氣相色譜法測(cè)定水中5 種有機(jī)磷農(nóng)藥的方法研究

馬文娟， 董鳳娟， 秦承剛， 張勇， 王旭東， 閆香香

（1 棗莊市科技信息研究所， 山東 棗莊 277000； 2 山東省棗莊生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心， 山東 棗莊 277000）

有機(jī)磷農(nóng)藥殘留易通過(guò)生物鏈富集在人體內(nèi)，對(duì)人們身體健康造成極大的危害。 因此有機(jī)磷農(nóng)藥的監(jiān)測(cè)， 尤其是飲用水中有機(jī)磷農(nóng)藥的監(jiān)測(cè)對(duì)保證人類健康和生物的安全具有重要意義。 常用的水體中有機(jī)磷農(nóng)藥的檢測(cè)方法有氣相色譜法［1-2］、 液相色譜法［3-4］、 氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法［5-7］、 液相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法［8-9］、 化學(xué)免疫發(fā)光法［10］等。 氣相色譜－質(zhì)譜法及液相色譜－質(zhì)譜法所使用的儀器昂貴，操作繁瑣， 檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)， 檢測(cè)成本較高。 化學(xué)免疫發(fā)光法使用范圍較窄， 主要用于快速檢測(cè)試劑盒的開(kāi)發(fā)。 氣相色譜法因具有儀器購(gòu)置費(fèi)用適中、 操作簡(jiǎn)便快速、 定量準(zhǔn)確且檢測(cè)成本較低的優(yōu)點(diǎn)， 在環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用較為廣泛。

目前， 在水源水（包括地下水和地表水水源地）的有機(jī)磷農(nóng)藥監(jiān)測(cè)中， 主要依據(jù)是GB／T 5750.9—2006《生活飲用水檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法農(nóng)藥指標(biāo)》［11］。 但實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)， 按照國(guó)標(biāo)方法給定的色譜條件， 只能實(shí)現(xiàn)敵敵畏的分離， 樂(lè)果、 甲基對(duì)硫磷、 馬拉硫磷、對(duì)硫磷4 種有機(jī)磷農(nóng)藥均不出峰， 無(wú)法實(shí)現(xiàn)待測(cè)的5 種有機(jī)磷農(nóng)藥的有效分離。 本研究通過(guò)優(yōu)化色譜條件， 在15 min 內(nèi)， 5 種有機(jī)磷農(nóng)藥及其他雜質(zhì)均得到了較好分離， 本研究還對(duì)氣相色譜儀使用的襯管進(jìn)行了優(yōu)選， 提高了方法精密度和準(zhǔn)確度； 并對(duì)樣品預(yù)處理中的萃取條件進(jìn)行了優(yōu)化， 減少了揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)環(huán)境造成的二次污染； 且本研究的檢出限較國(guó)標(biāo)方法有所降低， 為水源水中有機(jī)磷農(nóng)藥的氣相色譜法監(jiān)測(cè)做出了有益的探索與嘗試。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

氣相色譜儀（Agilent 7890B， 配火焰光度檢測(cè)器）， 自動(dòng)進(jìn)樣器， OpenLAB CDS C.01.07 工作站，Elite－1701 色譜柱， 填料為14%氰丙基苯基（其中7% 氰丙基7% 苯基）二甲基聚硅氧烷（86%）， 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（Heidolph）， 分液漏斗振蕩萃取器， 0.45 μm濾頭。 色譜純二氯甲烷， 超純水（二級(jí)， 自制）， 分析純硫酸鈉， 三氯甲烷中5 種有機(jī)磷農(nóng)藥混標(biāo)（（100±3）μg／mL）。

1.2 色譜分析條件

色譜柱為Elite－1701 色譜柱（柱長(zhǎng)為30 m， 內(nèi)徑為0.32 mm， 填料粒徑為0.25 μm）， 程序升溫：120 ℃保持1 min， 再以20 ℃／min 升溫至220 ℃，保持10 min。 載氣流速為1.0 mL／min， 進(jìn)樣量為1.0 μL， 進(jìn)樣口溫度為270 ℃， 檢測(cè)器和輔助傳輸線溫度為270 ℃， 燃燒室溫度為150 ℃， 載氣為氮?dú)狻?/p>

