟲(chóng)效果好、成本低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全球有機(jī)磷類農(nóng)藥銷售額約33 億美元，約占農(nóng)藥總銷售額的1/3 以上；我國(guó)是農(nóng)藥使用大國(guó)，有機(jī)磷類農(nóng)藥約占總使用量的70%[3]。研究表明，農(nóng)藥在噴灑使用過(guò)程中，約65%未起到殺蟲(chóng)作用的農(nóng)藥散落到土壤中，造成土壤板結(jié)、污染等狀況，使土壤生態(tài)系統(tǒng)失衡，嚴(yán)重影響了人們賴以生存的土壤環(huán)境[4-6]。

農(nóng)藥殘留的提取方法主要有超聲輔助提取法、固相萃取法和加速溶劑萃取法(ASE)等[7-9]。超聲輔助提取法根據(jù)相似相溶原理，采用不同極性的溶劑為提取劑，通過(guò)超聲裝置將待測(cè)物提取出來(lái)，但該方法提取效果較差，共提物較多，基質(zhì)干擾嚴(yán)重；固相萃取法需要經(jīng)過(guò)富集、凈化、洗脫等步驟，操作復(fù)雜，且整個(gè)過(guò)程易造成待測(cè)物的損失，準(zhǔn)確度較低；ASE通過(guò)選擇合適的溶劑，在適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟认拢磸?fù)多次萃取，提取效果好，準(zhǔn)確度高，且環(huán)境污染小。農(nóng)藥的測(cè)定方法有氣相色譜法(GC)、液相色譜法(LC)、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-MS/MS)等[10-13]。其中GC和LC專屬性較差，易出現(xiàn)假陽(yáng)性檢測(cè)結(jié)果，且靈敏度較低；LC-MS/MS專屬性好，但對(duì)于易揮發(fā)的有機(jī)磷類農(nóng)藥檢測(cè)靈敏度較差，且儀器價(jià)格昂貴，方法不易推廣。

基于此，本工作提出了一種ASE-凝膠滲透色譜法(GPC)凈化-GC-MS/MS測(cè)定農(nóng)作物土壤中甲基內(nèi)吸磷、辛硫磷、蠅毒磷、滅線磷和二溴磷等5種有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留量的分析方法，為土壤中極微量有機(jī)磷類農(nóng)藥的測(cè)定提供了方法參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

2010 PLUS型氣相色譜-TQ 8040型三重四極桿質(zhì)譜儀；Quintix125D-1CN 型電子天平；J2 preplinc型凝膠凈化色譜/濃縮系統(tǒng)；SP-600型加速溶劑萃取儀；Milli-Q Elenent型純水系統(tǒng)；TD-4M型高速冷凍離心機(jī)。

混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：分別移取甲基內(nèi)吸磷、辛硫磷、蠅毒磷、滅線磷和二溴磷標(biāo)準(zhǔn)溶液各1.0 mL 于同一10 mL 容量瓶中，用甲醇溶解并稀釋至刻度，配制各目標(biāo)物質(zhì)量濃度均為10 mg·L－1的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，冷藏保存。

100 mg·L－1甲基內(nèi)吸磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，SB05-052-2008；100 mg·L－1辛硫磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，GBW(E) 081790；100 mg·L－1蠅毒磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，GBW(E) 081895；100 mg·L－1滅線磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，GBW(E) 082473；100 mg·L－1二溴磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，GBW(E)081819。

乙腈、甲醇均為色譜純；其余試劑均為分析純；試驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 ASE條 件

萃取劑為體積比1∶1的丙酮-正己烷混合液；萃取溫度85 ℃；壓力10 k Pa；加熱時(shí)間10 min，靜態(tài)提取時(shí)間8 min；萃取次數(shù)3次；沖洗體積60%；氮?dú)獯祾邥r(shí)間3 min。

1.2.2 GPC條 件

洗脫劑為體積比1∶1的丙酮-正己烷混合液；流量4 mL·min－1；收集100～3 000 s的淋洗液。

1.2.3 GC-MS/MS條 件

1)GC 條件 Rtx-5MS 色譜柱(30 m×250μm，0.25 μm)；載氣為氦氣；進(jìn)樣口溫度230℃；進(jìn)樣量1μL；流量1.27 mL·min－1；進(jìn)樣方式為不分流進(jìn)樣。柱升溫程序：初始溫度50 ℃，保持1 min；以速率15 ℃·min－1升溫至140 ℃，保持5 min；以12 ℃·min－1升溫至200 ℃，保持4 min；以8 ℃·min－1升溫至240 ℃，保持7 min。

2)MS/MS條件 儀器開(kāi)啟后，采用全氟三丁胺(PFTBA)對(duì)儀器進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧。電子轟擊離子(EI)源；離子源溫度250 ℃，接口溫度250 ℃；電子轟擊能量70 e V；碰撞氣為氬氣，載氣為氦氣；掃描方式為多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式；溶劑延遲時(shí)間3.2 min。其余質(zhì)譜參數(shù)見(jiàn)表1，其中“*”為定量離子。

表1 質(zhì)譜參數(shù)Tab.1 MS parameters

1.3 試驗(yàn)方法

隨機(jī)采集農(nóng)作物土壤樣品，去除植物根莖殘?bào)w和石塊等雜質(zhì)，自然風(fēng)干。將風(fēng)干后的樣品用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)0.3 mm 篩網(wǎng)。稱取過(guò)篩后的土壤樣品10 g，置于加速溶劑萃取池中，加入硅藻土12 g，按照ASE條件進(jìn)行萃取。收集全部萃取液并轉(zhuǎn)移至GPC凈化瓶中，按照GPC 條件濃縮凈化。將收集到的淋洗液置于50℃水浴式氮吹儀中氮吹至近干，用1 mL甲醇溶解，0.45μm 濾膜過(guò)濾，濾液按GCMS/MS條件進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

按照儀器工作條件對(duì)10 mg·L－1混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液進(jìn)行測(cè)定，所得總離子流色譜圖見(jiàn)圖1。

圖1 總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram

2.2 萃取劑的選擇

農(nóng)藥基質(zhì)復(fù)雜，因此要求萃取劑對(duì)目標(biāo)物有足夠的溶解性和一定的選擇性。試驗(yàn)考察了丙酮、正己烷、體積比為1∶1的丙酮-正己烷混合液為萃取劑時(shí)對(duì)陰性加標(biāo)樣品(加標(biāo)量為0.5 mg·L－1)中5種農(nóng)藥回收率的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 萃取劑對(duì)5種農(nóng)藥回收率的影響Tab.2 Effect of extraction agent on recovery of 5 pesticides

結(jié)果表明：以丙酮、正己烷為萃取劑時(shí)，雜質(zhì)較多，色譜和質(zhì)譜系統(tǒng)污染嚴(yán)重，基線干擾較大，各目標(biāo)物回收率較低；以體積比為1∶1的丙酮-正己烷混合液為萃取劑時(shí)，各目標(biāo)物的回收率均明顯增大，且共提物減少。因此，試驗(yàn)選擇以體積比為1∶1的丙酮-正己烷混合液為萃取劑。

2.3 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

采用全掃描模式對(duì)10 mg·L－1混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液進(jìn)行一級(jí)質(zhì)譜掃描，得到5種農(nóng)藥的母離子和相應(yīng)的保留時(shí)間。選擇產(chǎn)物離子掃描(production scan)模式對(duì)母離子進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜掃描，得到各前體離子對(duì)應(yīng)的多個(gè)碎片離子。選擇豐度值較高的1個(gè)碎片離子為定量離子，另外選擇2個(gè)碎片離子為定性離子。對(duì)選擇的3個(gè)碎片離子進(jìn)行碰撞能量的優(yōu)化，得到各目標(biāo)物的最佳碰撞能量和離子豐度比值。優(yōu)化后的質(zhì)譜參數(shù)見(jiàn)表1。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和測(cè)定下限

移取適量的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，用甲醇逐級(jí)稀釋，配制成各目標(biāo)物質(zhì)量濃度為0.02，0.05，0.20，0.50，2.00，5.00，10.00 mg·L－1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。按照儀器工作條件對(duì)上述混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測(cè)定，以各目標(biāo)物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，其對(duì)應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果顯示，5種農(nóng)藥的質(zhì)量濃度在0.02～10.00 mg·L－1內(nèi)與其對(duì)應(yīng)的峰面積呈線性關(guān)系，線性參數(shù)見(jiàn)表3。

以3倍信噪比(S/N)計(jì)算方法的檢出限(3S/N)，以10倍信噪比計(jì)算方法的測(cè)定下限(10S/N)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 線性參數(shù)、檢出限和測(cè)定下限Tab.3 Linearity parameters，detection limits and lower limits of determination

2.5 回收試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對(duì)陰性樣品進(jìn)行低(0.02 mg·L－1)、中(0.20 mg·L－1)、高(2.00 mg·L－1)等3個(gè)濃度水平的加標(biāo)回收試驗(yàn)，計(jì)算回收率，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 回收試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Results of test for recovery

2.6 重復(fù)性試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對(duì)6份陰性樣品的加標(biāo)溶液(加標(biāo)量為0.05 mg·L－1)進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。結(jié)果顯示，甲基內(nèi)吸磷、辛硫磷、蠅毒磷、滅線磷和二溴磷測(cè)定值的RSD 分別為3.2%，3.0%，4.2%，3.6%和2.8%，表明方法的重復(fù)性良好。

2.7 樣品分析

按照試驗(yàn)方法對(duì)實(shí)際農(nóng)作物土壤樣品進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 樣品分析結(jié)果Tab.5 Analytical results of the samples mg·kg-1

本工作采用ASE提取土壤中的甲基內(nèi)吸磷、辛硫磷、蠅毒磷、滅線磷和二溴磷，通過(guò)GPC 凈化處理，提出了GC-MS/MS 測(cè)定土壤中5 種有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留量的方法。該方法自動(dòng)化程度高、凈化效果好、檢出限低，可用于土壤中極微量有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留的分析，為土壤污染情況的監(jiān)測(cè)提供了一定的技術(shù)支撐。