1.3 樣品預(yù)處理

量取100 mL 水樣于250 mL 分液漏斗中， 用20 mL 二氯甲烷置于分液漏斗振蕩萃取器分2 次萃取， 每次10 mL， 每次萃取5 min， 萃取過(guò)程注意放氣。 靜置分層后， 將有機(jī)相分離至磨口瓶中， 加入無(wú)水硫酸鈉干燥有機(jī)相。 將干燥后有機(jī)相用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至近干， 用二氯甲烷定容至1 mL， 用0.45 μm 濾頭過(guò)濾后保存在4 ℃冰箱內(nèi)備用。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法優(yōu)化與選擇

國(guó)標(biāo)方法中推薦的程序升溫方法為： 120 ℃保持1 min， 再以10 ℃／min 升溫至190 ℃， 保持5 min。 該方法僅能將敵敵畏有效分離， 樂(lè)果、 馬拉硫磷、 對(duì)硫磷、 甲基對(duì)硫磷4 種有機(jī)磷農(nóng)藥均不出峰， 通過(guò)對(duì)升溫方法改進(jìn)、 優(yōu)化， 發(fā)現(xiàn)以120 ℃保持1 min， 再以20 ℃／min 升溫至220 ℃， 保持10 min， 色譜柱載氣流速為1 mL／min 進(jìn)行色譜分析， 5 種有機(jī)磷農(nóng)藥及其他雜質(zhì)均實(shí)現(xiàn)了較好分離， 5 種有機(jī)磷農(nóng)藥的色譜圖見(jiàn)圖1。

圖1 5 種有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖Fig. 1 Chromatograms of standard solutions of 5 kinds of organophosphorus pesticides

此外， 研究還發(fā)現(xiàn)氣相色譜襯管對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥有一定的吸附性， 襯管選擇不當(dāng)有可能導(dǎo)致分析的精密度和準(zhǔn)確度變差。 因此， 在選擇襯管時(shí)， 要特別注意選擇沒(méi)有玻璃毛的直型惰性不分流襯管［12］或者農(nóng)殘級(jí)別專用不分流襯管。 在使用過(guò)程中， 如精密度變差， 應(yīng)及時(shí)更換新襯管。 研究表明， 直型惰性不分流襯管能夠得到較好的精密度和準(zhǔn)確度，能夠滿足分析要求， 且成本較低， 本研究推薦使用直型惰性不分流襯管進(jìn)行樣品分析。

國(guó)標(biāo)方法給出的樣品預(yù)處理方法中， 萃取劑用量較大， 易對(duì)環(huán)境造成二次污染。 本方法對(duì)水樣體積和萃取劑用量進(jìn)行了比例減量處理。 水樣體積由250 mL 減為100 mL， 萃取劑二氯甲烷用量由50 mL減為20 mL， 大大減少了二氯甲烷使用量， 既節(jié)約了成本， 又減少了對(duì)環(huán)境造成的二次污染。

2.2 方法的檢出限及定量限

以信噪比為3 時(shí)測(cè)定方法的檢出限， 當(dāng)取100 mL 水樣時(shí)， 5 種有機(jī)磷農(nóng)藥的檢出限在0.03 ～0.05 μg／L 之間。 以信噪比為10 時(shí)測(cè)定方法的定量限， 定量限在0.10～0.20 μg／L 之間。 其中， 敵敵畏的檢出限與國(guó)標(biāo)方法檢出限相當(dāng)， 其他4 種有機(jī)磷農(nóng)藥的檢出限較國(guó)標(biāo)方法檢出限低2～3 倍。 5種有機(jī)磷農(nóng)藥的檢出限及定量限見(jiàn)表1。

表1 方法檢出限及定量限Tab. 1 Detection limits and quantitative limits of different methods

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

將1 000 μg／mL 的有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液用二氯甲烷稀釋為100 μg／mL 的混合溶液； 取不同量的100 μg／mL 混合溶液， 用二氯甲烷稀釋， 配制成0.1、 0.2、 0.5、 1.0、 2.0、 5.0、 10.0 μg／mL 的標(biāo)準(zhǔn)系列， 根據(jù)優(yōu)化后的色譜條件， 采用外標(biāo)法測(cè)定。以5 種有機(jī)磷農(nóng)藥的濃度對(duì)峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。5 種有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)表2， 標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率、截距及相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3。 5 種有機(jī)磷農(nóng)藥的相關(guān)系數(shù)均在0.999 1 以上， 線性良好。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線系列Tab. 2 Standard curve series list

表3 相關(guān)性Tab. 3 Correlation

2.4 方法的精密度

配制質(zhì)量濃度約為0.1、 1.0、 5.0 mg／L 的低、中、 高3 種濃度的有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液， 平行測(cè)定7 次， 計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差， 結(jié)果見(jiàn)表4。 根據(jù)GB／T 27417—2017《合格評(píng)定化學(xué)分析方法確認(rèn)和驗(yàn)證指南》［13］中規(guī)定， 樣品濃度為10 mg／kg 時(shí)， 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于7.5%。 本研究濃度均低于10 mg／kg（使用標(biāo)準(zhǔn)溶液是稀溶液， 10 mg／kg 相當(dāng)于10 mg／L）， 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差按低于7.5% 執(zhí)行。 結(jié)果表明，該方法具有較好的精密度。

表4 方法的精密度Tab. 4 Accuracy of methods

2.5 方法的準(zhǔn)確度

配制質(zhì)量濃度為1.0 mg／L 的5 種有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液， 按上述條件進(jìn)行測(cè)定， 計(jì)算相對(duì)誤差，5 種有機(jī)磷農(nóng)藥相對(duì)誤差在－5.0%～1.0%之間， 均在±10% 之內(nèi)。 結(jié)果見(jiàn)表5。 本研究在試驗(yàn)用水、周村水庫(kù)（地表水水源地）水樣及丁莊水源（地下水水源地）水樣中分別加入低、 中、 高3 個(gè)濃度的5種有機(jī)磷標(biāo)準(zhǔn)溶液， 將樣品萃取濃縮后進(jìn)樣檢測(cè)，測(cè)定5 種有機(jī)磷農(nóng)藥的含量， 計(jì)算樣品的加標(biāo)回收率， 5 種有機(jī)磷農(nóng)藥的加標(biāo)回收率在65.8% ～113.0% 之間。 以周村水庫(kù)的水樣為例， 加標(biāo)回收率結(jié)果如表6 所示。 GB／T 27417—2017 指出， 當(dāng)檢測(cè)物濃度小于0.1 mg／kg（使用的溶液為稀溶液，0.1 mg／kg 相當(dāng)于0.1 mg／L）時(shí)， 方法的加標(biāo)回收率應(yīng)在60%～120% 之間。 因此， 該方法的加標(biāo)回收率符合標(biāo)準(zhǔn)要求， 該方法具有較高的準(zhǔn)確度。

表5 標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試結(jié)果Tab. 5 Test data of standard samples

表6 周村水庫(kù)加標(biāo)回收率Tab. 6 Adding standard recoveries of Zhoucun reservoir

3 結(jié)論

色譜條件優(yōu)化后， 較易實(shí)現(xiàn)敵敵畏、 樂(lè)果、甲基對(duì)硫磷、 馬拉硫磷、 對(duì)硫磷5 種有機(jī)磷農(nóng)藥及其他雜質(zhì)有效分離， 提高了分析方法的適用性。本研究通過(guò)對(duì)不同襯管的比較試驗(yàn)， 確定使用直型不分流惰性襯管， 降低了襯管吸附的影響， 提高了精密度和準(zhǔn)確度， 且有利于降低檢出限。 在樣品前處理過(guò)程中， 同步等比例減少樣品和二氯甲烷的用量， 對(duì)檢出限未產(chǎn)生不利影響。

依據(jù)本研究?jī)?yōu)化后的方法對(duì)水源水進(jìn)行分析，敵敵畏的檢出限與國(guó)標(biāo)方法GB／T 5750.9—2006 相當(dāng)， 樂(lè)果、 甲基對(duì)硫磷、 馬拉硫磷、 對(duì)硫磷較國(guó)標(biāo)方法低2～3 倍。 方法的精密度、 空白加標(biāo)回收率及水源地水樣加標(biāo)回收率均符合GB／T 27417—2017 的要求。 該方法具有精密度好、 準(zhǔn)確度高、檢出限低的特點(diǎn)， 為水源水中有機(jī)磷農(nóng)藥的測(cè)定提供了參考依據(jù)。